MEMS技術,目前較為火熱。在往期文章中,小編對MEMS傳感器、MEMS應用、MEMS封裝等有所闡述。為增進大家對MEMS的認識,本文將對生物MEMS,也就是Bio MEMS予以介紹,主要內容在于介紹生物MEMS的特點。如果你對MEMS具有興趣,不妨繼續(xù)往下閱讀哦。
生物MEMS(Bio MEMS)是指MEMS技術在生物學領域中應用的微制造技術。由于采用了微機械制造技術,Bio MEMS具有微米量級的特征尺寸,可以實現(xiàn)器件和系統(tǒng)的微型化,使生物醫(yī)學的診斷和治療可以快速、自動化、高通量、較小損傷地完成。電泳是用來將不同尺度的DNA分子片段從混合物中分離的技術。芯片毛細管電泳1989年由Manz和Harrison提出后發(fā)展很快。
Bio MEMS主要包括在生物體外進行生物醫(yī)學診斷的微系統(tǒng)和生物體內進行生物醫(yī)學治療的微系統(tǒng)。
生物體外Bio MEMS研究是在生物體外進行生物醫(yī)學診斷和治療的微系統(tǒng),研究主要包括生物芯片、生物傳感器及相關微流體系統(tǒng),是一個較廣的研究領域,其中最具代表性的是生物芯片技術。微型生物芯片是利用微細加工工藝,在厘米見方的硅片或玻璃等材料上集成樣品預處理器、微反應器、微分離管道、微檢測器等微型生物化學功能器件、電子器件和微流量器件的微型生物化學分析系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的分析儀器相比,微型生物化學分析系統(tǒng)除了體積小以外,還具有分析時間短、樣品消耗少、能耗低、效率高等優(yōu)點。可廣泛用于臨床、環(huán)境監(jiān)測、工業(yè)實時控制。芯片上的生物化學分析系統(tǒng)還使分析的并行處理成為可能,即同時分析數(shù)十種甚至上百種的樣品,這將大大縮短基因測序過程,因而將成為人類基因組計劃中重要的分析手段。
生物體內微系統(tǒng)是指在生物體內進行生物醫(yī)學診斷和治療的微系統(tǒng),研究內容主要包括植入治療微系統(tǒng)、微型給藥系統(tǒng)、精密外科工具、植入微器件、微型人工器官、微型成像器件等。這些微系統(tǒng)中融入了關鍵的MEMS技術,如微傳感器、微驅動器、微泵、微閥、微針等,是一個極具挑戰(zhàn)性的研究方向。利用MEMS制作的智能型外科器械可以減少手術風險和時間,縮短病人康復時間,降低治療的費用。Verimetra公司正在利用MEMS把現(xiàn)有手術器械轉變成智能型手術器械,可用于多種場合,包括小手術、腫瘤、神經、牙科和胎兒心臟手術等。藥物注入是生物醫(yī)學MEMS另一個可能有巨幅增長潛力的領域,MicroChipd公司正在開發(fā)的一種藥物注入系統(tǒng)利用了硅片或聚合物芯片,其上帶有成千上萬個微型儲液囊,里面充滿藥物、試劑及其他藥品。這些微芯片能夠向人體注入藥物,使止痛劑、荷爾蒙以及類固醇之類的注入方式發(fā)生革命性的變化。類似這樣的生物醫(yī)學新進展還將催生出新型器械,如便攜式掌上型透析機等。將來人們可以在身上配備測量人體功能的MEMS傳感器和驅動器,保證個人處于最佳健康狀態(tài),幫助保持積極生活方式,并提供自動的預防保健。
Bio MEMS器件及系統(tǒng)現(xiàn)已成為MEMS技術應用市場中發(fā)展最快的領域,特別是在藥物的發(fā)現(xiàn)和篩選、疾病診斷、生物信息遙測和基因檢測分析等方面,Bio MEMS技術的批量生產能力更極大降低了生物醫(yī)學診斷和治療的成本,因此Bio MEMS技術已成為21世紀科學研究和商品化的主要研究目標。
總之,MEMS制作設備提供了很大的自由性,使其配合醫(yī)學產品伙伴生產更多的傳感器元件及微型產品。這些裝置都是大批量生產,所以成本較低。醫(yī)學工業(yè)對于更小、更便宜的裝置和測量裝置的需求保持增長的勢頭,這將建立一個更大的MEMS市場,MEMS產品在未來的醫(yī)學市場將擔任一個重要的角色。
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