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)將會在電子醫(yī)療器械產(chǎn)品中廣泛應(yīng)用。美國國防部高級研究計(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的柱子，內(nèi)部用納米級的金屬絲，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：“我們試圖完成具有傳統(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(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)移到能量儲存系統(tǒng)中。然后，這些能量可以用于驅(qū)動自動化耐用的ECG系統(tǒng)，通過無線電把ECG信號即時傳送到基站。

整個裝置有關(guān)14個部件，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。

研究人員如是評價這一裝置：“免維修、自動供電、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：“單純減小一個部件的體積對于醫(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：“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被整合到單個的組件之中。”