隨著全球醫(yī)療保健費(fèi)用飛漲,加之人口老齡化,促使病患家庭與醫(yī)療服務(wù)水平低下及偏遠(yuǎn)地區(qū)對便攜式醫(yī)療診斷設(shè)備和治療的需求大幅上升。據(jù)最近的一份行業(yè)報告(家庭醫(yī)療保健市場現(xiàn)有發(fā)展趨勢、機(jī)會&直至2016年全球預(yù)測)指出,針對病患家居醫(yī)療保健需求(包括呼吸治療、家庭輸液治療、慢性醫(yī)療病患的康復(fù)服務(wù)和監(jiān)控)的新設(shè)備和市場正蓬勃發(fā)展。除了預(yù)期到2016年家庭醫(yī)療保健市場的年平均增長率達(dá)到7.7%之外,這份報告還指出:
最近觀察到的最重要的醫(yī)療保健發(fā)展趨勢是從醫(yī)院轉(zhuǎn)入家庭來進(jìn)行治療,以獲得成本優(yōu)勢并減少醫(yī)院支出。另外,從治療轉(zhuǎn)向主動監(jiān)測也為家庭醫(yī)療保健市場創(chuàng)造了新的機(jī)遇。由于便利性和高成本效益的緣故,病患寧愿在家居進(jìn)行醫(yī)療保健而不住醫(yī)。
病患監(jiān)視器正逐漸從醫(yī)院病床設(shè)備轉(zhuǎn)移至成為家居保健或連網(wǎng)系統(tǒng),微型互連I/O解決方案及創(chuàng)新能力,正好配合遠(yuǎn)程保健應(yīng)用要求更小、更輕及集成解決方案的趨勢
隨著醫(yī)療保健供應(yīng)商和病患推動著這些轉(zhuǎn)變,領(lǐng)先的電子產(chǎn)品創(chuàng)新廠商正在應(yīng)對技術(shù)挑戰(zhàn),將傳統(tǒng)上用于醫(yī)生辦公室、診所和醫(yī)院設(shè)置的設(shè)備和儀器轉(zhuǎn)變進(jìn)入病患家庭。在這些挑戰(zhàn)中,針對這類醫(yī)療設(shè)備的病患使用便利性、體積、性能和耐用性而言,電源管理扮演著重要的角色。因此,對于進(jìn)行系統(tǒng)級折衷權(quán)衡的工程師來說,重要的是在設(shè)計周期中盡早做出電源管理決定。
電源連接器行業(yè)逐步推出新的極小的低側(cè)高連接器,在智能手機(jī)行業(yè)進(jìn)行創(chuàng)新,以滿足醫(yī)療儀器和設(shè)備對改進(jìn)便攜性和小型化不斷增長的需求,微機(jī)電系統(tǒng)(Micro-ElectricalMechanicalSystem,MEMS)是一種創(chuàng)新方法,結(jié)合電氣和機(jī)械組件來提供具有前所未有的微小尺寸的系統(tǒng),而這種方法已經(jīng)成為了蓬勃發(fā)展的醫(yī)療保健市場中小型、便攜設(shè)計的重要首選技術(shù)。MEMS技術(shù)可以用于生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用,比如外科手術(shù)工具、給藥及生物傳感器,以及診斷和其它體外應(yīng)用。
在現(xiàn)有的設(shè)計中,MEMS連接器是其它較大型連接器的兼容替代產(chǎn)品,MEMS技術(shù)在電源連接中提供了超低側(cè)高解決方案和高性能。MEMS微互連方法在現(xiàn)實(shí)世界擁有成功的應(yīng)用和客戶表現(xiàn)記錄,對于滿足醫(yī)療保健需求的較小的微型產(chǎn)品的需求的設(shè)計工程師,提供了功能強(qiáng)大的可行的工具。
MEMS在醫(yī)療應(yīng)用中的優(yōu)勢
