1.4.3 微机电系统在生物医学中的应用
分子、病毒和细胞的典型尺寸分别为1nm、10nm、10μm，由尺寸效应可知，MEMS/NEMS可以更灵敏、准确、低成本和微创无影响的应用于生物医疗领域。当前，MEMS及其相关技术和产品已覆盖从检测、诊断到治疗等各种生物医学领域，主要集中在以下领域：人造器官、体内显微手术、临床化验分析、基因分析、遗传诊断和试验仪器，等等。
1. 体内显微手术
与传统的手术不同，体内显微手术利用在体内极小的切口或人体天生的入口，就可以在对健康组织最小损伤的情况下进行手术，以至于在手术后伤口都不用缝合。体内显微手术所需的微机电系统包括微手术钳、微手术刀、微手术钻等。此外，还必须有微内窥镜、微导管、传感器阵列以及微执行器这些微手术系统所必需的工具，来弥补视觉和触觉信息。在微型外科手术中，还开发了一种光学纤维导管，可以从一个基底台上伸出，光学纤维导管能够承担在线信息传输操作和清洗功能。
利用MEMS技术还能制作出智能型外科器械，减少手术风险和时间，缩短患者的康复时间，降低治疗的费用。Verimetra公司正在利用MEMS把现有手术器械转变成智能型手术器械，可用于多种场合，包括小手术、肿瘤、神经、牙科和胎儿心脏手术等。
2. 植入式人造器官
早在30多年前，第一个MEMS就是作为心脏起搏器在医疗技术中得到应用的。有些生物合成器官能起着绷带的功能，它们能修复不健康人体心脏病变的部分。在MIT，研究人员计划开始用于心脏组织构造的动物实验，他们将其称为“收缩修补”，以替代受损的心脏组织。对完全可植入心脏的开发研究仍在继续。
眼和耳也将从MEMS技术中受益，人造眼和人造耳是最成功合成人体器官技术成就中的两项。南加州大学的视网膜学院、美国国家实验室等的研究人员正在试图制造一个人造视网膜，美国空军和VSX公司部分资助的视网膜修复项目，正在开发一种无须利用信号恢复部分视力、直接模拟眼睛内部视网膜运动的方法以为视力残障者带来光明。这一3mm的芯片使佩戴者的视力恢复10%。密歇根大学已经开发出首例实体大小的MEMS可植入机械耳蜗。植入耳蜗是通过将不同频率的信号发射给植入在耳蜗螺旋体内的电极工作的。听觉神经然后将这些信号传送至大脑。为解决听力障碍，NVE公司开发出巨型磁阻传感器（GMR），这些传感器无须人工干预能自动调节助听器的音量。乔治亚州技术研究学院向Peacock Communications公司转让了可佩戴配文技术，Peacock Communications提供一种其称为COMM plements的软件系统，它为失聪者送去福音。该软件借助IEEE 802.11b无线传输能力，使失去听力的移动用户能方便访问因特网，通过PDA为体育运动配上文字说明。
MEMS新技术同样为残疾人带来福音，在修补和矫正器械方面同样取得长足进展以改善残疾人的生活质量。机器人手臂帮助上肢残缺者重新获得心手和谐；机器人假腿帮助下肢不全者走上新的生活之路；心脏植入术使瘫痪的人仅使用其心脏和该植入装置就能操控人工手臂。
整合了活体细胞、聚合体和芯片的生物复合器官是目前国际上一个非常热的研究领域。这些装置能减缓疾病症状、延长生命。最终目标是将这些器件植入体内以发挥最大效用，完整的器官移植将是下一步工作。肾辅助设备（RAD）就是这样一种生物复合器官，已证明该设备具有改善传统肾透析设备的作用。德雷珀实验室和麻省理工学院的研究人员还开发了一种肝生物复合器官。在匹兹堡大学的麦克哥尔恩（Mc Gowan）再生医学院，正在开发一个生物合成肺来模拟人体正常肺的呼吸功能。该MEMS装置交织着含有空气或血液的微通道。这些微通道由细胞隔膜分开，细隔膜模拟正常肺的肺泡壁功能。密苏里大学哥伦比亚分校的研究人员最近示范了一项研究进展——打印器官以器官受赠者的细胞为蓝本以确保与器官捐赠者的生物一致性，通过将打印层和构造层交替层叠的方式构造出打印器官。
另外，人工胰腺也是目前的一个研究焦点，由葡萄糖传感器和胰腺素补充泵所组成。微透析是研究动物生理活动与其体内物质关系的有效手段，采用MEMS相关技术制造的微泵体积小，能够直接安装在被实验动物的头部，通过遥控操作，能大大改善实验条件，使实验结果的可靠性大大提高。
3. 药物注入系统
药物注入是生物医学MEMS另一个可能有巨幅增长潜力的领域，美国微芯科技（Microchip）公司正在开发的一种药物注入系统利用了硅片或聚合物微芯片，其上带有成千上万个微型储液囊，里面充满药物、试剂以及其他药品。这些微芯片能够向人体注入药物，使止痛剂、荷尔蒙以及类固醇之类的注入方式发生革命性的变化。类似这样的生物医学新进展还将催生出新型器械，如便携式掌上型透析机等。
4. 生物芯片
20世纪80年代后，随着微机电系统技术的发展，逐渐研制出了用于生物化学分析的芯片系统、微扩增器、毛细管电泳芯片、微流通池、三维DNA芯片，甚至到集成DNA微系统芯片等，形成了一个崭新的生物微机电系统研究领域。生物微机电器件具有小型便携、分析速度可提高2～3个数量级、所需样品量少、污染大大减少、实现临床实时分析等优点。采用生物微机电技术可以制造多种不同功能的DNA芯片分立器件或集成化微系统，已完成DNA分析过程中各个阶段的基本程序，包括DNA的纯化、化学放大扩增、标记和降解、电泳分离以及测序和杂交检测等。