PCB設計在醫療行業(yè)應用

2020-03-24

醫療行業(yè)不斷革新的創(chuàng )新技術(shù)，這些技術(shù)正在重塑健康和醫學(xué)的許多方面。從基于AI的顯示器到可植入設備，醫療技術(shù)（或通常稱(chēng)為“ MedTech”）在過(guò)去20年左右的時(shí)間里已獲得了大量專(zhuān)利申請。

該行業(yè)也沒(méi)有絲毫放緩的跡象-新的創(chuàng )新有助于應對人口老齡化和長(cháng)期疾病管理等若干挑戰。

前進(jìn)的PCB設計

我們越來(lái)越多地看到新醫療技術(shù)的功能推動(dòng)了設計和制造過(guò)程的極限。隨著(zhù)設備和設備變得越來(lái)越小，

體積更?。ㄍ瑫r(shí)兼具增強的功能），其電子組件也必須如此。

由于技術(shù)的進(jìn)步，現在有可能制造出比以前更小，更致密，更可靠，更強大的PCB設計過(guò)去，大多數零件都是使用通孔技術(shù)（THT）進(jìn)行設計的，很少發(fā)現零件的銷(xiāo)釘間距小于0.1英寸?，F在，很難找到只使用THT且引腳間距如此之遠的零件。例如，諸如微型BGA的組件使用了以前聞所未聞的引腳到引腳間距。

同樣，一些離散的組件將從外表面完全消失，而是放置在內部層中，這使恢復外表面的重要區域成為可能。這在電阻器中尤為普遍，電阻器現在已經(jīng)在許多高密度設計中使用專(zhuān)用材料層壓到各種內部層上。

展望未來(lái)，通過(guò)在頂部添加具有電子功能的液體墨水之前，允許逐層打印基材，3D打印將進(jìn)一步發(fā)展PCB。

這些進(jìn)步的結果是，PCB設計在診斷，治療，監測等領(lǐng)域的醫療保健領(lǐng)域開(kāi)始發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。長(cháng)期以來(lái)，PCB一直用于諸如CT，CAT和超聲掃描儀之類(lèi)的醫學(xué)成像系統，以及用于編譯和分析圖像的計算機。同樣，心率，血壓和血糖監測設備都依賴(lài)于PCB等電子組件來(lái)獲取準確的讀數。

現在，我們還看到PCB在越來(lái)越多的內部醫療設備（例如起搏器，復雜的神經(jīng)假體和胃腸系統跟蹤設備）中被植入或攝入。例如，可以將由圖像傳感器，光圈和鏡頭組成的藥丸大小的PCB攝像機安裝到板上。然后，患者可以吞下這些成分，以攝取消化道的數字圖像和錄像。

在設計和開(kāi)發(fā)這些板時(shí)，必須特別注意可靠性，因為故障可能對患者健康至關(guān)重要。在許多情況下，PCB還必須符合嚴格的衛生標準，尤其是用于植入物的那些。

各種附加步驟（例如鍍銅，表面金屬化和施加墨水）可以幫助生產(chǎn)可靠且可重復的板。通過(guò)縮短電路路徑，嵌入式組件通常也可以提高PCB中高速電路的性能。

軟電子

為了進(jìn)一步縮小醫療技術(shù)的規模，我們也開(kāi)始看到柔性電子產(chǎn)品的趨勢。這些下一代組件對于創(chuàng )建可放入較小物理空間（例如在人體中部署的空間）的復雜設備至關(guān)重要。

大多數設備通過(guò)將金屬和半導體圖案化為可彎曲的結構或使用可延展的材料（例如導電聚合物）來(lái)實(shí)現靈活性。晶體管和集成電路也可以由線(xiàn)程制成，并與基于線(xiàn)程的傳感器結合使用，以創(chuàng )建完全靈活的多路復用設備。然后可以將這些“軟電子產(chǎn)品”編織成織物，戴在皮膚上，或者（理論上）通過(guò)外科手術(shù)植入皮膚，心臟甚至腦組織。

完全靈活的電子設備可實(shí)現普遍的應用而不會(huì )影響功能。例如，電子醫療紋身和粘貼式傳感器可以檢查生命體征并通過(guò)藍牙輕松傳輸結果。同樣，智能隱形眼鏡可以裝滿(mǎn)成千上萬(wàn)個(gè)生物傳感器，并經(jīng)過(guò)精心設計，可以獲取癌癥和其他疾病等疾病的早期指標。

可穿戴設備（可以測量從人的脈搏和心率變異性到他們的血壓和呼吸頻率的任何東西）也正在充分利用軟電子設備。這些類(lèi)型的技術(shù)已經(jīng)在診斷方面有所幫助，使患者和醫療從業(yè)人員可以長(cháng)時(shí)間監視病情，而無(wú)需進(jìn)行定期測試。

未來(lái)的技術(shù)

所以，這是發(fā)生了什么現在。但是，在MedTech中，電子產(chǎn)品的未來(lái)前景如何？大約150年前，人們經(jīng)常死于現在可以輕易治療（和預防）的疾病。但是，現代醫學(xué)的出現在一個(gè)多世紀的時(shí)間里有效地使人類(lèi)的平均壽命從40歲翻了一番，達到80歲。

得益于電子技術(shù)的新發(fā)展，我們很可能會(huì )看到醫療領(lǐng)域的技術(shù)繼續延長(cháng)我們的使用壽命。畢竟，機器人假肢已經(jīng)在使用中，并且目前正在開(kāi)發(fā)機器人器官，例如自動(dòng)給藥以控制糖尿病的人工胰腺。

電子設備可以讓我們永遠活著(zhù)，真的那么不可思議嗎？