3.3　在生物医学中的应用

对于生物医学应用来讲，MEMS是一种丰富多样、充满生机的技术。虽然MEMS技术能够给治病和生活方式带来翻天覆地的变化，但在生物医学领域运用MEMS技术也可能为社会带来伦理和商业方面的一些困扰。目前，MEMS技术在生物医学领域已经初露曙光，已有商品化的产品。

●保健监测　MEMS器件在生物医学领域中的首次应用是20世纪70年代，那是在可重复使用的血压变换器中采用硅/石英微机械加工的压力传感器。除了压力传感器，温度传感器、流量传感器等在医疗中也有很多应用。将来人们可以在身上配备测量人体功能的MEMS传感器和驱动器，保证个人处于最佳健康状态，帮助保持积极生活方式，并提供自动的预防保健。例如肥胖症和世界人口老龄化上升导致心血管疾病和糖尿病增加，而利用MEMS技术可制作出新型外科移植器件，能够从人体内部监控一个人的健康状况。

●药物注入　药物注入是生物医学MEMS另一个可能有巨幅增长潜力的领域。目前作为商品的微型药物注入系统有MIN IMED公司生产的胰岛素泵系统。该系统可根据病人的不同情况设定胰岛素的注入时间和剂量，方便了糖尿病患者的胰岛素注射。MicroChipd公司正在开发的一种药物注入系统利用了硅片或聚合物微芯片，其上带有成千上万个微型贮液囊，里面充满药物、试剂及其他药品。这些微芯片能够向人体注入药物，使止痛剂、荷尔蒙以及类固醇之类的注入方式发生革命性的变化。类似这样的生物医学新进展还将催生出新型器械，如便携式掌上型透析机等。国内在药物注入方面的研究尚处于起步阶段，如华中科技大学研制出了一种用于药物注入的柔性微针。(www.daowen.com)

●外科手术　当今医疗越来越注意微创和无创手术，介入治疗技术不断发展。利用MEMS还能制作出智能型外科器械，减少手术风险和时间，缩短病人的康复时间，降低治疗费用。Verimetra公司正在利用MEMS把现有手术器械转变成智能型手术器械，可用于多种场合，包括小手术、肿瘤、神经、牙科和胎儿心脏手术等。名古屋大学制作了用于眼科显微手术的微小钳夹，与常规显微手术用钳夹相比操作范围更大，而且装有微型显微内窥镜，可以获得病变组织的侧视图。美国斯坦福大学把其研制的微型温度传感器注射到肿瘤中，用局部加热达43℃来杀死癌细胞。国内清华大学研制出一种给药微型喷雾器，通过在某谐振频率下的电信号驱动压电换能器产生弯曲振动，迫使腔内液体药物从微系统中以细小颗粒喷出，直接作用于病区给药治疗。

●微型分析系统　微型分析系统是20世纪80年代发展起来的，主要有微型电泳仪、微型气相色谱仪、微型液相色谱仪、微型质谱仪、微型注射分析仪等，而电泳芯片和生物芯片则是近年微型生物化学分析系统研究的热点。美国STA T公司研制了一种手提式血液分析系统，可以在2分钟内显示血液的各项化学参数，其核心是一个MEMS生物传感器芯片。A ffymetrix公司研制的生物芯片上制作了1.6万种基因探针，能够完成核酸序列确定及突变监测，用于检测H IV病毒及基因缺陷引起的疾病。国内在微型分析系统方面取得了很多研究成果，相继开发了基于电泳技术的各种生物芯片，现已有多种可用于临床诊断的生物芯片。清华大学设计的毛细管电泳芯片，将电化学检测超微电极、多孔膜、微管道集成到一个芯片上，可进行病毒、基因突变等病理检测。

●神经元微探针系统　在医疗中，记录神经系统电信号有助于了解神经系统和大脑的复杂机理，而对神经元给予适当的电刺激有助于已丧失功能神经的恢复。采用MEMS微探针可以成为记录神经系统活动和刺激神经元的有效工具。美国Michigan大学采用MEMS技术研制的一种柔性探针序列可以植于内耳，部分修复耳蜗功能。它与目前使用的同等功能的系统相比，具有体积更小、重复性更好、能够提供更多的刺激点、而且成本低的优点。