多功能表面开始进入医疗领域

作者:恩格尔 文章来源:PT《现代塑料》 发布时间:2013-09-24
医疗器械对用户接口的要求越来越高。除需保证开关、按钮和其他控制的便捷操作,还必须做到易清洗以满足不同环境下的最大清洁度,不论该器械是由病人在家使用还是在看护机构使用......

医疗器械对用户接口的要求越来越高。除需保证开关、按钮和其他控制的便捷操作,还必须做到易清洗以满足不同环境下的最大清洁度,不论该器械是由病人在家使用还是在看护机构使用。在这个领域,多功能表面技术能够向医疗器械生产商提供新的机会,同时,创新的复合技术能够推动该趋势向着更大的成本效益方向发展。

电子医疗设备上的操作控制单元在所有的环境下都是一个严峻的挑战,包括手术中心等消毒区域。因为细菌和粉尘容易粘附在开关和按钮的连接点以及面板的控制旋钮上,并且很难清除。为了生产出密封性好、表面平整的接口,经常采用薄膜键盘。然而,薄膜键盘在实际使用中不够结实,因而存在另一种危险因素。如今,产品设计者们试图寻找基于电容性电子的新型复合技术。这些多功能表面近几年主要用于汽车行业的开发和应用。

智能塑料对医疗工程领域而言代表着新的机会,特别是在操作控制单元的设计方面(图片来自iStock)

多功能表面代表一种新型复合技术。注塑成型技术和机电一体化的结合可以赋予塑料表面多功能和电子智能的特性。电容性传感器采用电容原理中两个空间点的互换原理(正如两个电极之间的电场)实现了这一功能。导电体(如手指)可能会改变电场内的电通线,电容性传感器接收到这样的改变后反馈以电压的变化,该变化可用来完成某种特定的功能。由于电场线能穿透非导电体,传感器效应能通过薄薄的表层,如热塑性材料或操作工的手套从远处作用。

电容性电子取代开关和按钮

多功能表面产品的生产基于金属膜,而传感器和传导路径通过压印、屏蔽和电镀可附着在金属膜上。采用热塑性材料进行包覆注塑和背后注塑成型之前,金属膜可以经过3D预成型、切割。这样,电容性电子可以取代机械开关、按钮和控制旋钮,而操作元件被连续、平整及耐磨的接口所覆盖。

操作元件被连续、平整及耐磨的接口所覆盖(图片来自恩格尔)

恩格尔奥地利有限公司(以下简称“恩格尔”)的销售(技术)经理Michael Fischer 坚信:“未来汽车的操控将比智能手机还要便捷,只需触摸、感觉和互动。”在Chinaplas 2013展会中,恩格尔首次展示了该项应用的生产,即利用一台恩格尔duo 350t注塑机配备回转板和模具生产带有敏感表面的汽车中控板。生产中,机械手将一个电容性、3D预成型金属膜放入模具中,用PC/ABS进行包覆注塑。而产品的另一侧,则采用聚氨酯涂覆基础元件以保护表面不受磨损并获得最佳视觉效果。

应用了电容性电子技术的中控板的注塑生产单元意味着杰出的成本效益。其中,高水平自动化以及敏感表面技术本身都是关键性因素(图片来自恩格尔)

传统的制造工艺往往需要100多个小零件的单个生产和组装,而电容膜和塑料粒子使得功能性、预装部件一步成型。“以中控板为例,整个生产工艺的成本下降了至少30%,”Michael Fischer强调说,“因为无需装配,生产率得到了大大地提高。”

大大拓宽了产品设计的边界

该技术的另一个优势是具有充足的设计空间。金属膜灵活的平面制作可以将传感器放置在任何位置,金属膜也可以设计成任何形状。因此敏感表面技术是有效控制成本开发操作控制单元的理想方式——在实用性与人机工程学方面都是无可比拟的。

传感器和传导路径被压印在金属膜上,金属膜的延展性给予了产品设计者充分的空间(图片来自恩格尔)

“我认为该技术同时强调‘整套集成’的要求对医疗技术来说预示着很大的机会。”恩格尔医疗业务单元副总裁Christoph Lhota如是说,“首先,医疗行业越来越重视严格的卫生要求;第二,改善医疗工程产品的人机工程学正在成为趋势;第三,鉴于医疗工程产品面临着越来越大的成本压力,生产商迫切需要大幅降低生产成本。”

目前,从汽车行业获得的经验正用于医疗技术领域,且潜力巨大。多功能表面为所有医疗电子器械的大量生产提供了新的机会,如血糖计、胰岛素泵、输液泵及呼吸性理疗装置。

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