醫(yī)療器械的微型化飛速進(jìn)展 設(shè)計(jì)下一代器械面臨挑戰(zhàn)

 醫(yī)療器械的微型化在近幾年取得了飛速進(jìn)展，然而仍有很長(zhǎng)的路要走，許多部件還有待進(jìn)一步減小體積

　　開(kāi)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(wú)線電設(shè)計(jì)等）的諸多挑戰(zhàn)?！夺t(yī)學(xué)電子設(shè)計(jì)》（Medical Electronics Design）一書(shū)的作者Steve Makl就稱，以前只有國(guó)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(lái)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(lái)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(guó)國(guó)防部研究計(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(kāi)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(guò)這一研究還處于早期階段。

　　Jane Chang解釋說(shuō)：“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(guò)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(wú)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(wú)線電技術(shù)領(lǐng)域的專家整合起來(lái)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?jī)?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(guò)無(wú)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(guò)去是不可能想象的。”

　　不過(guò)，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)療器械的微型化在近幾年取得了飛速進(jìn)展，然而仍有很長(zhǎng)的路需要走。許多部件還有待于進(jìn)一步減小體積。

　　不過(guò)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有效的，需要把組合的無(wú)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(lái)越要求微型化，無(wú)線電組件將在無(wú)源電子微型化中發(fā)揮更大的作用，主要是因?yàn)殛嚵性絹?lái)越要求節(jié)省空間。

　　Steve Makl預(yù)測(cè)：“無(wú)源元件集合正在或者即將為開(kāi)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(wú)源元件將會(huì)被整合到單個(gè)的組件之中。”