MEMSI/O連接器適用于要求產(chǎn)品或系統(tǒng)小型化的任何市場,包括消費(fèi)產(chǎn)品、移動和醫(yī)療應(yīng)用。這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域做出了突出貢獻(xiàn),用于提升病患照料和安全,特別用于微創(chuàng)手術(shù)領(lǐng)域,需要頻繁血液和尿液檢測和監(jiān)測的病患,以及那些通過傳感器補(bǔ)?。╯ensoredpatches)接受藥物的病患。
在醫(yī)療儀器和設(shè)備中使用MEMSI/O技術(shù)具有多種優(yōu)勢,提供了可靠、靈活的插座式接口,MEMSI/O比眾多傳統(tǒng)連接器更為堅固。MEMSI/O技術(shù)具有零高度,因而是用于采用電子控制方式以設(shè)定間隔精確給藥應(yīng)用的理想技術(shù),低功耗MEMSI/O意味著在便攜監(jiān)測或其它設(shè)備中實(shí)現(xiàn)更好的讀數(shù)一致性和較少的電池更換。在創(chuàng)傷性治療步驟中,MEMSI/O能夠?qū)崿F(xiàn)較小的儀器占位面積,從而減少病患的疼痛體驗(yàn)。
MEMSI/O連接器在醫(yī)療電池連接器、相機(jī)模塊,以及片狀連接器I/O應(yīng)用,比如用于小外形、高密度超聲波連接器的傳感器的連接器產(chǎn)品中,具有公認(rèn)的獨(dú)特創(chuàng)新。超聲波技術(shù)是擁有很大病患需求的領(lǐng)域,是主要的保健設(shè)備制造商關(guān)注的焦點(diǎn)。由于體積和其它限制,造成現(xiàn)有的超聲波機(jī)器在世界許多地區(qū)的使用不切實(shí)際。發(fā)展中國家和新興國家可從更多MEMS-based微產(chǎn)品的涌現(xiàn)中獲益,實(shí)現(xiàn)較小型的便攜式超聲波設(shè)備,用于偏遠(yuǎn)地區(qū)。
醫(yī)療傳感器市場為MEMS提供了巨大的應(yīng)用潛力,包括更新傳感器、化學(xué)傳感器、流量傳感器和位置傳感器。今天,在美國市場大約有70%的化學(xué)傳感器用于醫(yī)療保健。由于肥胖癥不斷增加,以及糖尿病發(fā)病率一直上升,低側(cè)高形式MEMS供電連接器是移動便攜血糖監(jiān)測市場的理想選擇。在家庭和體制醫(yī)療保健中,任何儀器或設(shè)備問題有可能將病患置于風(fēng)險之中。MEMSI/O技術(shù)提供穩(wěn)定的插座式“拉撥和鎖定”連接,適用于手持式病患血糖和其它一次性監(jiān)測產(chǎn)品。
MEMSI/O連接器經(jīng)驗(yàn)證,特別適合在醫(yī)療電池連接器、相機(jī)模塊等要求小尺寸和高密度的連接器
便攜式血糖監(jiān)測儀器使用標(biāo)準(zhǔn)的微型I/O來連接兩個電路板,具有大約0.7mm的側(cè)高。使用MEMS技術(shù),同樣的連接器側(cè)高可以減小至僅僅0.15mm。MEMS連接是一個前所未有的微小層,看起來幾乎是一個平面,與糖尿病測試帶的厚度不同。MEMS連接器通常稱作“零高度”連接器,提供了滿足醫(yī)療保健需求的微小型電源組解決方案,并且將可靠的監(jiān)測工具置于病患手中。
