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小型化MEMS I/O供电连接器技能为医疗保健设备供给全新优势

随着全球医疗保健费用飞涨,加之人口老龄化,促使病患家庭与医疗服务水平低下及偏远地区对便携式医疗诊断设备和治疗的需求大幅上升。据最近的一份行业报告(家庭医疗保健市场现有发展趋势、机会直至2016年全球预

跟着全球医疗保健费用飞涨,加之人口老龄化,促进病患家庭与医疗服务水平低下及偏远区域对便携式医疗确诊设备和医治的需求大幅上升。据最近的一份职业陈述 (家庭医疗保健商场现有开展趋势、时机 &直至2016年全球猜测) 指出,针对病患家居医疗保健需求 (包含呼吸医治、家庭输液医治、缓慢医疗病患的恢复服务和监控) 的新设备和商场正蓬勃开展。除了预期到2016年家庭医疗保健商场的年平均添加率到达7.7%之外,这份陈述还指出:

  最近观察到的最重要的医疗保健开展趋势是从医院转入家庭来进行医治,以取得本钱优势并减少医院开销。别的,从医治转向自动监测也为家庭医疗保健商场发明了新的机会。因为便利性和高本钱效益的原因,病患甘愿在家居进行医疗保健而不住医。





   
图1 和图2 病患监视器正逐渐从医院病床设备转移至成为家居保健或连网体系,微型互连I/O解决方案及立异才能,正好合作长途保健运用要求更小、更轻及集成解决方案的趋势。

  跟着医疗保健供货商和病患推进着这些改动,抢先的电子产品立异厂商正在应对技能应战,将传统上用于医师办公室、诊所和医院设置的设备和仪器改动进入病患家庭。在这些应战中,针对这类医疗设备的病患运用便利性、体积、功用和耐用性而言,电源办理扮演着重要的人物。因此,关于进行体系级折衷权衡的工程师来说,重要的是在规划周期中尽早做出电源办理决议。

  电源衔接器职业逐渐推出新的极小的低侧高衔接器,在智能手机职业进行立异,以满意医疗仪器和设备对改善便携性和小型化不断添加的需求,微机电体系 (Micro-Electrical Mechanical System, MEMS) 是一种立异办法,结合电气和机械组件来供给具有史无前例的细小尺度的体系,而这种办法现已成为了蓬勃开展的医疗保健商场中小型、便携规划的重要首选技能。MEMS技能能够用于生物医学运用,比方外科手术东西、给药及生物传感器,以及确诊和其它体外运用。

  在现有的规划中,MEMS衔接器是其它较大型衔接器的兼容代替产品,MEMS技能在电源衔接中供给了超低侧高解决方案和高功用。MEMS微互连办法在实践国际具有成功的运用和客户体现记载,关于满意医疗保健需求的较小的微型产品的需求的规划工程师,供给了功用强大的可行的东西。

MEMS在医疗运用中的优势

  MEMS I/O衔接器适用于要求产品或体系小型化的任何商场,包含消费产品、移动和医疗运用。这项技能现已在医学范畴做出了突出贡献,用于提高病患照顾和安全,特别用于微创手术范畴,需求频频血液和尿液检测和监测的病患,以及那些经过传感器补丁(sensored patches)承受药物的病患。

  在医疗仪器和设备中运用MEMS I/O技能具有多种优势,供给了牢靠、灵敏的插座式接口,MEMS I/O比很多传统衔接器更为巩固。MEMS I/O技能具有零高度,因此是用于选用电子操控办法以设定距离准确给药运用的抱负技能,低功耗MEMS I/O意味着在便携监测或其它设备中完成更好的读数一致性和较少的电池替换。在创伤性医治过程中,MEMS I/O能够完成较小的仪器占位面积,然后减少病患的痛苦体会。

  MEMS I/O衔接器在医疗电池衔接器、相机模块,以及片状衔接器I/O运用,比方用于小外形、高密度超声波衔接器的传感器的衔接器产品中,具有公认的共同立异。超声波技能是具有很大病患需求的范畴,是首要的保健设备制作商重视的焦点。因为体积和其它约束,形成现有的超声波机器在国际许多区域的运用不切实践。开展我国家和新兴国家可从更多MEMS-based微产品的出现中获益,完成较小型的便携式超声波设备,用于偏远区域。

