Могут ли интегрированные вычислительные мощности и микроэлектронные строительные блоки помочь вам создать имплантируемые датчики нового поколения, носимые устройства или портативные инструменты?

Достижения в области полупроводников, материалов, энергетики и многого другого позволяют миниатюризировать электронику, в том числе медицинскую электронику.

Как микроэлектроника используется в медицинской отрасли и каковы ее потенциальные применения в будущем?

Фромм:Усовершенствованные технологии производства полупроводников, увеличивающие вычислительную мощность, повлияли на медицинские технологии двояким образом. Во-первых, необработанные вычислительные мощности стали более доступными для интеграции в медицинские устройства на уровне микросхем — то, что когда-то было областью специализированных отраслей, теперь пригодно для интеграции в медицинские устройства, где компьютер является инструментом для реализации других сложных функций. Во-вторых, плотность микроэлектроники только что сделала вещи меньше, потребляя все меньше энергии. Эта комбинация обеспечивает уровень интеграции, о котором можно было только мечтать около десяти лет назад — будь то крошечные имплантируемые устройства с активными датчиками, носимые устройства или небольшие портативные инструменты с высокими возможностями и упрощенными рабочими процессами пользователей за счет автоматизации. Поскольку детали доступны на рынке, задача теперь состоит в том, как интегрировать и собрать технологическое изделие,

Могут ли применения микроэлектроники в других отраслях вдохновить на новые медицинские применения?

Фромм: Абсолютно! Эта демократизация коммерчески доступных интегрированных вычислительных мощностей и строительных блоков микроэлектроники открывает новые горизонты в области медицинских устройств. Дизайнеры продуктов теперь могут создавать ряд революционных продуктов, которые решают новые проблемы, а не создавать эволюционные продукты, которые постепенно улучшают то, что обычно делается.

Что можно назвать микроэлектроникой и насколько микро они могут/должны получить?

Мы думаем о микроэлектронике как о суб-устройствах, размеры которых описываются в микронах (миллионная доля метра; 100 микрон примерно равны толщине человеческого волоса). Эти масштабы размеров требуют сборочных инструментов/процессов, которые контролируют местоположения с точностью до нескольких микрон, и материалов, которые позволяют фактически соединить их в трех измерениях и обеспечить надежность в полевых условиях.

Существуют ли проблемы надежности и долговечности в медицинской микроэлектронике и как их решить?

Это невероятно важные вопросы. Обеспечение постоянного качества на протяжении всего срока службы устройства имеет центральное значение при проектировании продукта. Правильная интеграция/миниатюризация естественным образом повышает надежность. Во-первых, устройства служат дольше при более коротких длинах пути внутри устройства — физическому миру просто приходится меньше взаимодействовать. Однако в микроустройствах возникают новые проблемы. Наиболее важным является правильное управление интерфейсами между различными материалами; Необходимо следить за чистотой интерфейсов во время сборки, использовать подходящие материалы для обеспечения надежности интерфейсов и управлять питанием внутри устройства. Кроме того, наблюдение и понимание потенциальных или наблюдаемых проблем с надежностью гораздо сложнее, чем в более крупных устройствах. Для визуализации дефектов или других проблем на этапах разработки, производства и эксплуатации часто приходится использовать специальные инструменты. и после выхода на поле. Это отдельное искусство!

Каковы последние достижения в области силовой микроэлектроники?

По мере совершенствования этих областей мощность становится основным фактором миниатюризации. Во-первых, нужно это предоставить; большие усилия направлены на увеличение удельной мощности и более дешевые микробатареи или за счет индуктивной связи с внешним источником питания (где ключевыми вопросами для улучшения являются большая дальность действия и более высокая эффективность передачи). Во-вторых, устройствам необходимо потреблять меньше энергии.

Каковы последние достижения в дизайне и функциональности чипов?

Фромм: Чипы больше не являются (по сути) двумерными устройствами. Теперь дизайнеры хотят объединить несколько устройств в одном корпусе, чтобы повысить производительность и интегрировать различные функциональные возможности, номинально называемые чиплетами. Микросенсоры представляют собой электромеханические устройства на основе чипов.

Есть ли какие-либо достижения в области материалов, которые могли бы принести пользу микроэлектронике?

Клеи для сборки, возможно, являются наиболее важной областью разработки для интеграции микроэлектроники. Вы можете об этом не задумываться, но интеграция требует от клеев невероятной широты функционала. Некоторые примеры контролируют вязкость, чтобы клей всегда попадал туда, куда задумано конструкцией, но никогда туда, куда не следует, создание клеев с особыми оптическими свойствами, создание клеев с особой биосовместимостью и/или химической стабильностью, а также создание материалов с желаемыми электрическими и/или теплопроводность или механические свойства для прочности и надежности.

Существуют ли какие-либо проблемы конечного использования или окружающей среды, с которыми сталкивается микроэлектроника, и как их можно решить?

Условия транспортировки, хранения и использования микроэлектронных устройств сильно меняются по мере расширения области применения. Это приводит к новым требованиям к химической стабильности и биосовместимости, а также к температуре, влажности и устойчивости к вибрации/ударам.

Как компания работает с разработчиками медицинских технологий в области микроэлектроники? Каковы наиболее распространенные запросы дизайнеров и как их удовлетворить?

Promex работает с разработчиками медицинских технологий на всех этапах разработки продукции. Мы видим, как некоторые партнеры приходят с эскизом на салфетке или простой проектной моделью концепции, и мы вместе работаем над тем, как на самом деле понять, как ее построить, влияя на элементы дизайна, выбор материалов и компонентов. На протяжении всего процесса мы выявляем ключевые риски. У других партнеров в производстве находится зрелый продукт, и у них есть конкретные проблемы, в решении которых им нужна помощь в производстве. А другие находятся где-то посередине.

При проектировании медицинского устройства на основе микроэлектроники обычно используются стандартные конструкции и материалы или существует множество индивидуализированных решений?

Креативность дизайнеров продукции и различные проблемы, связанные с современными медицинскими устройствами, требуют бесконечной настройки, особенно с учетом того, что эти устройства становятся все меньше. Однако в наиболее успешных проектах используются элементы дизайна и процессы сборки, которые хорошо зарекомендовали себя, часто на разных рынках. Хитрость в том, как использовать что-то «старое» по-новому.

Что необходимо для создания лучших медицинских технологий, интегрирующих микроэлектронику?

На поле выходит больше людей. К счастью, мы видим, что у молодых специалистов, не связанных с медицинскими технологиями, таких как инженеры-электрики, есть идеи для таких новых приложений, как нейромодуляция, потому что они видят неудовлетворенную потребность и предлагают решение медицинской проблемы. Сегодня мы наблюдаем большее и более легкое взаимное опыление и взаимное оплодотворение, чем в прошлом, между технологиями, отраслями и экспертами. Умные люди и хорошие идеи будут продолжать продвигать медицинские технологии, объединяющие микроэлектронику.