微機電製程技術應用於生醫領域之研究

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微機電系統之生產方式類似積體電路,但由於在性能上的要求不僅需考慮電的特性,常要兼顧機械與光學等特性,所以也逐步發展出不同的製造技術,產品可廣泛應用在各個領域。

由於人口的老化及日漸嚴重的肥胖問題所衍生的生理障礙,例如心血管疾病及糖尿病等患者日益增多,如何減輕治療與診斷時的不舒適感與增加方便性,成為生醫微機電(BioMEMS)產品發展之主要動力。

我國具有深厚的積體電路製造技術及機械技術,加上生醫產業亦是我國之政策性重點產業,深具遠景,所以本研究在探討國際間BioMEMS之應用狀況、瞭解我國如何發展BioMEMS之資源,以期展望我國BioMEMS之發展契機。本研究內容摘要如下:

一、MEMS產品在生醫上的應用
BioMEMS是一個正在發展中的產業,目前應用的領域還不廣,產品的應用範圍也不多,現今主要應用在氣喘、聽力障礙、心臟病、血管修復、眼科等治療;亦可應用在皮膚醫學、糖尿病、血壓量測、產科醫學、整型外科、在地照護(Point-of-Care, POC)測試等之診斷;也可應用在人工義肢之復建;及相關病理研究;或其他行動裝置、視覺輔助等。然而當研發與製程技術隨著時間而逐漸成熟時,將會有越來越多的產品出現在市場上,其成本也會產生巨大變化。

二、應用在生醫上MEMS之市場發展趨勢
2001年全球應用在生醫上之MEMS市場約6.2億美元,年成長率約11.4%。其中感測器(Sensor)約佔四分之三,致動器(Actuator)約佔四分之一。但Actuator成長率遠較Sensor高,因此至2006年Actuator可佔全體市場四成左右。從量的觀點來看Sensor仍是市場中非常重要的一部分,2001年全球Sensor市場量有19億個,而Actuator僅310萬個,相差600倍以上,雖Actuator成長較快,但至2006年,數量上差距仍可達450倍以上。價格上Actuator大多高於Sensor。從應用市場佔有率上來看,使用於糖尿病領域的最多,約佔43%,其次是用於診斷,約佔23%,心臟病領域約佔12%,而生命科學研究的約佔19%,其他應用領域約佔3%。但研究領域之應用市場將因晶片實驗室(Lab-On-a-Chip)元件的導入成長最快。

三、研發現況
國際上應用在生醫領域之Sensor的研發包括加速度計/慣性感測器、Bio/化學感測器、氣體感測器、紅外線/視覺感測器、壓力感測器、超音波感測器;Actuator的研發包括導管、晶片實驗室、微針頭/探針、噴嘴、幫浦、儲液器、血管支架。國內研發方面機構投入BioMEMS之研發的機構較少,目前研究單位包括工研院電子所、中科院微系統計畫,學術界包括台灣大學生物醫學微機電研究群。國內廠商方面則雖已進入MEMS正式量產階段,但多以汽車或通訊相關應用領域為主,在生醫微機電領域的投入仍甚少,較為知名的為洹藝科技、騏通科技、楠桐生技、晶宇生物科技等。

四、我國BioMEMS之發展契機
國內BioMEMS相關廠商面臨的機會為微機電製程及生產線部分與半導體雷同,國內汰換掉的六吋晶圓廠,加上代工管理的優良人力素質,是我國發展微機電的一大利基。廠商如能於投入前慎選研發方向,藉代工累積經驗,加強量產及封裝技術的提升,並藉由策略聯盟強化技術,透過合作模式降低失敗風險,政府亦挹注科技資源,協助研發,假以時日,應可使國內BioMEMS廠商成為國際BioMEMS產業價值鏈中重要的一環。
====章節目錄====
第一章 緒論…1-1
第二章 BioMEMS 與技術…2-1
  第一節 BioMEMS 的定義…2-1
  第二節 BioMEMS 產業特性…2-4
  第三節 BioMEMS 元件介紹…2-6
  第四節 BioMEMS 技術…2-7
第三章 BioMEMS 產品應用與市場發展趨勢…3-1
  第一節 BioMEMS 應用發展趨勢…3-1
  第二節 BioMEMS 市場發展趨勢…3-20
第四章 MEMS 技術應用於生物/醫療領域之研究…4-1
  第一節 國外研發現況…4-1
  第二節 國內研發現況…4-35
第五章 展望與建議…5-1
  第一節 BioMEMS 產業面臨的機會及挑戰…5-1
  第二節 結論…5-5
  第三節 建議…5-8

====表目錄====
表2-1 BioMEMS 感測器與BioMEMS 致動器之主要元件…2-6
表2-2 各種微加工技術比較…2-16
表3-1 2001~2006 年全球應用於醫療領域之MEMS 的市場量及平均單價…3-21
表3-2 2001~2006 年BioMEMS 之各應用市場佔有率…3-22
表4-1 BioMEMS 感測器與最終使用用途…4-1
表4-2 BioMEMS 感測器之製造商與產品…4-2
表4-3 BioMEMS 致動器與最終使用用途…4-10
表4-4 BioMEMS 致動器之製造商與產品…4-10
表4-5 晶片實驗室製造商及其產品…4-16
表4-6 POC 系統實例…4-17
表5-1 BioMEMS 產業面臨機會及挑戰…5-4

