近年來(lái)，隨著新一代信息技術(shù)的飛速發(fā)展和醫(yī)療資源需求不斷增長(zhǎng)，智慧醫(yī)療市場(chǎng)需求不斷增加，市場(chǎng)規(guī)模迅速擴(kuò)大，中國(guó)成為僅次于美國(guó)和日本的世界第三大智慧醫(yī)療市場(chǎng)。一系列新興技術(shù)和產(chǎn)品的應(yīng)用，使得醫(yī)療工作者可以基于大量醫(yī)療感測(cè)元器件，特別是MEMS傳感器的整合利用，掌握患者的生理健康狀態(tài)，輔以精準(zhǔn)的治療建議，得以為患者提供更加優(yōu)質(zhì)、智慧的醫(yī)療服務(wù)。
特別是自2020年新冠疫情在全球爆發(fā)以來(lái)，相關(guān)智能醫(yī)療設(shè)備需求激增。例如，無(wú)接觸測(cè)溫刺激了熱電堆和微熱輻射測(cè)定儀需求，核酸檢測(cè)拉動(dòng)了微流控產(chǎn)品的需求，呼吸機(jī)帶動(dòng)了壓力傳感器和流量計(jì)的需求等等。疫情期間熱成像類(lèi)MEMS（熱電堆和微熱輻射測(cè)定儀）和微流控得到了短期現(xiàn)象及的最大增長(zhǎng)點(diǎn)。因此，現(xiàn)代醫(yī)療設(shè)備必須依靠高性能傳感器技術(shù)以達(dá)到嚴(yán)苛的規(guī)格要求和市場(chǎng)規(guī)定，從而實(shí)現(xiàn)精確的監(jiān)控、診斷和治療。
據(jù)賽迪顧問(wèn)發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，近幾年國(guó)內(nèi)MEMS市場(chǎng)增長(zhǎng)幾乎每年保持在20%，即便是在疫情爆發(fā)的2020年，中國(guó)MEMS市場(chǎng)增速達(dá)23%，是GDP增速的10倍。其市場(chǎng)應(yīng)用正處于快速增長(zhǎng)階段，預(yù)計(jì)2022年中國(guó)MEMS市場(chǎng)將會(huì)突破1000億，其中醫(yī)療類(lèi)MEMS傳感器產(chǎn)品將達(dá)到100億規(guī)模，占比約10%。
醫(yī)用MEMS傳感器是應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的一部分傳感器，是把人體的生理信息轉(zhuǎn)換成為與之有確定函數(shù)關(guān)系的電信息的變換裝置。它所拾取的信息是人體的生理信息，而它的輸出常以電信號(hào)來(lái)表現(xiàn)。
醫(yī)用傳感器技術(shù)有兩個(gè)發(fā)展方向：一個(gè)是傳感器本身的研究開(kāi)發(fā)，另一個(gè)是傳感器與計(jì)算機(jī)，信息技術(shù)相結(jié)合的系統(tǒng)研究開(kāi)發(fā)。近年來(lái)，隨著5G、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，醫(yī)用傳感器產(chǎn)品開(kāi)發(fā)則越來(lái)越熱，將MEMS傳感器技術(shù)產(chǎn)品化在醫(yī)療器械產(chǎn)品領(lǐng)域更是日益火爆。現(xiàn)代醫(yī)用傳感器技術(shù)已經(jīng)擺脫了傳統(tǒng)醫(yī)用傳感器體積大，性能差等技術(shù)缺點(diǎn)，形成了智能化、微型化、多參數(shù)、可遙控和無(wú)創(chuàng)檢測(cè)等新的發(fā)展方向。
在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，傳感器種類(lèi)繁多，目的用途各異，基于不同的分類(lèi)基準(zhǔn)，有不同的分類(lèi)。一般醫(yī)用傳感器的分類(lèi)如下：
按應(yīng)用形式分為植入式傳感器、暫時(shí)植入體腔(或切口)式傳感器、體外傳感器、用于外部設(shè)備的傳感器；
按檢測(cè)種類(lèi)分為位移傳感器、流量傳感器、溫度傳感器、速度傳感器、壓力傳感器、圖像傳感器、流量傳感器等；
按工作原理分為化學(xué)傳感器、物理傳感器、生物傳感器；
醫(yī)用MEMS傳感器是智慧醫(yī)療的核心，用途極其廣泛。在醫(yī)用產(chǎn)品化方面，最常見(jiàn)是超聲傳感器，用于醫(yī)用超聲波檢測(cè)。另外，從醫(yī)用設(shè)備呼吸機(jī)、血液分析儀、多參數(shù)監(jiān)護(hù)儀、核磁共振儀、心腦電導(dǎo)聯(lián)系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)裝置，到目前熱門(mén)的移動(dòng)互聯(lián)醫(yī)療、遠(yuǎn)程醫(yī)療、人工智能AI醫(yī)療、手術(shù)機(jī)器人等，醫(yī)用MEMS 傳感器的身影無(wú)處不在。在智慧醫(yī)療的臨床實(shí)踐方面，醫(yī)用MEMS傳感器核心的價(jià)值在于數(shù)據(jù)采集，其次就是精確度高，大大降低了人工成本，并且有效降低了錯(cuò)誤產(chǎn)生率，提高了疾病診斷的可靠性和精確性。
