村田開(kāi)發(fā)兼顧伸縮性和可靠性的“可伸縮電路板”
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主要特點(diǎn)
● 伸縮性：薄、柔軟且伸縮性好的材料，給被測人員帶來(lái)的不適感和負擔也較輕
● 可靠性：依靠特有的電路板設計，實(shí)現了高絕緣性和可靠性
● 定制性：可根據所需規格檢測多種項目
株式會(huì )社村田制作所（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“村田”）開(kāi)發(fā)了一種“可伸縮電路板”（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“本產(chǎn)品”），即使電路板彎曲和拉伸，電路也能正常工作，確保高可靠性。它有望用于粘貼在身體表面收集生物信息的醫療和保健用可穿戴設備等，因其可伸縮性，可在提供較舒適的粘貼感的同時(shí)實(shí)現高精度數據收集。村田可根據所需規格進(jìn)行定制設計、試制、驗證及批量生產(chǎn)。
近年來(lái)，在醫療領(lǐng)域，為了做出更準確的診斷，除了在醫院里進(jìn)行的精密檢查之外，在日常生活中持續收集的生物信息也變得越來(lái)越重要。從預防生活方式相關(guān)疾病和社會(huì )性壓力引起的疾病的角度來(lái)看，生物信息的日常管理也很重要。但是，以前的生物監測存在人體移動(dòng)時(shí)傳感器可能會(huì )脫落、損傷嬰兒和老年人的纖細皮膚等擔憂(yōu)。此外，身體移動(dòng)和外部干擾噪聲導致測量數據不準也是一個(gè)問(wèn)題。在高濕度環(huán)境下使用被作為伸縮基材而廣為人知的TPU（熱塑性聚氨酯彈性體）時(shí)，存在絕緣性能不足和發(fā)生離子遷移(1)的風(fēng)險。
因此，村田通過(guò)優(yōu)化材料、設計和工藝技術(shù)，開(kāi)發(fā)了本產(chǎn)品，即使在彎曲和拉伸時(shí)，其電極和布線(xiàn)也不會(huì )失去導電性。這是一種柔軟且能伸長(cháng)的電路板，因此即使安裝在活動(dòng)部位上，它也能追隨身體的運動(dòng)并維持緊密貼合狀態(tài)，從而使佩戴的感覺(jué)更加舒適。此外，通過(guò)將運算放大器放置在電極附近并形成具有多層結構的屏蔽層，可以抑制由于彎曲和拉伸而引起的噪聲以及外部干擾噪聲的混入而引起的信號干擾。此外，村田通過(guò)使用即使在高濕度下也能保證高絕緣性的基材，采取措施來(lái)預防使用TPU電路板時(shí)產(chǎn)生布線(xiàn)之間絕緣性不足的問(wèn)題。因此，能在保持功能性和安全性的同時(shí)讓電路工作。
村田開(kāi)發(fā)本產(chǎn)品，致力于幫助解決心電圖和腦電波等生物信息的監測、可穿戴治療設備上的應用等醫療和保健領(lǐng)域的問(wèn)題。
主要特點(diǎn)
● 伸縮性
采用柔軟、伸縮性?xún)?yōu)良的材料，因此，即使長(cháng)時(shí)間使用，給被測人員帶來(lái)的不適感和負擔也較輕。此外，村田還按照一次性心電圖電極的“ANSI/AAMI EC12”(2)進(jìn)行測試，采用通過(guò)此測試的可伸縮性生物電極。即使拉伸或彎曲也不容易斷線(xiàn)，可以安全地使用。
● 可靠性
通過(guò)抑制由于在高濕度環(huán)境下施加電壓而產(chǎn)生的離子遷移這種特有的電路板設計實(shí)現高絕緣性和可靠性。此外，從生物學(xué)安全性的角度出發(fā)，村田按照“ISO10993”(3)實(shí)施細胞毒性測試，并采用通過(guò)測試的伸縮性電路板。
● 定制性
可以根據需求規格在一塊片材上安裝濾波器、放大器和多種傳感器，因此能夠獲取高精度數據并檢測多種項目。還能連接FPC（柔性電路板）和PCB（印刷電路板）等不同類(lèi)型的電路板。此外，通過(guò)在信號線(xiàn)路上疊加抑制電磁噪聲的屏蔽層，可以幫助準確地測量信號。
主要規格
技術(shù)名稱(chēng) | “可伸縮電路板” |
電路板的尺寸 | 上限290mm?230mm |
電路板的厚度 | 100μm左右（1層時(shí)） |
電路板部分的材料 | 可伸縮且安全性高的特有電路板材料 |
布線(xiàn)部分的材料 | 銀墨水 |
電極部分的材料 | 銀/氯化銀墨水（通過(guò)ANSI/AAMI EC12 測試 (※)） ※測試在本公司內進(jìn)行 |
伸長(cháng)率 | 60％（因伸縮次數和布線(xiàn)電阻值而異） |
金屬布線(xiàn)的電阻值 | 根據圖案的形狀和伸縮量的重復次數變化 ※根據用特有的仿真器進(jìn)行解析的結果設計布線(xiàn)圖案，仿真器可以預測反復伸縮導致的電阻值變化 |
是否能進(jìn)行元件安裝 | 能 |
電路板的層數 | 1～3層 |
是否能進(jìn)行電路板之間的接合 | 能 |
注釋
※1 離子遷移：由于在高濕度環(huán)境下施加恒定電壓而導致樹(shù)脂材料上形成的金屬布線(xiàn)圖案布線(xiàn)等發(fā)生短路的現象。
※2 NSI/AAMI EC12：由美國國家標準協(xié)會(huì )(ANSI)和美國醫療儀器促進(jìn)協(xié)會(huì )(AAMI)制定的標準，規定了在進(jìn)行心電圖等的測試時(shí)使用的一次性電極需要滿(mǎn)足的規格。
※3 ISO 10993：一種國際標準，用于對在體細胞毒性（例如皮膚遲發(fā)性過(guò)敏反應的致敏和刺激）方面實(shí)現了高生物相容性的產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行評估。評估的對象不是生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品本身的安全性，而是為了創(chuàng )造可再現較高的高水平安全性而制定的機制和舉措。
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