微机电系统应用于现代医疗领域的展望与分析

微机电系统应用于现代医疗领域的展望与分析

杜庆龙

甘甘医疗科技江苏有限公司 江苏省泰州市 225316

摘要：微机电系统作为一种完整机电系统结构的新型系统，该系统内部结构的器件均为微米或纳米级别，微机电系统侧重于超精密仪器加工。与传统的机电系统相类似，微机电系统由传感器、执行器、信号处理器以及控制电路电路组成，但其内部结构均为微型化部件，具备易集成、可批量生产、功耗低、价格低廉等优点，从而可以完成大尺寸机电系统无法完成的任务，微机电系统是目前交叉学课的重要研究领域，包括材料工程、机械工程、信息工程、医疗领域等，微机电系统已经逐步被应用于各个领域，展示出了巨大的市场潜力。健康问题是国家卫生安全问题的重要组成部分，将微机电系统应用于医疗领域有着光明的前景，因此，笔者就微机电系统在医疗领域中的应用展开论述。

关键词：微机电系统；医疗领域；应用；展望

1. 引言

微机电系统是一项面向21世纪的重要技术，微机电系统的内部构件均为微米及纳米级别，微机电系统由微型的传感器、执行器、信号处理器、控制电路、电源等器件组成，属于独立性的智能系统。微机电系统具有以下特点：智能化、微型化、高集成度、多功能，可以完成一些大型机电系统无法完成的任务。随着微机电系统的不断发展，微机电系统既可以是一种内部构件尺寸较小的机电系统，也可以外形尺寸未必很小，而操作尺度较小且精度较高的微动作系统，微机电系统是目前交叉学课的重要研究领域，与光学、材料学、生物学、医学、计算机科学等领域有着密不可分的联系，微机电系统的发展是以以下三项技术为支柱：首先是以VLSI为代表的半导体微细加工技术，其次是微检测和控制技术，再者是微系统的设计方法论。就目前来看，微机电系统已经被逐步运用到人们日常生活的各个领域，展现出了广阔的发展前景及市场潜力，将微机电系统与医疗领域相结合是未来医学发展的重要方向。

二、微机电系统在现代医疗领域中的应用

随着医疗技术的不断提升，人们对医疗水平提出了更高的要求，无创诊疗技术及微创诊疗技术已经成为了当前生物医学发展的重要方向，无创及微创诊疗技术的进行需要依赖于微机电系统，从而实现高精度、高可靠性、最小创伤、快速、智能化的医学检查、诊断及治疗，通过微机电系统可以对人体较小的器官或组织进行精准的医疗操作。因此，注重对微机电系统的研究及其在现代医学中的应用，对于医疗水平以及人类生活水平的提高有着举足轻重的作用，微机电系统在现代医疗领域中的应用主要可以分为以下几个方面：

（一）微机电系统在内窥镜系统中的应用

内窥镜是一种窥视人体部位变化的设备，使用时通过人体天然孔道或者手术切口进入人体内，进而实现对人体部位的检查，医用内窥镜及其配套设备属于手术、检查中最为常用的仪器，医生可以借助于医用内窥镜对一些不可触及的器官或部位进行检查，包括：胃肠、腹腔、生殖道、关节等。为了实现对人体器官更为精确的检查，内窥镜朝着细小化及附带传感器的方向发展，电子视频内窥镜采用了更为精细的电荷耦合器件，具备高速处理功能。超声内窥镜则是朝着探头细径化和多扫描方式的方向发展。传统的内窥镜在插入人体时往往会给病人造成不适感，甚至有可能会损害人体的内部组织。将微电机系统运动到内窥镜系统中，可以实现内窥镜的自动引入。具体来说：上海交通大学研制了新型全方向蠕动机器人驱动的内窥镜系统，从一定程度上缓解了内窥镜进入人体的不适感，该内窥镜系统采用了微小型驱动机器人，微小型驱动机器人携带有光学成像、体内照明装置，通过微型的电荷耦合器件实现与外部的通信，仅仅通过外部控制，便可实现对人体内部组织或器官的观察及微细手术。

（二）微机电系统在医疗检测中的应用

随着工业生产技术的不断发展，对加工产品的精密测量技术也起到了一定的推动作用，微传感器作为医学领域中应用较为广泛的器件，包括：微压力传感器、振动传感器、生物化学传感器、湿度传感器、温度传感器等，微传感器可以实现对物理化学参数的精密测量，合理的运用微传感器可以起到医疗检测的作用。微机电系统在医疗检测中的应用较广，目前较为成熟的为硅微压力传感器以及生物传感器芯片，硅微压力传感器是以贴片式压力传感器刺激低级神经，刺激肌肉收缩，进而实现人体器官运动的目的。生物传感器芯片则主要适用于血液葡萄糖的分析和免疫测定。生产技术的不断发展加速了传感器微型化的进程，在医疗检测方面将会有着更为广泛的应用。

（三）微机电系统在医疗手术与给药中的应用

微创手术是指以生借助于微型手术工具，通过患者身上的微小创口进入体内，在病灶区进行医疗操作的医疗技术，与传统的手术相比，微创手术对病人造成的创伤小，可以极大程度的减轻病人的痛苦，同时也有助于合理配置医疗资源，微创手术的广泛应用与微机电系统的发展有着密不可分的联系。微机电系统在给药中发挥着重要的作用，借助于超微机器人，可以将药物准确的送入到人体组织或部位。

三、微机电系统应用于现代医疗领域的展望

（一）微机电系统在无创或微创诊疗技术中的展望

无创或微创诊疗技术是目前医疗领域的热门课题，微机电系统的内部构件均为微米及纳米级别，将其合理的运用到无创或微创诊疗技术中，可以极大程度的减少对患者的创伤性，将微机电系统介入人体器官或组织，可以实现精细的医疗操作，因此，微机电系统将朝着更为精细化、智能化的方向发展，进一步提升无创或微创手术的成功率及质量。

（二）微机电系统在生物芯片研究中的展望

生物芯片是指基于微机电系统在固体芯片表面构建的微型生物化学分析系统，生物芯片本质在于对生物信号进行平衡分析，在生物芯片上集成了许多信息分子，这些信息分子可以对各种生物化学反应过程产生不同的敏感反应。随着微机电系统的不断发展，将进一步提高探针阵列的集成度以及检测的灵敏度和特异性，这在生物医学研究和环境保护的监测中有着广阔的发展前景。

结束语

综上所述，微机电系统可以完成一些大型机电系统无法完成任务，在很多领域中均有着广泛的应用，将微机电系统与医疗领域相结合是医学行业发展的重要方向，但由于微机电系统发展尚未成熟，在医疗领域的应用方面仍存在一些难题。笔者相信，随着微机电系统的不断发展与完善，医学领域中将会出现越来越多的新产品被用于临床治疗中，微机电系统的发展对于疾病的治愈有着巨大的作用。

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作者简介：杜庆龙（1993-03），男，汉族，籍贯：江苏省镇江市京口区，当前职务：技术员，当前职称：助理工程师，学历：大专