醫(yī)療器械設(shè)計:可伸縮柔性電路
當(dāng)前,新的醫(yī)療器械設(shè)計的前沿技術(shù)之一是具有可伸縮性、可穿戴性的產(chǎn)品,它們可以附著在病人或設(shè)備上,并能承受運動和操作等損耗。
約翰·羅杰斯博士是伊利諾伊大學(xué)的工程學(xué)教授,他是許多可伸縮材料電子學(xué)研究人員中的一員。羅杰斯認為,柔性微電子電路軟材料是構(gòu)建可伸縮、可穿戴電子產(chǎn)品的基礎(chǔ)。羅杰斯還表示:“與身體相融合的特征需要與身體相匹配。因此,你需要組織狀的電子產(chǎn)品,它可以層壓,并以完全自然、完全無創(chuàng)的方式接觸身體的不同器官。”
這些材料采用了復(fù)雜的電路,以用來為醫(yī)療設(shè)備和其他產(chǎn)品創(chuàng)建多用途的電子系統(tǒng)。這樣的創(chuàng)新目前正處于發(fā)展的早期階段,但羅杰斯預(yù)測,在未來幾年,它們將成為醫(yī)學(xué)上的實質(zhì)性應(yīng)用。潛在用途包括可以作為“網(wǎng)狀皮膚”的薄膜、用于植入人腦、嵌入紡織品中、集成到封裝中等應(yīng)用領(lǐng)域。
特性要求:可伸縮、柔性和實用
柔性材料是通過互連來激活的,這就是連接器技術(shù)將發(fā)揮關(guān)鍵作用的地方。具有適當(dāng)互連性、接口和兼容性的極小型化連接器將對高性能可伸縮電子產(chǎn)品至關(guān)重要。
“質(zhì)量和可靠性是我們在這個領(lǐng)域里從客戶那里了解到的關(guān)鍵要求!盧S Components North America高級副總裁卡梅隆·沃德(Cameron Ward)表示。這是一家連接器和部件選擇的分銷商,該公司促進了包括可伸縮器件在內(nèi)的微電路和納米技術(shù)產(chǎn)品的連接器和組件發(fā)展。同時他還認為這些產(chǎn)品的需求將在未來幾年持續(xù)增加,經(jīng)銷商可以在引進先進技術(shù)時提供幫助,也可直接與制造商合作,傳達設(shè)計師的要求,并首先將最新組件推向市場。
RS Components提供各種產(chǎn)品,為柔性電子產(chǎn)品提供方案,包括MikroElektronika Hexiwear Wearable Development Kit MIKROE-2026 和the DFRobot Bluno Beetle Wearable Development Board DFR0339.
可伸縮電子產(chǎn)品采用了由超薄的硅和銅制造的電路。傳統(tǒng)上,硅片是剛性的,但當(dāng)硅可以制造成超薄時,它可以安裝在彈性基板上,也可以應(yīng)用在橡膠狀基板上做成網(wǎng)格圖案。這種彈性體或橡膠基板是柔性的,可從不彎曲到彎曲,然后再回到不彎曲,提供可伸縮、光子電路等特性,衍生出各種類型的產(chǎn)品。它是導(dǎo)電的,通常包括一個完整的電源,并且可以傳輸和發(fā)射信號,可做成一個復(fù)雜的、可伸縮的和可穿戴的產(chǎn)品。
這些技術(shù)將使設(shè)計師能夠創(chuàng)造出能夠監(jiān)測大腦或心臟活動和許多其他參數(shù)的醫(yī)療產(chǎn)品,而不需要一個剛性的或其他強制性的設(shè)備來檢測。柔性產(chǎn)品將允許對病人,甚至好動的嬰兒進行健康監(jiān)測,并且不會導(dǎo)致不適、運動限制或反應(yīng)性皮疹等不良反應(yīng),用普通粘合劑貼在更大的產(chǎn)品上的運用也很常見。小尺寸和柔韌性可設(shè)計在不引人注意的地方,例如在管子內(nèi)安裝設(shè)備來實現(xiàn)進行復(fù)雜的手術(shù)、監(jiān)測健康標記、傳輸實時病人數(shù)據(jù)等許多以前不容易實現(xiàn)的各種功能。
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