Миниатюризация - это будущее медицинского оборудования

Сфера медицинского оборудования не имеет аналогов - это где инновации в технологиях встречаются с пониманием человеческого тела для лечения заболеваний и различных расстройств. Медицинские устройства сильно различаются, от простых диагностических инструментов до сложного спасительного оборудования, такого как кардиостимуляторы и вентиляторы. Эти технологии подразделяются на множество различных категорий, основанных на диагностике, лечении и профилактике заболеваний, но одно общее между этими разнообразными применениями очевидно: пациент. При рассмотрении дизайна медицинских устройств, ориентированных на пациента, будь то портативное интервенционное устройство, настольный инфузионный насос или носимый биометрический датчик, удобство использования, функциональность и качество имеют первостепенное значение.

Разработка и производство медицинских устройств были строго ограничены возможностями контрактного производства электроники. Сегодня, в духе закона Мура, электроника сильно уменьшилась в размерах и стандартный монтаж печатных плат (PCBA) больше не определяют геометрию медицинского устройства. Вместо этого электроника теперь может быть сконструирована таким образом, чтобы соответствовать наилучшему дизайну устройства на основе требований к продукту, а это означает удобство использования, функциональности, эффективности, долговечности, защита окружающей среды и многого другого. Производители устройств используют методы и процессы миниатюризации как для повышения эффективности существующих продуктов, так и для разработки новых и зачастую разрушительных устройств. Чтобы заимствовать термин из оборонной промышленности, SWAP-C относится к оптимизации размеров, веса и мощности, а также затрат.

В последнее время эти же преимущества реализуются при разработке и производстве медицинского оборудования. Некоторые недавние примеры миниатюризации ясно демонстрируют ценность этой стратегии проектирования. Medtronic Micra - это самый маленький в мире кардиостимулятор, является так называемой системой транскатетерной стимуляции (TPS), которая в сочетании с другими современными транскатетерными технологиями, такими как замена аортального или митрального клапана, может быть доставлена ​​с использованием минимально инвазивных методов и полностью располагается в сердце. Что касается здоровья желудочно-кишечного тракта, рынок проглатываемых камер, известных как «таблетки-камеры», в настоящее время производит около десятка компаний. Они используются для отображения областей желудочно-кишечного тракта, в том числе пищевода, желудка, тонкой кишки и толстой кишки, предлагая менее инвазивную альтернативу некоторым эндоскопиям. Миниатюризация не только положительно повлияла на имплантируемые устройства, а также повысила качество и эффективность других медицинских устройств, включая портативные и мобильные системы визуализации, хирургическую робототехнику и диагностику in-vitro.

Технологии миниатюризации

Хотя одним из основных аспектов миниатюризации в электронике является постоянно уменьшающийся размер компонентов и интегральных микросхем (IC), существует несколько технологий и методов работы. В последнее время появились инновации в электронных подложках, которые расширили возможности проектирования и изготовления печатных плат с помощью таких технологий, как межсоединения высокой

плотности (HDI), трехмерные гетерогенные интегральные схемы, гибкие и формуемые подложки, процессы ламинирования с большим количеством слоев и вычитающие процессы для уменьшения ширины линии трассировки и геометрии пространства. Возможные элементы конструкций HDI включают в себя использование слепых и скрытых переходных отверстий (микро-выступов), конструкцию без сердечника, встроенные голые матрицы и компоненты, а также высокопроизводительные материалы подложки. Положительное влияние этих достижений включает радикально меньшие устройства с повышенной эффективностью и надежностью.

Проблемы в миниатюризации

Хотя преимущества миниатюризации в дизайне медицинских устройств легко увидеть, исторически существовали ограничения и проблемы для применения в медицинской отрасли. Миниатюризация электроники требует меньших компонентов, что создает новые требования к обработке материалов, испытаниям, производственному процессу и автоматизации.

Если вы используете микроэлектронику в своем проекте, вы должны учитывать, что лишь немногие контрактные производители электроники обладают часто дорогостоящим оборудованием и возможностями для поддержки таких процессов, как склеивание проволоки, присоединение матрицы, лазерная сварка и методы точного выравнивания.

Если ваше устройство должно быть изготовлено в относительно больших объемах, может потребоваться автоматизация процесса, когда ручная сборка или регулировка невозможны. Это часто является неожиданным источником дополнительных затрат при выводе нового устройства на рынок. Вот поче