醫(yī)療器械的微型化在最近幾年取得了飛速進(jìn)展,,然而仍有很長的路要走,,許多部件還有待進(jìn)一步減小體積
開發(fā)下一代電子醫(yī)療器械將會(huì)面臨電子和設(shè)計(jì)工程方面(如低功耗、微型化和無線電設(shè)計(jì)等)的諸多挑戰(zhàn),。《醫(yī)學(xué)電子設(shè)計(jì)》(Medical Electronics Design)一書的作者Steve Makl就稱,以前只有國防和航空航天工業(yè)有微型化的需求,,而現(xiàn)在這一趨勢(shì)已經(jīng)在向遠(yuǎn)程通信和醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)延伸,主要是由于現(xiàn)在越來越需要認(rèn)真考慮許多電子工程學(xué)的應(yīng)用,,從而促使制造商想方設(shè)法減小組件的體積,。
減小電源體積
未來能量貯存技術(shù)將會(huì)在電子醫(yī)療器械產(chǎn)品中廣泛應(yīng)用。美國國防部高級(jí)研究計(jì)劃局(DARPA)正在進(jìn)行一項(xiàng)與沙子一樣大小的鋰電池設(shè)計(jì),。參與這一研究項(xiàng)目的加利福尼亞大學(xué)工程師Jane Chang開發(fā)了一種電解質(zhì),,可以在兩極之間進(jìn)行充電。
Jane Chang與其同事一起設(shè)計(jì)的鋰電池外部覆蓋微米級(jí)的柱子,,內(nèi)部用納米級(jí)的金屬絲,,裝上電解質(zhì),增加表面與體積比,。電解質(zhì)鋰鋁矽酸鹽是比較合適的材料,,不過這一研究還處于早期階段。
Jane Chang解釋說:“我們?cè)噲D完成具有傳統(tǒng)的鋰離子電池同樣功率密度和同樣能量密度的新型電源,,不過我們要盡量壓縮這一電源的體積,。”
能量收集技術(shù)
研究人員一直在想方設(shè)法降低無線電醫(yī)療器械的能量需求水平。比利IMEC與荷蘭Holst Centre正在進(jìn)行合作,,使雙方納米技術(shù)和無線電技術(shù)領(lǐng)域的專家整合起來進(jìn)行研究,。年初,,這兩家公司因?yàn)槟陀玫男碾妶D(ECG)能力獲得方法的技術(shù)創(chuàng)新獲得了弗若斯特沙利文獎(jiǎng)(Frost & Sullivan Award)。
IMEC和Holst Centre由熱電材料制成的這一裝置可以把機(jī)體的熱量轉(zhuǎn)化成電流,,轉(zhuǎn)移到能量儲(chǔ)存系統(tǒng)中,。然后,這些能量可以用于驅(qū)動(dòng)自動(dòng)化耐用的ECG系統(tǒng),,通過無線電把ECG信號(hào)即時(shí)傳送到基站,。
整個(gè)裝置有關(guān)14個(gè)部件,大約3×4平方厘米大小,,可以放入襯衣口袋中,,并具有ECG內(nèi)外工作環(huán)境。這一裝置耐用并且不怕放在襯衣里被水洗和烘干,,而且終生都不需要維修,。
研究人員如是評(píng)價(jià)這一裝置:“免維修、自動(dòng)供電,、終生使用,、可放在襯衣中的心電圖儀,可有效并很方便監(jiān)護(hù)人們的健康,,這在過去是不可能想象的,。”
不過,能量收集技術(shù)并不能夠?yàn)樵S多個(gè)人裝置提供足夠工作的能量,。局部地處理一些數(shù)據(jù)可能會(huì)降低醫(yī)療器械所需要的能量水平,。
微型化
醫(yī)療器械的微型化在最近幾年取得了飛速進(jìn)展,然而仍有很長的路需要走,。許多部件還有待于進(jìn)一步減小體積,。
不過Steve Makl認(rèn)為:“單純減小一個(gè)部件的體積對(duì)于醫(yī)療器械的微型化可能并不是最有效的,需要把組合的無源元件替換成具有較高容積效率的多元組件,。”
多元組件經(jīng)常用于醫(yī)療器械中,,而現(xiàn)在越來越要求微型化,無線電組件將在無源電子微型化中發(fā)揮更大的作用,,主要是因?yàn)殛嚵性絹碓揭蠊?jié)省空間,。
Steve Makl預(yù)測(cè):“無源元件集合正在或者即將為開發(fā)更多較小的醫(yī)用電子設(shè)備發(fā)揮著重要作用,因此,,不同的無源元件將會(huì)被整合到單個(gè)的組件之中,。”(生物谷Bioon.com)