Bagaimana Reka Bentuk Papan Utama Endoskop Memecahkan Kutukan Angkasa dalam Kejuruteraan Petua Distal

Dalam endoskopi, terdapat pertempuran abadi untuk ruang dalam hujung distal skop. Untuk mencipta peranti yang lebih nipis dan berkebolehan, reka bentuk dan susun atur papan litar mesti dipertimbangkan semula. Pendekatan konvensional papan litar bercetak tegar dicabar oleh keinginan untuk menjadikan kamera endoskop perubatan lebih padat dan fleksibel. Penyelesaiannya boleh didapati dalam papan litar bercetak fleksibel-tegar yang menggabungkan kelebihan PCB tegar dan fleksibel.

 

Sumpahan Angkasa

Senario biasa melibatkan penggunaan kamera endoskop perubatan: skop dimasukkan ke dalam badan pesakit dan dilayari ke lokasi sasaran menggunakan pengimejan dan pencahayaan yang disediakan oleh modul kamera yang terletak di hujung distal. Untuk memenuhi keperluan medan pandangan yang besar, papan litar bercetak tegar konvensional digunakan untuk melekapkan penderia imej,-diod pemancar cahaya dan komponen lain. Papan ini tegar dan tidak boleh dilipat untuk menjimatkan ruang di dalam hujung yang sempit. Sebaliknya, litar fleksibel akan memperkenalkan tegasan sambungan pateri akibat lenturan.

 

Papan litar fleksibel biasanya digunakan untuk menyediakan jumlah ruang yang diperlukan di dalam hujung distal endoskop. PCB fleksibel boleh diletakkan di sepanjang paksi membujur skop, menduduki keratan-kecil. Walau bagaimanapun, apabila memasang kamera endoskop, litar fleksibel tertakluk kepada daya lentur semasa pembuatan dan operasi. Sambungan pateri yang menyambungkan komponen ke papan litar mungkin rosak oleh jenis tegasan ini. Dalam kebanyakan kes, kerosakan berlaku semasa satu prosedur dan mengakibatkan kehilangan imej.

 

Papan litar fleksibel-tegar membolehkan gabungan ketegaran dan fleksibiliti yang terbaik. Beberapa segmen papan tegar diletakkan di sepanjang arah membujur teras PCB fleksibel. Ia membenarkan pemasangan penderia imej, LED dan komponen lain pada selang waktu tertentu. Kelebihan pendekatan ini ialah sambungan pateri yang menyambungkan komponen ke papan tegar tidak terjejas oleh lenturan, dengan itu menghapuskan kemungkinan retak atau delaminasi. Fleksibiliti PCB digunakan untuk meletakkan papan di dalam hujung distal endoskop.

 

Dimensi Ketiga

Reka bentuk fleksibel-tegar membenarkan penggunaan dimensi ketiga di dalam hujung distal endoskop. Apabila mereka bentuk papan litar, komponen diletakkan pada segmen tegar pada pelbagai peringkat dan sudut. Sebagai contoh, papan litar fleksibel boleh dilipat beberapa kali pada ketinggian yang berbeza untuk memegang modul kamera, kamera sisi dan LED. Hasilnya ialah papan litar fleksibel-tegar tiga peringkat-, di mana kamera hadapan dan kamera sisi diletakkan pada sudut yang berbeza berbanding dengan paksi tengah skop.

 

Bingkai tegar diperlukan untuk memegang papan litar fleksibel-tegar yang dilipat. Bingkai sedemikian biasanya diperbuat daripada logam dan berfungsi sebagai heatsink untuk LED dan sensor imej. Apabila menerangi kawasan sasaran, tatasusunan LED memancarkan cahaya dan haba. Tenaga yang hilang mesti dikeluarkan daripada modul kamera untuk mengelakkan kesan suhu pada prestasinya. Ini menjadi sangat penting apabila endoskop digunakan dalam arah retrograde, kerana kebanyakan pencahayaan dipantulkan dari tisu dalaman.

Integriti isyarat bagi PCB lentur-tiga dimensi-dipastikan dengan susunan khas asas pengagihan kuasa dan lapisan isyarat. Apabila mengatur sambungan elektrik, perhatian khusus diberikan kepada peralihan daripada PCB tegar kepada fleksibel. Papan litar menggunakan reka bentuk berbilang-lapisan pada kedua-dua segmen tegar dan fleksibel. Lapisan luar teras tegar menyediakan satah tanah yang mengasingkan kesan isyarat daripada gangguan elektromagnet. Segmen fleksibel mempunyai impedans ciri terkawal untuk mengurangkan kehilangan isyarat dan crosstalk. Langkah khas diambil semasa mereka bentuk kawasan peralihan untuk mengelakkan pantulan isyarat, yang akan memesongkan imej.

