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先进制造技术学号姓名 1．（必选题）微型机电系统（Micro Electro Mechanical systems 即MEMS）主要研究，应用领域，关键技术与国外发展概况。（1）应用MEMS技术制造的传感器有哪些？应用领域？国内外MEMS惯性器件（陀螺仪，加速度计，磁力计）的发展状况，性能指标？（2）导航系统除陀螺仪，加速度计外，列举应用的其他传感器？MEMSI MV的必威体育精装版产品概况，结合实例进行分析。答：MEMS简介：MEMS 的概念源自1959 年美国著名物理学家费曼关于“微机械的设想。1962 年第一个硅微压力传感器问世，1988 年首台硅微静电马达诞生，这在全世界引起轰动。此后，MEMS 得到了高速发展。轻巧、灵敏的各种MEMS 器件已广泛应用于仪器测量、信息、汽车电子、航空航天、国防军事、生物医学和环保等领域。MEMS 技术正开辟着一个全新的领域和产业，已成为国际公认的战略高科技和21 世纪最有前途的经济增长点之一。 主要研究，范畴：MEMS 是利用集成电路制造技术和微架构技术把微结构、微传感器、微执行器、控制处理电路甚至接口、通信和电源等制造在一块或多块芯片上的微型集成系统，具有微型化、集成化、智能化、低成本、高性能，可批量生产等优点［1］。它的出现使芯片远远超越了以处理电信号为目的的集成电路，其功能拓展到了机、声、光、热、流体、化学和生物等领域。所以，从广义上说，集成电路是电子线路的微型化，而其他领域的微型化都可以划分到MEMS 的范畴。微机电系统 应用领域：（1）在医疗领域中的应用医用微型机器人是最有发展前途的应用领域。微型机器人可以进入人体的血管, 从主动脉管壁上刮去堆积的脂肪, 疏通患脑血栓病人阻塞的血管。外科医生可以通过遥控微型机器人作毫米级的眼网膜手术。日本更是制定了采用??机器人外科医生??的计划, 并正在开发能在人体血管中穿行、用于发现并杀死癌细胞的超微型机器人。微型机器人在医疗领域中的应用具体有以下几方面: 1.1 定向药物投放系统。为了实现无痛苦无创伤或少创伤的诊疗系统, 设想研制一种微型机器人, 能够进入人体器官甚至血管中进行药物投放。该微型机器人由微型传感器、微型泵和贮药囊组成, 供患者植入皮下或吞入胃中, 根据微型传感器测得人体体液( 如血液或胃液) 中某种浓度数据, 自动泵出适当的药量, 并且随着数据的改变适时适量地输送药物。美国杜克大学模仿人体自身的分泌物释放机制设计出药物输送和释放系统, 它由聚合物非凝胶制成微型??小球??, 内含药物, 外有保护性的类脂膜层, 其最大优点是能有效控制输送药物释放的时间。人体的分泌细胞中包含很多微型颗粒, 是运输组织胺、蛋白酶等的交通工具。由聚合材料组成的外包类脂膜层则具有防钠渗透特性, 只有在接到特定生化信号后才释放。所以杜克大学设计的系统可以先把小球送到肿瘤部位, 再用加热或生化方法破坏小球外的类脂膜从而发挥药物的效力。美国麻省理工学院则开发出长效植入式超微硅芯片, 药效可长达3 年以上; 其面积约17 mm2, 厚0. 3mm, ( 约为1粒米的1/ 4 体积大小) , 内藏34 个正三角形的独立储存仓, 每个仓容量25 nL( 1 nL= 1. 0 10- 9L) , 可存放液体药或药粉, 用黄金薄膜包裹; 最多能容纳1 000 个药仓, 可用弱电流来打开。病人通过无痛苦的手术将芯片植入皮内, 如每天释放1 个药仓, 则1 000 个药仓就能用3 年。1.2低损伤手术用微型机器人。如果在微型机器人上携带诊疗系统, 使机器人具有能够在人体内进行组织采样和治疗等功能。目前,日本已经研制出一种具有趋光性的微型机器人, 将导管插入患者的血管, 微型机器人从导管中出来, 在外科医生操纵下进行麻醉药注射或做手术修补血管。近来, 采用腹腔镜进行胆囊切除手术, 已引起人们的很大关注。为了能更进一步减低损伤, 已提出一种体腔内微机器人手术系统的研究方案。该方案设想通过插入导管往体腔内送入手术用微机器人; 该机器人可在脏器间移动, 利用激光进行胆囊切除手。1.3 手术用内窥镜及钳子随着医疗器械的不断进步与发展, 现在要求实施腹腔内手术时不再将患者的腹部全部打开, 只需在腹部开两个小口, 将腹腔内窥镜和手术钳子分别从小孔插入腹腔, 通过腹腔内窥镜获得的体腔内图像, 找到病灶位置, 由手术钳子实施手术。而现有硬管内窥镜导管前端的视角有一定的局限, 所以在一次诊疗过程中,为了能对周围组织进行全方位的观察, 需要往体腔内交替插入几种不同视角的内窥镜, 并作相当幅度的转动和摆动, 这样往往容易造成体腔内软组织损伤, 影响诊疗的安全性, 并使病人承受很大的痛苦。1.4 微小分散型人工脏器目前已开发有许多种人工脏器, 归纳起来可分为两大类。一类是属于一种元件, 具有被