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浅析微电子技术如何应用于医疗产业

时间:2015-01-28  来源:扁平线圈电感厂家  点击:

令人震撼的植入

微型无源MEMS LC谐振器是CardioMEMS的Champion植入式装置的核心,这种植入式装置用于监测和治疗心力衰竭的首要致病因——动脉瘤(图4)。美国食品和药品管理局(FDA)已批准该器件可用于监测,并有望在不远的将来获得治疗许可。

RF无线压力传感器

RF无线压力传感器不需要电池,因为它采用外部电感耦合供电。压力发生变化时会使传感器的薄膜发生偏斜,并改变LC电路的谐振频率,这可以从外部监测到。

压力传感器及其无线天线通过导管插在心脏附近,这个手术只需要几分钟的时间。血压读数被发送到无线扫描仪中。如果几天以来所获取的血压读数在应有的范围之外,医生就会收到电话通知,以便进行进一步治疗。

CardioMEMS(佐治亚理工学院的分支机构)生产电子阅读器、信号处理电路和传输电路。MEMSCAP供应这类装置的传感器、天线和封装。到目前为止取得了非常了不起的成绩。

“使用Champion装置监测的病人的住节能灯电感器院治疗率比目前的黄金护理标准低38%,”佐治亚理工学院教授、CardioMEMS公司联合创始人Mark Allen表示。

内窥镜和机器人手术等许多手术正变得越来越简单,越来越容易进行,这得益于新设备的不断开发。葡萄牙公司Awaiba Lda开发了一款可以根据医疗应用的低功耗要求进行定制的晶圆级数字CMOS图像传感器。Nan Eye摄像头尺寸仅0.5×绕行电感;0.5 mm2,大致相当于一个火柴头的大小,该摄像头在40frame/s的帧速率下具有140×140像素的分辨率(图5)。

可以根据医疗应用的低功耗要求进行定制的晶圆级数字CMOS图像传感器

这种摄像头共模电感的镜头采用高硼硅浮法玻璃设计,这使得朝向被摄物体的表面是扁一体电感平的,从而最大限度地减少镜头与被摄物体之间存在中间物所产生的影响。因此,当系统在与体液接触的环境中工作时,仅有镜头的开度角减小。

该摄像头采用Bayer模式滤波器和3μm间距的250×250像素卷帘式快门,可提供清晰的彩色图像。此外还提供1.8V电池供电的低功耗版本,该摄像头的耗散电流仅600μA。

眼科植入

最近,眼科植入正引起越来越多的关注。对于患有青光眼、色素性视网膜炎和老年性黄斑变性等疾病的病人,这个充满希望的新兴技术很快就能奏效。

比如,意法半导体公司(ST)与瑞士的Sensimed AG公司联手开发了一款名为Triggerfish的智能隐形眼镜。这种隐形眼镜可以测量、监测和控制病人的眼压水平,从而及时发现青光眼的早期症状。它可以24小时测量眼压,然后向主治医生提供记录。这种压力传感器是由意法半导体开发的一种MEMS应变计,采用柔性基板制造(图6)。

Triggerfish的眼科植入体

图6:Triggerfish的眼科植入体可以24小时测量、监测和控制病人的眼压水平,以便及时发现青光眼的早期症状。该植入体由Sensimed公司和意法半导体联合开发。

测量的对象是与眼压读数直接相关的角巩膜连接处的圆周波动。然后该信息通过无线通信从记录器传送出去。

有了可以简单方便、更加精确地检测青光眼疾病的测试,需要看眼科医生才能进行麻烦的青光眼测试很快就会成为历史。阿拉巴马大学航空和机械工程学教授Eniko Enokov设计的一种简单易用的自我测试探头只需要病人在自己家里轻轻地摩擦眼睑就可以检测是否患有青光眼了。

“这个系统可以检测硬度,然后据此推断出眼压,”Enokov表示。

探头概念看起来简单,但是这种概念背后所涉及的技术却相当复杂。它涉及微力传感器、专门设计的微芯片以及编入探头中的基于数学的程序。

“我们花了几年的时间进行完善和修改才达到了目前的设计水平,”Enokov表示,“我们这个设备的创新在于它具有无创性,简单易用,适用于各种采用目前的手术难以进行测试或无法测试的情况。”

可以通过光导通的人工视网膜的应用已经取得了长足的进步。这种非侵入性视网膜是伦敦帝国学院研发出来的产品,它可以实现

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