De afgelopen tijd heeft de medische industrie een explosie van innovatieve technologieën gezien die vele aspecten van de gezondheid en de geneeskunde opnieuw vormgeven. Van op AI gebaseerde monitoren tot implanteerbare apparaten, de medische technologie (of ‘MedTech’ zoals het vaak wordt genoemd) heeft de afgelopen twintig jaar een aanzienlijk aantal patentaanvragen gekend.

Ook de industrie vertoont geen tekenen van vertraging – waarbij recente innovaties verschillende uitdagingen helpen aanpakken, zoals de vergrijzing van de bevolking en het beheer van ziekten op de lange termijn.

We zien steeds vaker dat de mogelijkheden van nieuwe medische technologieën de grenzen van het ontwerp- en productieproces verleggen. Naarmate apparaten en apparatuur kleiner worden en

kleiner – en tegelijkertijd met verbeterde functionaliteit – dat geldt ook voor hun elektronische componenten.

Dankzij technologische verbeteringen is het nu mogelijk om printplaten (PCB’s) te maken die veel kleiner, compacter en veel betrouwbaarder en krachtiger zijn dan voorheen mogelijk was.

In het verleden werden de meeste onderdelen ontworpen met behulp van through-hole-technologie (THT), en het was ongebruikelijk om een onderdeel te vinden met pinnen met een tussenruimte van minder dan 0,1 inch. Nu is het ongebruikelijk om onderdelen te vinden die uitsluitend THT gebruiken en waarvan de pinnen zo ver uit elkaar staan. Componenten zoals micro-BGA’s gebruiken bijvoorbeeld een voorheen ongehoorde pin-tot-pin-afstand.

Op dezelfde manier verdwijnen sommige afzonderlijke componenten helemaal van externe oppervlakken en worden ze in plaats daarvan in interne lagen geplaatst, waardoor herstel van aanzienlijke delen van de externe oppervlakken mogelijk wordt. Dit komt vooral voor bij weerstanden, die in veel ontwerpen met hoge dichtheid nu met behulp van gespecialiseerde materialen op verschillende interne lagen worden gelamineerd.

Vooruitkijkend zal 3D-printen PCB’s nog verder ontwikkelen door het mogelijk te maken dat substraatitems laag voor laag worden geprint, voordat er vloeibare inkt met elektronische mogelijkheden aan wordt toegevoegd.

Als resultaat van deze ontwikkelingen beginnen PCB’s een steeds belangrijkere rol te spelen in de gezondheidszorg op het gebied van diagnostiek, behandeling, monitoring en meer. PCB’s worden al lang gebruikt in medische beeldvormingssystemen zoals CT-, CAT- en ultrasone scanners, evenals in de computers die de beelden verzamelen en analyseren. Op dezelfde manier zijn hartslag-, bloeddruk- en bloedglucosemonitoringsapparatuur allemaal afhankelijk van elektronische componenten zoals PCB’s om nauwkeurige metingen te verkrijgen.

Nu zien we ook dat PCB’s steeds vaker worden gebruikt in interne medische apparaten – zoals pacemakers, geavanceerde neuroprothesen en trackingapparatuur voor het maag-darmstelsel – die worden geïmplanteerd of ingeslikt. Op het bord kunnen bijvoorbeeld pil-formaat PCB-camera’s worden gemonteerd die bestaan uit een beeldsensor, diafragma en een lens. Deze componenten kunnen vervolgens door patiënten worden ingeslikt, zodat digitale beelden en videobeelden van het spijsverteringskanaal kunnen worden gemaakt.

Bij het ontwerpen en ontwikkelen van deze borden moet speciale aandacht worden besteed aan betrouwbaarheid, aangezien een storing van cruciaal belang kan zijn voor de gezondheid van de patiënt. In veel gevallen moeten PCB’s ook voldoen aan strikte normen voor sanitaire voorzieningen, vooral die welke voor implantaten worden gebruikt.

