當(dāng)前，新的醫(yī)療器械設(shè)計的前沿技術(shù)之一是具有可伸縮性、可穿戴性的產(chǎn)品，它們可以附著在病人或設(shè)備上，并能承受運動和操作等損耗。

約翰·羅杰斯博士是伊利諾伊大學(xué)的工程學(xué)教授，他是許多可伸縮材料電子學(xué)研究人員中的一員。羅杰斯認為，柔性微電子電路軟材料是構(gòu)建可伸縮、可穿戴電子產(chǎn)品的基礎(chǔ)。羅杰斯還表示：“與身體相融合的特征需要與身體相匹配。因此，你需要組織狀的電子產(chǎn)品，它可以層壓，并以完全自然、完全無創(chuàng)的方式接觸身體的不同器官。”

這些材料采用了復(fù)雜的電路，以用來為醫(yī)療設(shè)備和其他產(chǎn)品創(chuàng)建多用途的電子系統(tǒng)。這樣的創(chuàng)新目前正處于發(fā)展的早期階段，但羅杰斯預(yù)測，在未來幾年，它們將成為醫(yī)學(xué)上的實質(zhì)性應(yīng)用。潛在用途包括可以作為“網(wǎng)狀皮膚”的薄膜、用于植入人腦、嵌入紡織品中、集成到封裝中等應(yīng)用領(lǐng)域。

特性要求：可伸縮、柔性和實用

柔性材料是通過互連來激活的，這就是連接器技術(shù)將發(fā)揮關(guān)鍵作用的地方。具有適當(dāng)互連性、接口和兼容性的極小型化連接器將對高性能可伸縮電子產(chǎn)品至關(guān)重要。

“質(zhì)量和可靠性是我們在這個領(lǐng)域里從客戶那里了解到的關(guān)鍵要求。”RS Components North America高級副總裁卡梅隆·沃德（Cameron Ward）表示。這是一家連接器和部件選擇的分銷商，該公司促進了包括可伸縮器件在內(nèi)的微電路和納米技術(shù)產(chǎn)品的連接器和組件發(fā)展。同時他還認為這些產(chǎn)品的需求將在未來幾年持續(xù)增加，經(jīng)銷商可以在引進先進技術(shù)時提供幫助，也可直接與制造商合作，傳達設(shè)計師的要求，并首先將最新組件推向市場。

RS Components提供各種產(chǎn)品，為柔性電子產(chǎn)品提供方案，包括MikroElektronika Hexiwear Wearable Development Kit MIKROE－2026 和the DFRobot Bluno Beetle Wearable Development Board DFR0339．

可伸縮電子產(chǎn)品采用了由超薄的硅和銅制造的電路。傳統(tǒng)上，硅片是剛性的，但當(dāng)硅可以制造成超薄時，它可以安裝在彈性基板上，也可以應(yīng)用在橡膠狀基板上做成網(wǎng)格圖案。這種彈性體或橡膠基板是柔性的，可從不彎曲到彎曲，然后再回到不彎曲，提供可伸縮、光子電路等特性，衍生出各種類型的產(chǎn)品。它是導(dǎo)電的，通常包括一個完整的電源，并且可以傳輸和發(fā)射信號，可做成一個復(fù)雜的、可伸縮的和可穿戴的產(chǎn)品。

這些技術(shù)將使設(shè)計師能夠創(chuàng)造出能夠監(jiān)測大腦或心臟活動和許多其他參數(shù)的醫(yī)療產(chǎn)品，而不需要一個剛性的或其他強制性的設(shè)備來檢測。柔性產(chǎn)品將允許對病人，甚至好動的嬰兒進行健康監(jiān)測，并且不會導(dǎo)致不適、運動限制或反應(yīng)性皮疹等不良反應(yīng)，用普通粘合劑貼在更大的產(chǎn)品上的運用也很常見。小尺寸和柔韌性可設(shè)計在不引人注意的地方，例如在管子內(nèi)安裝設(shè)備來實現(xiàn)進行復(fù)雜的手術(shù)、監(jiān)測健康標記、傳輸實時病人數(shù)據(jù)等許多以前不容易實現(xiàn)的各種功能。