 

Untuk memastikan integriti isyarat isyarat video 4K,-PCB fleksibel memerlukan pembuatan-pakar. Pengilang yang berkelayakan akan melaksanakan kawalan impedans ketepatan dan menggunakan bahan yang betul untuk meminimumkan kehilangan isyarat. Untuk segmen tegar, pengeluar akan menggunakan binaan-berbilang lapisan lanjutan dengan satah tanah terkawal. Untuk segmen fleksibel, pengeluar akan melakukan penggerudian laser ketepatan untuk memastikan tepat melalui peletakan. Ujian integriti isyarat boleh dilakukan pada semua prototaip untuk mencapai pematuhan dengan keperluan integriti isyarat. Kamera endoskop perubatan akan dapat memberikan imej yang boleh dipercayai walaupun selepas beribu-ribu kitaran lentur apabila tertakluk kepada penggunaan biasa.

 

Bahan

Pemilihan bahan untuk pembuatan papan litar fleksibel-tegar juga agak penting. Peranti perubatan selalunya tertakluk kepada prosedur pensterilan yang ketat, termasuk autoklaf pada suhu 134 darjah Celsius. Papan litar bercetak fleksibel selalunya diperbuat daripada filem polimida yang disalut dengan kerajang tembaga. Bahan-bahan tersebut tertakluk kepada suhu tinggi semasa proses delaminasi. Apabila memilih bahan, perhatian khusus harus diberikan kepada pekali ketelusan dielektrik dan faktor pelesapan untuk mengurangkan kehilangan isyarat.

 

Penggunaan bahan seperti polimida Kapton, yang dihasilkan menggunakan teknologi kerajang kuprum tanpa pelekat, mengurangkan kemungkinan penyimpangan yang disebabkan oleh perubahan suhu semasa autoklaf. Pada masa yang sama, penggunaan bahan tersebut menghapuskan pelepasan bahan toksik semasa pendedahan kepada suhu tinggi. Salah satu ciri yang paling penting dalam pemilihan bahan untuk PCB fleksibel-tegar ialah pematuhannya dengan standard ISO 10993.

Pengilang mesti mempunyai pengalaman luas dalam-fabrikasi PCB fleksibel untuk memilih bahan yang betul. Apabila memilih bahan untuk segmen fleksibel, pengeluar mesti mempertimbangkan jejari lenturan mereka. Sifat ini amat penting apabila mengeluarkan-PCB fleksibel tegar dengan bentuk tiga-dimensi yang kompleks. Pilihan bahan seperti kerajang tembaga tanpa pelekat juga bergantung kepada kekuatan mekanikal yang diperlukan untuk papan litar.

 

Pengeluaran

Pembuatan PCB fleksibel-tegar ialah proses yang kompleks dan mencabar. Untuk menghasilkan kamera endoskop perubatan, pengilang PCB mesti mempunyai kepakaran yang luas dalam-fabrikasi PCB fleksibel. Pengeluaran papan litar fleksibel-tegar biasanya merangkumi lebih daripada 80 langkah, daripada melamina teras fleksibel kepada ujian impedans produk siap. Segmen tegar individu papan litar dihasilkan secara berasingan, kemudian diikat bersama-sama dengan segmen fleksibel. Perhatian khusus harus diberikan kepada ketepatan meletakkan segmen tegar berbanding dengan segmen fleksibel.

 

Apabila mengeluarkan PCB tegar-fleksibel, memilih pembekal yang betul adalah penting. Tidak seperti elektronik pengguna, peranti dan peralatan perubatan membayangkan tanggungjawab yang tinggi. Oleh itu, pengeluar peranti sedemikian mesti berhati-hati memilih pembekal yang mempunyai kepakaran luas dalam bidang-pembuatan PCB fleksibel tegar. Interaksi dengan pembekal harus dibina di atas tahap kepercayaan dan keyakinan yang tinggi terhadap keupayaan rakan kongsi yang dipilih. Objektif utama adalah untuk membangunkan prototaip kerja kamera endoskop perubatan yang memenuhi semua spesifikasi teknikal.

 

Reka bentuk fleksibel-tegar membolehkan untuk membangunkan jenis endoskop perubatan baharu yang bersaiz lebih kecil, lebih tepat dan lebih selesa untuk pesakit. Pada masa yang sama, adalah penting untuk mempertimbangkan semua aspek reka bentuk-PCB fleksibel tegar semasa mencipta endoskop perubatan. Ini membayangkan menganalisis secara terperinci keperluan untuk ciri-ciri segmen fleksibel dan tegar dan menentukan susunan optimumnya dalam hujung distal endoskop. Integriti isyarat PCB lentur-tiga dimensi-tegar juga perlu dipertimbangkan semasa mereka bentuk kamera endoskop untuk memastikan pemindahan video yang boleh dipercayai. Bahan yang digunakan untuk mengeluarkan PCB fleksibel-tegar juga amat penting, kerana ia mesti memenuhi keperluan ketat industri perubatan.