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用于植入式应用的微系统技术
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ta 微系统技术已成为一个大型行业的基础，mst制造商的总销售额超过50亿美元，在过去10年中持续增长，主要应用于汽车和通信市场。 微系统被松散地定义为包含至少一个部件的设备，该部件使用类似集成电路的制造技术制造，尺寸在微米量级。 植入式医疗设备被认为是任何旨在体内运行一段时间的设备。 传感器 植入式微制造传感器用于促进诊断或提供产生治疗闭环控制的手段。 1、压力传感器 ⚫ 眼内压力传感器。长期(连续)眼压测量为青光眼患者提供了新的视角。青光眼是由于视神经损伤导致的视力丧失，眼压升高是其危险因素之一。1967年提出了一种可植入的微型压力传感器，旨在安装在人工晶状体中。是一种由柔性线圈、倒装压力传感器和嵌入透镜的集成电路组成的眼内压力传感器。 ⚫ 颅内压力传感器。头部受伤或患有慢性脑积水、脑肿瘤或脓肿等疾病的患者可能会出现颅内压升高。与基于导管的系统相比，使用无线植入系统进行连续测量具有移动性更高的优势，可以降低重症患者的死亡风险并允许我们监测治疗梗阻性脑积水术后患者的颅内压。 ⚫ 心血管压力传感器。心脏通过身体的血管系统泵血，不同解剖位置的血压包含临床相关信息。闭塞近端和远端的压力可以通过流量储备来量化其严重程度。 ⚫ 泌尿学用压力传感器。诊断泌尿系统问题的尿动力学研究包括对膀胱的干预和同步测量。通常这些是基于导管的工具，在尖端使用微型压力传感器。全植入式压力测量系统可在接近患者正常生活环境下进行测量。 ⚫ 其他应用的压力传感器。1998年提出了一种小药丸形状的生物遥测仪，用于在宫内胎儿手术期间和之后监测胎儿的健康。这种完全可植入的小型化传感设备通过无线射频链路与远程接收器相连。它足够小，可以在内窥镜胎儿手术中通过10毫米的套管针引入子宫腔。 2、加速传感器 ⚫ 加速度传感器。许多现代起搏器包含加速计，用于监测患者的活动并相应地调整起搏速率。 3、电流传感器 ⚫ 电流传感器。例如，电流测量原理(测量电流)用于测量葡萄糖。葡萄糖氧化酶(gox)以某种方式固定在微制造的电极上。gox是一种酶(在生物系统)促进葡萄糖的氧化。该反应产生过氧化氢，该过氧化氢在另一个电极上参与相应的还原反应。 电刺激和传感 微系统技术的大部分可植入临床应用涉及电刺激和感测，并从20世纪50年代开始有很长的历史。当前装置和疗法的例子是心脏起搏器、心脏再同步装置、植入式心律转复除颤器、耳蜗刺激器、用于脊髓、深部脑或骶神经刺激的神经脉冲发生器还有其他临床领域的选择。一般来说，电刺激由可植入的脉冲发生器(ipg)产生，并被电传导至位于治疗递送部位的电极。 1、眼科用微电极 ⚫ 眼科用微电极。在一些眼睛疾病中，如视网膜色素变性或与年龄相关的黄斑变性，只有将入射光转化为电信号的视杆和视锥受到影响，而视神经纤维仍然完好无损。 2、听觉用微电极 ⚫ 听觉用微电极。根据上述眼科病例中应用的类似原理，电刺激可以恢复神经系统完整但不可逆传导听力损失(如内耳毛细胞受损)的患者的“听力”。听觉神经的电刺激可以应用于内耳、中脑或大脑中的耳蜗神经 3、恢复运动功能的微电极 ⚫ 恢复运动功能的微电极。由于神经纤维受损而瘫痪的肢体的运动功能的恢复可以通过电刺激来实现。来自神经的信号的记录可以用作反馈或输入以形成神经假体装置。 4、用于大脑研究的微电极 ⚫ 用于大脑研究的微电极。用于记录大脑活动的穿透性神经探针提供了可以从大脑内部收集信号的优势。它们能够发现中枢神经系统的电活动和外部施加的心理物理刺激之间的相关性。 微机械药物和基因输送装置 药物可以改善各种临床情况下患者的生活，并且可以通过多种方式给药。微系统公司的目标是改善对药物在适当时间、地点和适当剂量释放的控制。微针装置可以将质粒直接输送到目标细胞。这种技术比单次注射和颗粒介导的基因转移更有效。已经使用各向同性氢氧化钾蚀刻技术在1 cm2微芯片上制造了高度范围从50到200µm的硅凸起阵列。当这些微结构被放置在与dna溶液接触，然后在皮肤上横向移动，他们能够突破皮肤屏障。 微机械超声换能器 微机械超声换能器用于基于多普勒效应测量流量或提供基于回声的图像用于血管或内窥镜检查应用程序。 最近，电容性微机械超声换能器(cmut)被引入并通过表面微机械加工制造，提供了更高集成度以提高质量的优势。 cmut由膜下的密封腔组成，膜的两侧都有电极。电容器极板之间的静电力导致薄膜振动并发出声能。 微型光电机械系统(moems) 内窥镜用于观察中空器官的内部，或者在微创手术中提供视觉。内窥镜检查从使用带有固定透镜的刚性管开始，直到20世纪70年代。20世纪80年代，多芯光纤使柔性内窥镜成为可能。进一步的小型化导致了在远端具有摄像机的内窥镜的发展。微系统技术可以进一步增强下一代内窥镜的功能。 用于可植入应用的微系统设备 微致动器用于制造用于微创(经血管)手术的智能导管。它们涉及三维光刻、电子和形状记忆的使用，由形状记忆合金制成的分布式微致动器和可以通过分布式电触点局部加热的导管。 纳米或微结构表面拓扑结构可在泌尿外科、心脏病学或骨科植入物中引发所需的组织反应。同样，纳米增强材料可能具有适用于神经或矫形假体装置的性能。 植入式应用的微系统技术。电是指用于电刺激和传感的微刺激器，包括微刺激器。传感器:压力、加速度、流量、交流电导、磁感应强度、应变、磁力、多倍力、粘度。其他是其他类型的mst的集合。moems微光机电系统。 由于我们活跃的免疫系统，身体对于进入其中的异物来说是一个非常不利的环境。因此，微系统的精密部件通常受到密封封装的保护，传统金属外选择钽在生物中表现出无毒无害的高度亲和，易灭菌，对周围组织刺激小的优点。通过密封馈通可以与密封腔的外部进行电通信。密封外部的电导体和互连空腔必须是生物稳定的。用来改善植入物性能的钽膜覆盖表面合金作为新一代产品优势明显。 |
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