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微型化技术引领植入式医疗器械及元器件发展

发布时间:2020-07-01 02:15:59 阅读: 来源:液压泵厂家

不久前,美国一家公司发明了一种3D紧凑式电子医疗器械,其体积仅有一粒黄豆大小,可被植入腹部皮下脂肪层内,对患者行动无任何影响。2007年以来,类似的植入式医疗器械微型化技术进展还有很多,以下是该领域的最新研发动向。

发浅绿色光的微型发光二极管

美国加利福尼亚州的Torrance医疗器械公司研制成一种新型发光二极管(LED)。它采用一种名为“氮化铟镓”的特种金属化合物作为光源。该化合物能发出令人赏心悦目的浅绿色可见光。这种微型发光二极管的用途广泛,可用于全色显示屏、大型点阵式显示屏、背景灯等多种医疗器械或其他工业的照明用途。

适用于超小型器械的精密导线

越是体积小的医疗器械对导线精密度要求越高,否则,导线的不匹配会直接影响电子医疗器械功能的正常发挥。爱尔兰一家医疗器械材料公司Fort Wayne金属公司不久前宣布说,他们利用高精度金刚石模具已成功拉制出适合各种小型电子医疗器械使用的多规格导线,且导线的直径可随客户要求进行修改。生产超细导线的原料可采用各种不锈钢材料、钛、钛合金及新型合金材料(如Nitinol)等。

超小型智能化传感器

德国Waldklorch医疗器械公司开发出一种超小型智能化传感器。它适用于多种工业用途,包括光学传感器、光电传感器、光电开关、磁性开关、圆筒状传感器和超声传感器等。这种新型传感器由于使用了智能化技术,故几乎适合一切现有单纯传感器的工作,在电子医疗器械中用途尤为广阔。

小型线性“隔膜泵”

英国Charles Austen泵技术开发公司研制成一种小型线性“隔膜泵”(又称“膜片泵”)。它适用于各种工业用途,尤其是一些需要长时间不间断供应气流的医疗器械。这种小型线性隔膜泵能以5~60升/分钟的速度提供无油气流,且工作持续时间长达25000小时之久。其所用工作电压为12伏,故对患者绝对安全。这种小型线性泵的另一优点是,它每小时消耗电能极低,因此非常经济。

微型化装配技术

植入式医疗器械若采用现有元器件加工装配,其体积最小也有人的大拇指般大小,将其植入体内会对附近组织产生一定影响。随着半导体芯片的微型化,在理论上完全可以将植入式医疗器械产品做得更小。但是,沿用已久的装配技术又成为缩小植入式医疗器械体积的“拦路虎”。

由于传统医疗器械装配技术大多使用人工电焊,而操作人员在电焊时可能造成“虚焊”,即使没有虚焊,电子医疗器械线路板上的焊接点在人体内的生理环境(如体内酸碱生物液体,神经生长细胞附着于其上生长等)中很容易被破坏而造成电器线路短路和元件失灵等,最终使植入式电子器械失效,患者不得不再动手术取出并更换新机器。新的微型化技术可将半导体芯片直接安装在底板上,这样就能减少其所占空间,然后再将芯片与芯片通过微型铂金丝用金焊丝焊接在一起,从而大大减少植入式电子器械的体积。采用铂金导线与黄金焊点可使植入式器械的工作时间延长20倍以上。

美国技术人员发明的粘结式或倒装芯片新技术已成功应用于治疗妇女尿失禁的植入式电子神经调节器中。这类神经调节器装置可通过主治医生(或病人自己)遥控使用。如若患者认为不再需要使用它来改善症状,医生可随时关闭仪器,而不用通过手术取出。

此外,将电子线路板制成既能折叠起来,又能卷成圆筒形的柔性板,可使电子医疗器械的体积比目前减少75%~80%。体外无线充电技术可使植入式医疗器械不需要配备电池,而只需利用体外微型无线充电器随时在体表附近直接为植入式电子医疗器械充电。

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