
MEMS
技术是一种将微机械结构、微电子技术和微传感器技术融合的先进技术。在健康传感器研发方面,其应用日益广泛。早期,MEMS
健康传感器主要集中在简单的生理参数测量,如心率监测。传统的心率监测设备往往体积较大且不够便捷,而基于 MEMS
技术的心率传感器,通过微加工工艺,将微小的机械结构和电子元件集成在一个芯片上。这些传感器能够精确地捕捉心脏跳动产生的微弱震动信号,并将其转化为电信号,实现对心率的实时监测。这种芯片级的传感器不仅体积小,而且功耗低,为可穿戴式健康监测设备的发展奠定了基础。
随着技术的不断进步,MEMS 健康传感器的功能得到了极大拓展。例如在血糖监测领域,研发人员利用 MEMS 技术,设计出能够检测人体汗液或组织间液中葡萄糖浓度的传感器。其原理是基于微纳结构对特定生物分子的敏感响应。这些微纳结构具有极高的比表面积,能够与葡萄糖分子发生特异性的相互作用,进而产生可检测的电信号变化。这种非侵入式或微创式的血糖监测方式,相比传统的针刺采血监测,极大地提高了患者的舒适度和监测的便利性。
在呼吸监测方面,MEMS 技术也取得了显著进展。MEMS 气体传感器能够对呼出气体中的多种成分进行分析。人体呼出气体中的某些挥发性有机化合物(VOCs)的浓度变化与多种疾病相关。通过 MEMS 气体传感器阵列,可以高精度地检测这些 VOCs 的浓度变化,进而实现对呼吸系统疾病、甚至某些全身性疾病的早期筛查。
此外,在睡眠监测领域,基于 MEMS 技术的传感器可以集成到床垫或可穿戴设备中,监测睡眠过程中的翻身次数、心率变化、呼吸频率等多维度数据。通过对这些数据的综合分析,能够准确地评估睡眠质量,并为睡眠障碍的诊断和治疗提供科学依据。
然而,MEMS 健康传感器的研发也面临一些挑战。例如,在长期植入式传感器的研发中,如何确保生物相容性,避免人体对传感器产生排异反应是一个关键问题。同时,在提高传感器的稳定性和可靠性方面,还需要不断优化制造工艺和封装技术。
尽管存在挑战,但基于 MEMS 技术的健康传感器研发进展令人瞩目。它有望在未来为人们提供更加全面、准确、便捷的健康监测服务,成为保障人类健康的重要技术手段。