穿戴式醫療裝置的三個關鍵設計考量

作者 : Anthony Kalaijakis,Molex

穿戴式醫療裝置正在實現能夠改變病患生活的醫療照護解決方案,已成為醫療應用市場的主流趨勢。這類醫療技術仰賴各種輕量化、外觀小巧,具備高度靈活性與佩戴舒適性的專業化元件和系統。

醫療應用市場的眾多細分領域對穿戴式醫療裝置之需求正持續成長,引領潮流的是支援數位連線治療、診斷與監測的可穿戴裝置,被設計為可擷取、生成並分享生理數據,這類數據會反映患者健康狀況的變化、報告患者是否遵照醫囑服藥或進行治療,並支援對慢性病的管理。

隨著遠距醫療日益普及,穿戴式醫療裝置製造商正面臨生產輕量化、外觀小巧、具備可撓性與舒適性之產品的挑戰,以實現在病患與醫護人員之間即時傳輸生命攸關的資料。要克服這些挑戰,在開發穿戴式醫療裝置時需要考量三個設計要點:

1. 空間最佳化和元件的微型化

Molex的Premo-Flex電纜跳線

Molex的Premo-Flex電纜跳線,能在穿戴式醫療裝置中使設計人員充分利用印刷電路板的空間、降低元件成本,並且實現可靠的板對板連接效果。

在醫院以外的場所監測患者生理資料時,需要更小巧且佩戴舒適的穿戴式醫療裝置,不同於早期那些起初通常是為臨床應用所開發、在醫療院所內使用的大尺寸笨重醫療裝置。尺寸較小的穿戴式醫療裝置需要體積更小、重量更輕的元件,並在設計靈活性上有所提升,才能整合各種技術,並以更小的佔位面積提供更多通訊電路。如此一來,因為電路板尺寸越來越侷促,空間最佳化也成為重要性日益顯著的設計考量項目。

當今的超微型連接器在尺寸、外形和方向上可提供更多的選項,即使設計的模組化程度提高並且在體積上受到限制,也能讓穿戴式醫療裝置設計者能夠妥善因應空間、位置和連接器入口點(entry point)方面的挑戰。採用了微型化元件的軟性電路也有助於在有限的空間內強化醫療裝置的功能性。

2. 整合軟性電路

為了滿足不斷成長的需求,進一步縮小穿戴式醫療裝置的尺寸並在設計上提供更多豐富的功能,設計工程師需要整合各種複雜的電子系統來強化產品的功能性。這需要更具靈活性的醫療裝置設計,從而在有限的空間內容納額外的元件,實現友善的使用者介面,並實現患者和醫師之間的即時資料傳輸。

PEDOT透明導電感測器

圖中所示的PEDOT透明導電感測器,能在電容式觸控面板上實現按鍵背光以及曲面觸控表面,特別適合可穿戴醫療裝置使用。(圖片來源:Molex)

軟性電路技術能在某些案例中讓醫療裝置貼合患者身體輪廓,進而改善舒適度以及提升患者配合指示使用的可能性,讓監測與資料收集、傳輸更全面與精準。與其他互連技術相比,軟性印刷電路(FPC)以及相關的電纜和連接器可以為醫療裝置的設計者提供顯著優勢。

舉例來說,與競爭連接器技術相比,以FPC為基礎的產品可以做到更小、更輕、更靈活性,這些都是穿戴式醫療裝置的關鍵設計要素。此外,天線也可以直接印刷在FPC基板上,以非侵入、連續且低成本的方式傳輸生命徵象訊號或生物識別資料。

3. 提升功率與訊號完整性

穿戴式醫療裝置的主要目的是快速、及時將準確的患者資料轉發給醫療照護機構,所以在設計上要同時確保充分的功率以及高訊號完整性非常重要。總而言之,穿戴式醫療裝置需要以最小的封裝尺寸達到最大的功率。

醫療裝置的電源設計通常會採用小型線對板和軟硬結合板方案,以透過端子有效傳輸訊號。舉例來說,可承載3~15A電流的電源對電路板連接解決方案,會是強化醫療裝置功能性的關鍵元素。

此外,隨著越來越多的資料要透過連接點來傳輸,60、80 和 100 等更大的電路數量(circuit counts)日益普遍,同時還必須以更小外觀尺寸來支援。如果要能夠以極快的速度取得最新資訊,那就需要配備了多個接地點的高效能板對板連接器和FPC連接器,這樣才可在連接器中確保最高水準的訊號可靠性。

結語

為迎合醫療市場的當前趨勢,穿戴式醫療裝置不斷發展,越來越重要的一點就是要確保新產品的設計能反映以上的考量。在設計先進連網、可穿戴醫療裝置時還有一個關鍵,就是從概念到實現的過程中,與擁有專業經驗的醫療應用元件製造商密切合作。

特別是那些具備端對端能力,可以針對客戶具體需求提供客製化設計的製造商,可以進一步確保設計能第一次就成功通過驗證,如此才能降低開發成本、加快上市速度。

本文由Molex供稿;責編:Judith Cheng

 

 

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