Verschillende additieve stappen zoals koperbeplating, oppervlaktemetallisatie en het aanbrengen van inkt kunnen helpen om een plaat te produceren die zowel betrouwbaar als herhaalbaar is. Door de circuitpaden te verkorten kunnen ingebedde componenten vaak ook de prestaties van hogesnelheidscircuits in PCB’s verbeteren.

Om medische technologieën nog verder te helpen miniaturiseren, beginnen we ook een trend naar flexibele elektronica te zien. Deze componenten van de volgende generatie zijn essentieel voor het creëren van complexe apparaten die in kleine fysieke ruimtes passen, zoals die in het menselijk lichaam.

De meeste apparaten bereiken flexibiliteit door metalen en halfgeleiders in buigbare structuren te vormen of door kneedbare materialen zoals geleidende polymeren te gebruiken. Transistors en geïntegreerde schakelingen kunnen ook worden gemaakt van schroefdraad en worden gecombineerd met op schroefdraad gebaseerde sensoren om volledig flexibele, gemultiplexte apparaten te creëren. Deze ‘zachte elektronica’ kan vervolgens in stof worden geweven, op de huid worden gedragen of (in theorie) operatief in de huid, het hart of zelfs hersenweefsel worden geïmplanteerd.

Volledig flexibele elektronische apparaten maken een breed scala aan toepassingen mogelijk zonder dat dit ten koste gaat van de functionaliteit. Elektronische medische tatoeages en zelfklevende sensoren kunnen bijvoorbeeld vitale functies controleren en de resultaten moeiteloos via Bluetooth verzenden. Op dezelfde manier kunnen slimme contactlenzen worden uitgerust met duizenden biosensoren en worden ontworpen om vroege indicatoren van ziekten zoals kanker en andere aandoeningen op te pikken.

Wearables – die alles kunnen meten, van de hartslag en hartslagvariatie van een persoon tot de bloeddruk en ademhalingsfrequentie – maken ook volledig gebruik van zachte elektronica. Dit soort technologieën helpt al bij de diagnostiek, waardoor patiënten en artsen de omstandigheden gedurende een langere periode kunnen monitoren zonder dat er regelmatig tests nodig zijn.

Dat is dus wat er nu gebeurt. Maar wat heeft de toekomst in petto voor elektronica in MedTech? Ongeveer 150 jaar geleden stierven er regelmatig mensen aan ziekten die tegenwoordig gemakkelijk te behandelen (en te voorkomen) zijn. Maar de komst van de moderne geneeskunde heeft de gemiddelde levensduur van de mens in iets meer dan een eeuw effectief verdubbeld van ongeveer 40 naar 80 jaar.

Dankzij de recente ontwikkelingen op het gebied van de elektronica zullen we waarschijnlijk zien dat technologieën binnen de medische sector onze levensduur blijven verlengen. Robotachtige prothetische ledematen zijn immers al in gebruik en er worden momenteel robotorganen ontwikkeld, zoals een kunstmatige alvleesklier die automatisch medicijnen toedient om diabetes onder controle te houden.

Is het echt zo ondenkbaar dat elektronica ons in staat zou kunnen stellen eeuwig te leven?

“Door de jaren heen heeft EC Electronics met veel klanten in de medische industrie samengewerkt om volledig geassembleerde elektronische producten in doos te leveren voor gebruik in een verscheidenheid aan toepassingen. Het steeds groter wordende scala aan beschikbare technologieën als gevolg van de vooruitgang in deze elektronica zal ongetwijfeld leiden tot nieuwe manieren om ziekten op te sporen en te begrijpen – waardoor de kans op een succesvolle behandeling of genezing wordt vergroot.

“En wie weet? Misschien zullen ze op een dag zelfs betekenen dat we allemaal voor altijd kunnen leven. Het is zeker een spannende tijd voor elektronica en MedTech – een tijd waar we erg blij mee zijn om er deel van uit te maken.”

Wil je bijdragen aan de toekomst van technologie? Neem vandaag nog contact met ons op voor meer informatie over onze Productrealisatie service.