生物研究与医疗中的微电子系统应用

　　近年来随着电子科学、传感器技术以及半导体生产工艺等领域内的科学研究不断取得突破，医学电子设备与系统正朝着微型化和集成化的方向飞速发展，体现在生物信号研究、医学传感器、植入式电子系统及现代监护系统等各个方面。一方面，借助纳米技术与微电子机械系统技术的发展，生物与医学传感器正朝着多传感器集成、融合与智能化的方向不断迈进，逐渐向三维微电子机械传感系统的方向发展。另一方面，大规模集成电路设计技术的不断提高带来了植入式电子系统的飞速发展。植入式电子系统包括各类植入式测量系统、植入式刺激器、植入式药疗(控制)装置及植入式人工器官等，可以埋置在生物体或人体内，通过测量体内的各项生理、生化参数来对各种生物特征信号进行研究，并以此来诊断与治疗某些疾病，甚至可以用来代替某些功能业已丧失的器官。目前已经涌现出大量的植入式生物研究与医疗系统，在生物神经信号研究、听觉与视觉补偿、神经电极、假肢控制及体内生化指标测量等方面获得了十分广泛的应用。

　　以现代生物医学传感器与植入式电子系统为基础，通过使用目前日趋成熟的多媒体计算机信息处理技术，可以使得监护手段更加多样化、监护技术更加成熟，并且监护系统也正在向微型化、轻型化、一体化及远程和家庭健康监护的方向发展。目前已涌现出了大量的可佩带、可植入的健康医疗器件，如便携式姿态矫正器、眼内压监测、心脏监护及集成的或可穿着的监护仪器等。利用这些设备，医生可以非常方便地获得监测者全面的生理参数，从而能够正确掌握病情变化及制定相应的医疗方案。此外，利用目前完善的个人通信技术，可以通过通信网络将监测者的生理和医学信号传送到远端的监护中心进行分析，从而可以实现在正常工作和生活的自然条件下进行监测，实现医疗进入家庭，集监护、诊断、治疗、康复和保健多位一体的一种新的远程医疗模式。

　　和传统的设备相比，采用微电子技术的用于医疗检测与生物信号研究的器件尤其是植入型的器件由于十分接近被测的信号源，因而具有更好的性能、更低的成本和更高的可靠性。但是另一方面，系统材料的兼容性、散热、系统供电和设备的稳定性等问题则给设计者们带来了全新的挑战，因此设计者在设计时需要综合考虑当前包含了微电子设计、材料、微型化封装等各个方面的前沿技术。同时，为了适应设计的要求，这个方向的研究也将有力地推动各个方面在技术层面的创新。

        生物医疗微电子系统的设计要求与系统结构