滿足特殊需求

這種精密電路的應(yīng)用在醫(yī)療市場上具有巨大的潛力，但其他市場領(lǐng)域，如制造和封裝，也將受益。作為其歐盟資助項目的一部分，Wurth Elektronik正在開發(fā)復(fù)雜的彈性電路，這涉及31家歐洲各行業(yè)的公司。目標是開發(fā)出用于封裝、光學(xué)和光子學(xué)、設(shè)備供應(yīng)和測試的柔性電子產(chǎn)品。該項目名為APPLAUSE（用于歐洲低成本制造的光子學(xué)、光學(xué)和電子學(xué)的高級封裝），利用歐洲半導(dǎo)體價值鏈為大批量制造創(chuàng)造出新的工具、方法和工藝。

在美國，佐治亞理工學(xué)院的研究人員開發(fā)了一種獨特的可拉伸材料，可以作為一種簡單的監(jiān)視器，向醫(yī)生提供病人數(shù)據(jù)。電路可作為粘合繃帶，可以通過儀表板提供簡單的病人數(shù)據(jù)：例如，心率為每分鐘89次，每分鐘11次呼吸，病人正在行走等。由于可伸縮的形式，病人幾乎不知道它粘附在他們身上。這些數(shù)據(jù)是實時傳遞的，并存檔以供今后參考，或用于激活對病人護理團隊的警報。

喬治·W·伍德拉夫機械工程學(xué)院（George W．Woodruff School of Mechanical Engineering）和佐治亞理工學(xué)院（Georgia Institute of Technology）的助理教授楊煥紅（Woon－Hong Yeo）表示：“這種健康監(jiān)測儀對于那些好動的幼兒來說有一個關(guān)鍵的優(yōu)勢，因為這種柔軟的適形裝置在皮膚上并容納幼兒的好動。這種設(shè)計還能滿足敏感皮膚的電子健康監(jiān)測需求。”

可伸縮和可穿戴設(shè)備通常是通過無線發(fā)送數(shù)據(jù)到另一個可穿戴設(shè)備。可伸縮裝置，連同它自己的精細電路，通常有自己的電源：電池，電容器，甚至太陽能電池等。

互用性設(shè)計

對于醫(yī)療應(yīng)用，可穿戴設(shè)備與其他設(shè)備的互連需要高度工程化、輕量級和可靠的連接器。互連性創(chuàng)造了一個模擬系統(tǒng)，傳達微小電子信號。

美國食品和藥物管理局（FDA）將此稱為互操作性，并建議制造商選擇有利于醫(yī)療設(shè)備之間兼容的設(shè)計解決方案。設(shè)計輸入應(yīng)包括電子接口的互用性能。

理解互操作性風(fēng)險在于制造商。FDA建議，可互操作醫(yī)療設(shè)備的制造商應(yīng)進行風(fēng)險分析，并進行適當(dāng)?shù)臏y試，考慮互操作性，預(yù)期用戶合理可預(yù)見的濫用和合理預(yù)見導(dǎo)致危險情況等有關(guān)風(fēng)險。

帕特里克·金揚朱（Patrick Kinyanjui）是Fischer Connectors的工程師。他表示，對于受FDA’s Premarket Notification 501K約束的設(shè)備，重要的是確定可靠的、適合的連接器。病人與照顧者或醫(yī)療專業(yè)人員的需求不同。確保連接器足夠小，雖然尺寸足夠大，通常更容易設(shè)計產(chǎn)品，但連接器尺寸在可穿戴設(shè)備方面的需求卻是越小越好。

RS組件公司的Ward表示，與一家已經(jīng)審核合格制造商的分銷商合作是滿足這些準則的一大優(yōu)勢，而且通過信譽良好的分銷商直接從制造商那里獲得的組件也意味著設(shè)計師不需要擔(dān)心灰色市場滲透到他們的供應(yīng)鏈中，這在醫(yī)學(xué)設(shè)計界是一個特別嚴重的問題。

可伸縮電子電路的開發(fā)是新技術(shù)應(yīng)用的一部分，將創(chuàng)造出可伸縮、柔性和具有更多實用性的新產(chǎn)品。連接器也隨之發(fā)展，以使這些新產(chǎn)品的開發(fā)成為可能。