  医疗传感器商场为MEMS供给了巨大的运用潜力,包含更新传感器、化学传感器、流量传感器和方位传感器。今日,在美国商场大约有70%的化学传感器用于医疗保健。因为肥胖症不断添加,以及糖尿病发病率一向上升,低侧高方式MEMS供电衔接器是移动便携血糖监测商场的抱负挑选。在家庭和体系医疗保健中,任何仪器或设备问题有或许将病患置于危险之中。MEMS I/O技能供给安稳的插座式“拉拨和确定”衔接,适用于手持式病患血糖和其它一次性监测产品。

  
图3 MEMS I/O 衔接器经验证,特别适合在医疗电池衔接器、相机模块等要求小尺度和高密度的衔接器

  便携式血糖监测仪器运用规范的微型I/O来衔接两个电路板,具有大约0.7 mm的侧高。运用MEMS技能,相同的衔接器侧高能够减小至只是0.15 mm。MEMS衔接是一个史无前例的细小层,看起来几乎是一个平面,与糖尿病测验带的厚度不同。MEMS衔接器一般称作“零高度”衔接器,供给了满意医疗保健需求的细小型电源组解决方案,并且将牢靠的监测东西置于病患手中。

  关于高阻抗约束电缆解决方案,MEMS I/O技能有助于缓减危险,能够与高速铜缆或任何柔性基板同享。有些医疗产品制作商运用具有细小衔接的铜缆,用于实践监测。假如制作商没有运用MEMS,则一般选用ACF粘接,将跳线直接焊接到铜缆上。微型相机模块开始用于移动手机,可是适用于医疗设备,微型相机模块一般是直接焊接 — 并永久装置 — 在柔性电缆PCB的跳线上。运用这种规划理念,假如相机模块损坏或需求修理,铜缆或许成为贵重的跳线,所以更常见的“办法”是断开并替换整个柔性电缆。

  可是,MEMS I/O技能能够将微型相机直接插接在柔性电缆上,而不会发生较高的侧高,并且能够容易断开和修理,而无需全体替换电缆。经过与具视频功用的相机或micro IDT同享,MEMS I/O能够将一个HD视频显现器衔接到主电路板上,用于内窥镜和其它创伤性医疗过程的高速视频流。传统的内窥镜用于确诊胃肠结肠癌和其它异物,需求使病患处于冷静状况,并且仅可查看到小肠的一部分。具有MEMS功用的内窥镜则能够全面查看小肠,而无需冷静过程,完成数字图像,一个发送器,乃至一个光源。

  MEMS的制作优势

  MEMS器材制作工艺是用于半导体系造的相同工艺的天然演进,需求选用光刻和蚀刻过程,进行资料层的堆积,生成所需的电路和组件,比方电源衔接器。规划用于医疗设备的规范电源衔接器一般由具有限制成型端子和触点的模塑塑料组成,因此具有相对较大的全体占位面积。

  相反地,MEMS技能根本包含掩模、抓取、电镀、印刷和层压,终究取得极低侧高触点层,MEMS I/O体系一般在极薄的金属层上进行蚀刻和钻孔,以创立相似三明治的绝缘电气衔接。金属层能够薄至150µm (0.15 mm)。MEMS的优势在于制作商能够出产明显减小的低功耗衔接器,供给逾越较大型竞赛组件的更高功用。此外,MEMS制作工艺缩短了传统衔接器制作注塑模具和冲压端子的上市时刻并减少了本钱。

  MEMS I/O技能选用外形尺度较小的片状衔接器,在细小型产品中集成了高速衔接器的高密度和高速功用和电缆衔接,然后消除了EMI搅扰。MEMS I/O衔接器具有与规范细小型衔接器相同的额外插配循环数目,一般为15-30插配-解插配循环,可是,某些型款能够到达数千次插配。严厉的测验显现MEMS I/O插配接口能够耐受高达6000 G的坠落和振荡,影响能够忽略不计。

  经过减少大部分传统衔接器壳体之余而不献身功用或密度,MEMS I/O技能代表着医疗仪器规划人员和制作商的重要的形式改动。MEMS技能不只减小了体积和PCB的贵重空间,并且,经过运用简略的插座式插配接口来代替永久焊接的PCB衔接,MEMS技能完成了只是较大型衔接器和产品规划才有的规划灵敏性水平,这并不令人惊奇,在医疗设备和仪器中MEMS-enabled体系的运用现已出现指数级添加,其快速添加趋势将很或许延续下去。

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