在眾多的醫(yī)療設(shè)備傳感器解決方案供應(yīng)商中，北京智芯傳感科技有限公司是國(guó)內(nèi)少有的可以自主研發(fā)出高精度、寬溫域、高可靠性的醫(yī)療級(jí)壓力傳感器芯片的廠(chǎng)家之一。公司生產(chǎn)的ZPX2系列制氧機(jī)用壓力傳感器、ZXP3系列表壓氣體壓力傳感器和ZXP8系列微壓差氣體壓力傳感器等產(chǎn)品，完全可以替代TE/SMI、NXP/Freescale、Honeywell等進(jìn)口高端傳感器，并且可以保證產(chǎn)能，性?xún)r(jià)比極高。
ZPX2系列制氧機(jī)用壓力傳感器集成封裝了調(diào)理電路和壓阻式MEMS壓力芯體，可以提供溫補(bǔ)后的高精度絕壓輸出信號(hào)，支持模擬輸出和數(shù)字12C輸出。采用惠斯通電橋原理，以MEMS工藝對(duì)傳感器進(jìn)行加工以提供極好的電阻精確度和一致性，并使用高精度的傳感器信號(hào)調(diào)理芯片，對(duì)MEMS傳感器的溫度線(xiàn)性度、零偏和靈敏度進(jìn)行了數(shù)字補(bǔ)償，在醫(yī)療器械設(shè)備領(lǐng)域已批量應(yīng)用。
ZXP3系列表壓氣體壓力傳感器，其核心是MEMS壓阻式芯體和專(zhuān)用信號(hào)調(diào)理電路。信號(hào)調(diào)理電路包含一個(gè)24-bit的∑-ΔADC，可以輸出高精度的數(shù)字壓力信號(hào)。所輸出的數(shù)據(jù)都經(jīng)過(guò)充分的校準(zhǔn)和溫度補(bǔ)償，標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字輸出更容易進(jìn)行系統(tǒng)集成，適用于大部分常用制氧機(jī)、暖通空調(diào)、家用電器和工業(yè)氣動(dòng)控制領(lǐng)域。
上述兩種傳感器通過(guò)對(duì)制氧機(jī)中吸附塔壓力進(jìn)行測(cè)量，當(dāng)壓力越大時(shí)，吸附氨氣的量也就越多，供氧的濃度也越高。以便根據(jù)個(gè)人的實(shí)際情況作出相應(yīng)的調(diào)節(jié)，確保充足供氧的同時(shí)避免浪費(fèi)的產(chǎn)生。另外再配合壓力傳感器對(duì)患者是否有開(kāi)始吸氣進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以避免不吸氣時(shí)氧氣的浪費(fèi)，有效的減少氧濃縮器的體積，使之更有效的運(yùn)行，同時(shí)更小的體積意味著更低的功耗和更好的便攜性。
而ZXP8系列微壓差氣體壓力傳感器在呼吸機(jī)中扮演者極為重要的角色，需要全程參與呼吸過(guò)程的氣流控制。將壓阻式MEMS壓力芯體和專(zhuān)用信號(hào)調(diào)理電路封裝在雙氣嘴結(jié)構(gòu)的管殼內(nèi)，降低環(huán)境對(duì)輸出的影響。信號(hào)調(diào)理電路包含一個(gè)24-bit的∑-0 ADC，可以輸出高精度的數(shù)字壓力信號(hào)。所輸出的數(shù)據(jù)都經(jīng)過(guò)充分的校準(zhǔn)和溫度補(bǔ)償，標(biāo)準(zhǔn)的12C數(shù)字輸出更容易進(jìn)行系統(tǒng)集成。
它負(fù)責(zé)將物理值，例如氣道壓力和流量等轉(zhuǎn)換成差動(dòng)信號(hào)，并將測(cè)量值交給電路MCU準(zhǔn)確做出吸氣和呼氣判斷。之后由MCU發(fā)出指令控制進(jìn)氣系統(tǒng)，增大或者減小管道壓強(qiáng)，使患者呼吸自然順暢，不會(huì)產(chǎn)生抵觸感。該傳感器生成的信號(hào)能幫助微處理器調(diào)節(jié)電機(jī)，從而調(diào)整或維持病人吸氣和呼氣所需的氣壓，使之與人體呼吸同步。
隨著人們生活的日益改善，智慧醫(yī)療正滲入到千家萬(wàn)戶(hù)，對(duì)智慧醫(yī)療起到核心關(guān)鍵作用的醫(yī)用MEMS傳感器也將大有用武之地。北京智芯傳感科技有限公司研發(fā)的多款高精度醫(yī)療級(jí)壓力傳感器，不僅直接用于智慧醫(yī)療的設(shè)備，還可以用于一些與智慧醫(yī)療相關(guān)的可穿戴設(shè)備和電子產(chǎn)品中，時(shí)刻為人們享受智慧醫(yī)療所帶來(lái)的便捷、安全、高效提供保障。
