MASTERBOND,EP30Med,作為假肢設備中傳感器封裝材料的應用
醫學設備骨科、監測植入式醫療設備的無線傳感器以及涉及干細胞和血小板的細胞研究,都需要高度專業化的診斷工具和技術。與體內組織和液體接觸的測量儀器、診斷設備可能需要特定的屬性。這些屬性包括生物相容性、FDA批準、機械性能、電氣絕緣等。田納西大學的研究人員在其醫療設備應用的測量工具和儀器中采用了EP30Med,因其具有低粘度、非快速固化時間、USP Class VI 認證及其他性能特點。
應用
全膝關節置換術(Total Knee Arthroplasty, TKA)是一種廣泛應用的關節置換手術。該手術通過用金屬和塑料覆蓋關節及髕骨的骨端來緩解關節炎膝關節的疼痛。作為一種侵入性手術,全膝關節置換術解決了包括骨關節炎(退行性關節病)、類風濕性關節炎(由炎癥引起的疼痛)和創傷性關節炎(因傷害造成的疼痛)在內的多種關節炎疼痛。全膝關節置換術對損壞的膝關節部位進行重建,通常是在治療現有骨骼無效后進行的。
為了驗證手術的成功,醫療設備設計師創建了幾種診斷工具。在其中一種應用中,研究人員將應變計安裝在脛骨的假肢組件上。這些應變計通過應變映射無線傳感器陣列讀取應變數據,以獲取修復后的關節在膝關節置換手術后的性能信息。
關鍵參數和要求
基于微懸臂梁的傳感器是創建準確且計算高效的數據圖的關鍵。優化傳感器的數量和大小是成功應用的重大挑戰。傳感器必須記錄準確的信息,而不會帶來過高的計算成本。這些傳感器需要用醫用級膠粘劑進行封裝,以保護它們免受損壞,并形成植入設備與骨組織之間的適當界面。研究人員測試了幾種環氧樹脂,以選擇最優的產品來記錄最佳的數據量。
在測試的環氧樹脂中,EP30Med由于其低粘度、非快速固化時間以及在固化過程中混合環氧樹脂中存在的氣泡量極少,證明是四種環氧樹脂中的最佳選擇,從而形成了耐用、均勻的一致性。
研究人員將30個微懸臂傳感器和一個控制樣品(力敏電阻器,FSR)用2mm的環氧樹脂進行了封裝,然后以20μm/min的速度加載測試。
結果
盡管最初由于環氧樹脂收縮遇到了一些挑戰,研究人員發現將微懸臂傳感器嵌入環氧樹脂中是一種有效的、雖然勞動強度大的方法,用于創建適合于全膝關節置換術后的醫療監測設備。他們認為EP30Med是此應用的最佳環氧樹脂選擇,因其低粘度和高完整性的固化特性。
結論
醫療應用中經常采用EP30Med,因其低粘度、均勻性、最佳固化特性及行業認證。該環氧樹脂通常對環境的溫度和濕度不敏感,并且能夠在不影響連接完整性和質量的情況下,粘合多種材料。
除了上述應用外,其他使用微懸臂梁的相關應用也將極大地受益于使用EP30Med作為膠粘劑/封裝材料。例如,食品生產和安全(該環氧樹脂符合標準)、高頻共振器以及光熱光譜學等微懸臂梁應用,都將受益于EP30Med的使用。
參考文獻
- To, Gary; Mahfouz, Mohamed. 田納西大學骨骼肌肉研究中心。Qu, Wenchao; Islama, Syed K., 田納西大學電氣工程系,Knoxville, TN。多通道無線應變映射儀器用于30個微懸臂梁和ASIC技術的全膝關節置換術。https://www2.warwick.ac.uk/fac/sci/eng/research/grouplist/sensorsanddevi…
- Mahfouz, Mohamed; Kuhn, Michael 和 To, Gary. 超寬帶系統在醫學中的未來:骨科手術導航。http://cdn.intechopen.com/pdfs/17467/InTech-The_future_of_ultra_wideband…, 頁碼 307-308。
http://ydzhly.com/masterbond/EP30Med/