對于高阻抗限制電纜解決方案,MEMSI/O技術(shù)有助于緩減風(fēng)險,可以與高速銅纜或任何柔性基板共享。有些醫(yī)療產(chǎn)品制造商使用具有微小連接的銅纜,用于實(shí)際監(jiān)測。如果制造商沒有使用MEMS,則通常采用ACF粘接,將跳線直接焊接到銅纜上。微型相機(jī)模塊最初用于移動手機(jī),但是適用于醫(yī)療設(shè)備,微型相機(jī)模塊通常是直接焊接—并永久安裝—在柔性電纜PCB的跳線上。使用這種設(shè)計理念,如果相機(jī)模塊損壞或需要維修,銅纜可能成為昂貴的跳線,所以更常見的“方法”是斷開并替換整個柔性電纜。
然而,MEMSI/O技術(shù)可以將微型相機(jī)直接插接在柔性電纜上,而不會產(chǎn)生較高的側(cè)高,并且可以輕易斷開和維修,而無需整體替換電纜。通過與具視頻功能的相機(jī)或microIDT共享,MEMSI/O可以將一個HD視頻顯示器連接到主電路板上,用于內(nèi)窺鏡和其它創(chuàng)傷性醫(yī)療步驟的高速視頻流。傳統(tǒng)的內(nèi)窺鏡用于診斷胃腸結(jié)腸癌和其它異物,需要使病患處于鎮(zhèn)靜狀態(tài),而且僅可查看到小腸的一部分。具有MEMS功能的內(nèi)窺鏡則可以全面檢查小腸,而無需鎮(zhèn)靜步驟,實(shí)現(xiàn)數(shù)字圖像,一個發(fā)送器,甚至一個光源。
MEMS的制造優(yōu)勢
MEMS器件制造工藝是用于半導(dǎo)體制造的相同工藝的自然演進(jìn),需要采用光刻和蝕刻步驟,進(jìn)行材料層的沉積,生成所需的電路和組件,比如電源連接器。設(shè)計用于醫(yī)療設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)電源連接器通常由具有壓制成型端子和觸點(diǎn)的模塑塑料組成,因而具有相對較大的整體占位面積。
相反地,MEMS技術(shù)基本包括掩模、抓取、電鍍、印刷和層壓,最終獲得極低側(cè)高觸點(diǎn)層,MEMSI/O系統(tǒng)通常在極薄的金屬層上進(jìn)行蝕刻和鉆孔,以創(chuàng)建類似三明治的絕緣電氣連接。金屬層可以薄至150?m(0.15mm)。MEMS的優(yōu)勢在于制造商能夠生產(chǎn)顯著減小的低功耗連接器,提供超越較大型競爭組件的更高性能。此外,MEMS制造工藝縮短了傳統(tǒng)連接器制造注塑模具和沖壓端子的上市時間并減少了成本。
MEMSI/O技術(shù)采用外形尺寸較小的片狀連接器,在微小型產(chǎn)品中集成了高速連接器的高密度和高速功能和電纜連接,從而消除了EMI干擾。MEMSI/O連接器具有與標(biāo)準(zhǔn)微小型連接器相同的額定插配循環(huán)數(shù)目,通常為15-30插配-解插配循環(huán),但是,某些型款可以達(dá)到數(shù)千次插配。嚴(yán)格的測試顯示MEMSI/O插配接口可以耐受高達(dá)6000G的掉落和振動,影響可以忽略不計。
通過削減大部分傳統(tǒng)連接器殼體之余而不犧牲性能或密度,MEMSI/O技術(shù)代表著醫(yī)療儀器設(shè)計人員和制造商的重要的模式改變。MEMS技術(shù)不僅減小了體積和PCB的昂貴空間,而且,通過使用簡單的插座式插配接口來替代永久焊接的PCB連接,MEMS技術(shù)實(shí)現(xiàn)了僅僅較大型連接器和產(chǎn)品設(shè)計才有的設(shè)計靈活性水平,這并不令人驚訝,在醫(yī)療設(shè)備和儀器中MEMS-enabled系統(tǒng)的使用已經(jīng)呈現(xiàn)指數(shù)級增長,其快速增長趨勢將很可能延續(xù)下去。
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