====圖目錄====
圖1-1 研究架構…1-3
圖2-1 MEMS 技術之涵蓋領域…2-2
圖2-2 2002 年全球MEMS 應用市場量結構…2-3
圖2-3 2002 年全球MEMS 應用市場值結構…2-3
圖2-4 MEMS 製造技術分類…2-7
圖2-5 體型微加工示意圖…2-9
圖2-6 面型微加工製造之各式結構…2-11
圖2-7 面型加工示意圖…2-12
圖2-8 LIGA 製程示意圖…2-13
圖2-9 微機械加工法分類…2-14
圖2-10 接合技術分類…2-17
圖2-11 組裝技術分類圖…2-18
圖2-12 檢測技術分類圖…2-20
圖3-1 Boehringer Ingelheim 之噴霧治療器…3-2
圖3-2 Medtronic 之GEM III DR…3-4
圖3-3 Cordis 之AngioGuard …3-6
圖3-4 TheraSense 的FreeStyle 血糖監視器…3-9
圖3-5 侵入性之血壓監測單元…3-11
圖3-6 SpectRx 之BiliCheck …3-12
圖3-7 i-STAT 1 分析器…3-15
圖3-8 晶片實驗室…3-16
圖3-9 Otto Bock 之C-Leg…3-17
圖3-10 iBOT 行動系統…3-18
圖3-11 Segway 的人類運輸機…3-19
圖3-12 Microvision 之外科眼鏡…3-19
圖3-13 2001~2006 年全球應用於醫療領域之MEMS 市場趨勢…3-21
圖3-14 2001 年及2006 年BioMEMS 應用市場佔有率變化…3-22
圖3-15 2001~2006 年全球MEMS 應用在血壓監視之市場值及市場量…3-23
圖3-16 2001~2006 年全球MEMS 應用在導管之市場值及市場量…3-24
圖3-17 2001~2006 年全球MEMS 應用在心律調節器之市場值及市場量…3-25
圖3-18 2001~2006 年全球MEMS 應用在電擊器之市場值及市場量3-26
圖3-19 2001~2006 年全球MEMS 應用在支架之市場值及市場量…3-27
圖3-20 2001~2006 年全球MEMS 應用在血糖監視之市場值及市場量…3-28
圖3-21 2001~2006 年全球MEMS 應用在POC 診斷之市場值及市場量…3-28
圖3-22 2001~2006 年全球MEMS 應用在生命科學研究之市場值及市場量…3-29
圖3-23 2001~2006 年全球MEMS 應用在其他醫藥應用之市場值及市場量…3-30
圖4-1 Ball Semiconductor 公司之球體感測器…4-3
圖4-2 球體感測器放大圖…4-3
圖4-3 Osmetech 公司的核心感測器模組…4-4
圖4-4 Illumina 公司的串珠陣列…4-5
圖4-5 FISO Technologies 公司的光纖壓力感測器…4-7
圖4-6 NovaSensor 公司的壓力感測器…4-8
圖4-7 Sensant 公司的矽質超音波換能器…4-8
圖4-8 Sarcos 的全微加工製造的導管及其導引線…4-12
圖4-9 Calipeer Technologies 的LabChip…4-15
圖4-10 Motorol 的eSensor …4-16
圖4-11 Gyro 公司的Gyrolab Bioaffy CD…4-19
圖4-12 Microvision 的外科手術眼鏡…4-20
圖4-13 Kumetrix 的微針尺寸放大圖…4-22
圖4-14 ALZA 的Macroflux®藥物貼布…4-23
圖4-15 Macroflux®藥物傳輸系統放大圖…4-23
圖4-16 Debiotech 的Microjet 局部放大圖(x350) …4-24
圖4-17 Debiotech 的Microjet 局部放大圖(x100) …4-25
圖4-18 Advion BioSciences 的ESI 晶片…4-26
圖4-19 Advion BioSciences 的ESI 晶片噴嘴放大圖…4-26
圖4-20 Eksigent 的EKPump …4-27
圖4-21 Debiotech 的Chronojet …4-28
圖4-22 Debiotech 的Chronojet 幫浦剖面圖…4-29
圖4-23 Debiotech 的胰導素幫浦功能示意圖…4-29
圖4-24 Debiotech 的MIP Implantable …4-30
圖4-25 Debiotech 的Chronoflow…4-31
圖4-26 Debiotech 的Chronoflow 的結構…4-32
圖4-27 Debiotech 的Chronoflow 的工作示意圖…4-32
圖4-28 支架的圖樣例…4-34
圖4-29 中科院微系統計畫之微流體控制系統的應用實例(1)-噴墨印表機噴墨板…4-38
圖4-30 中科院微系統計畫之微流體控制系統的應用實例(2)-生物晶片…4-38
圖4-31 中科院微系統計畫之微流體控制系統的應用實例(3)-光纖連接器…4-39
圖4-32 中科院微系統計畫之微流體控制系統之應用實例(4)-薄膜式IC 測試卡…4-39
圖4-33 中科院微系統計畫之注入系統流道…4-41
圖4-34 中科院微系統計畫之微熱導感測器…4-41
圖5-1 我國BioMEMS 產業發展建議…5-13
  • 第一章 緒論
    3 頁 / 0 元/點
  • 第二章 BioMEMS與技術
    20 頁 / 0 元/點
  • 第三章 BioMEMS產品應用與市場發展趨勢
    30 頁 / 0 元/點
  • 第四章 MEMS技術應用於生物/醫療領域之研究
    49 頁 / 0 元/點
  • 第五章 展望與建議
    13 頁 / 0 元/點
  • 附錄 參考文獻
    3 頁 / 0 元/點
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