刚性挠性电路在医疗和医疗设备领域的应用

2018年9月6日

CC a3.0由Steven Fruitsmaak编写

什么是刚性挠性电路?

今天的技术创新需要一种不同的电路。

传统的刚性电路板因其简单的制造设计和易于切割的角度而受到重视，这使得它们的大规模生产成本更低。然而，当今的设计技术往往要求更灵活的电路，以适应各种形式的因素。更小、更不显眼的设备需要更紧凑的处理解决方案，正因为如此，第一代电路板无法实现这一目标。

然而，由于柔性电路具有自适应形状的特性，它们能够弯曲、折叠和扭曲。正因为如此，柔性电路也可以做得更小;这使它们能够适应更突出和更重的刚性板不切实际的地方。此外，柔性电路可以减少高达75%的布线需求，还可以将电气连接成本降低70%。鉴于这种重量、成本和柔韧性的整体降低，柔性电路在医疗设备技术(如假肢、植入和外部医疗设备以及实验室设备)中的应用具有广泛的吸引力。

虽然从设计、生产和使用的角度来看，柔性电路的好处是显而易见的，但传统的刚性电路板在耐用性和经济性方面仍然具有价值。对于某些用例，设计人员选择使用刚性弯曲技术它将两种类型的电路以混合形式结合在一起。刚性挠性电路利用这两种主要类型电路板的有利属性，在特定设计需要时提供更多的支持(刚性)，以及在首选时提供灵活性选项(例如，在拐角处或角度周围)。

有两个主要结构组件用于刚性挠性电路。第一种是静态的，也被称为柔性适配或柔性安装，其中柔性电路只需要安装和适配电路本身。第二种类型的结构应用被称为动态弯曲应用;这是指柔性电路区域在传统安装之外动态弯曲。

假肢中的刚性挠性电路

斯坦福大学的工程师们发明了一种能够检测压力和其他感官感觉的皮肤复制品。研究人员希望这种“塑料皮肤”最终可以用于假肢，使用户能够区分不同的质地、压力程度和温度。表面使用了一个混合系统，顶层用于感知(或感觉)，底层容纳了一个电路，该电路传输电信号，将其转换为模拟生物反应的刺激。虽然这个项目仍处于实验阶段，但研究人员希望将这种概念验证带到现实世界的功能中，这样它最终就可以作为一种人造皮肤，用于假肢和其他因严重烧伤或受伤而需要植皮的人。

植入式医疗设备中的刚性挠性电路

更先进的医疗设备，如耳蜗植入物或受损视网膜植入物，需要在灵活的外形因素中包含强大的处理功能。韩国科学技术院(Korea Advanced Institute of Science and Technology)的研究人员现在已经开发出一种方法，将强大的硅电路置于柔性材料上，然后将它们包裹在耐用的聚合物中，这种聚合物与假肢的生理环境具有生物相容性。

对于像耳蜗或视网膜植入物或起搏器这样的植入式设备，可靠性和生物相容性是必不可少的，这些混合电路可以利用紧凑和轻便的优点，同时利用刚性板结构的耐用性和寿命来封装强大的计算能力。

外科设备和病人监护装置中的刚性挠性电路

除了在外科设备如灼烧剪刀或电子锯中使用刚性挠性电路外，刚性挠性技术还用于用于患者监测的可穿戴技术。这些产品包括监测血压、心率、脉搏和其他生命体征的设备。刚性挠性电路还可以为其他外部患者设备提供处理解决方案，如胰岛素泵、便携式除颤器、睡眠呼吸暂停患者的CPAP机器。将刚性和柔性组件结合在一个结构中，可以使设备的电路更小，但仍保持其耐用性。此外，刚性柔性技术的结构允许数字电路和模拟电路分离。