醫療電子技術在醫療保健中的應用
1 分鐘
- 1. 什麼是醫療電子？
- 2. 穿戴式裝置在醫療電子中的角色：
- 3. 醫療電子的應用：
- 4. 不同類型的醫療應用：
- 5. 醫療電子認證流程：
- 結論：
為了提升人類的生活品質，醫療設備在進行侵入性手術時扮演關鍵角色。如今，每一項醫療設備至少都會使用一個感測器來進行健康監測。為了符合醫療電子嚴格的要求，各種感測器已被整合進來，用於診斷與治療突發疾病及生理障礙。醫療電子的演進速度不像其他消費性電子那麼快，因為我們不容許任何錯誤，寧可犧牲速度也要追求結果的準確性。因此，醫療電子不需要超高效能的處理器或顯示晶片。本文將探討一些醫療產業中使用的健康感測器及其應用。
1. 什麼是醫療電子？
根據定義，「醫療電子」是研究用於診斷與治療健康的電子儀器與設備的學科。它是應用於醫學與生物學的嵌入式系統設計。感測器在將醫療應用帶入現實世界中扮演主導角色。氣流、溫度、濕度、壓力轉換器、熱敏電阻等感測元件已被證明是執行醫療解決方案的必要項目。以下是電子在醫療領域的應用清單。
2. 穿戴式裝置在醫療電子中的角色：
現代最廣為人知的創新之一，就是電子在穿戴式裝置中扮演基礎角色。這包括眼鏡、智慧手錶、戒指，甚至衣物，都具備病患監測的潛力。穿戴式裝置的開發重點在於新型生物感測器，用於測量心率、體溫與睡眠習慣等。除了基本功能外，製造商在為穿戴式裝置選擇電子元件時，還需考量許多其他因素。
3. 醫療電子的應用：
⦁ 麻醉
⦁ 呼吸監測
⦁ 血壓分析
⦁ 體內含氧量測量
⦁ 診斷影像
⦁ 視障掃描（條碼掃描器）
⦁ 健康與保健理解
⦁ 壓力測量
⦁ 心率監測
⦁ 肺功能監測
⦁ 血糖監測
⦁ 藥物遞送
⦁ 骨科
⦁ 定點照護分析
⦁ 心臟科
⦁ 腫瘤科
接下來我們將探討醫療產品中使用的各種感測器與裝置。
4. 不同類型的醫療應用：
每一種醫療產品都有其特定功能，而這些功能透過類比或數位感測器來實現。
1. 血糖儀：
糖尿病如今是全球性的重大問題。為了控制血液中的胰島素濃度，血糖儀是必要的。血糖儀能準確計算血液中的葡萄糖濃度（血糖值）。
2. 血氧儀：
相較於使用侵入式方法來了解氧氣與脈搏速率，更好的方式是使用血氧儀。脈搏血氧儀能讀取血液中的氧氣濃度與脈搏速率，並以圖形化數位顯示器呈現。這是一種無痛的方法，可了解輸送到血液組織的氧氣與脈搏濃度。它能準確測量血液中的氧飽和度、脈搏速率，並可判斷肺部的氧氣濃度。
3. 血壓計 – 血壓測量：
了解血壓對於避免導致致命性中風的高血壓風險至關重要。血壓計是一種測量儀器，用於了解血壓濃度，並在心跳不規則時發出警示。其應用包括心率測量、血壓測量與高血壓控制。
4. 數位溫度計：
數位溫度計是一種用於測量體溫的電子設備。它使用 RTD 感測元件 PT 1000。RTD 感測器將電阻作為輸入，並根據電阻變化產生數位輸出。現代溫度計多採用紅外線偵測技術。當體溫升高時，人體發出的紅外線量增加，因此可被偵測到。
5. 數位聽診器：
數位聽診器是一種測量儀器，用於聆聽體內產生的聲音，特別是心臟與肺部呼吸聲。其應用包括助聽、記錄心音與肺音，以及醫學研究的線上教育。
6. 心律調節器：
心律調節器是一種用於解決心跳缺失或心跳過慢的裝置，透過產生電脈衝讓心臟恢復正常運作。心臟正常運作需要電脈衝（由竇房結產生）。但由於心律異常與多種健康因素，這可能無法以固定速率發生。此時，心臟將無法從竇房結接收訊號。
7. 麻醉機：
這是一種在手術或操作過程中遞送藥物讓病患放鬆並失去意識的方法。它會阻斷傳遞疼痛訊號到大腦的相關神經。但在睡眠狀態下，仍需維持氧氣、空氣、一氧化二氮與異氟烷等所需氣體的濃度。為此，需要使用感測器來控制溫度、濕度與壓力。
⦁ 熱敏電阻感測器用於監測與控制空氣溫度。磁控開關 [霍爾感測器] 用於加熱器組件中的馬達控制。
⦁ 氣流（呼吸）感測器用於測量病患的空氣與氧氣濃度。混合氣體給予病患的量會顯示在圖形顯示器上。
5. 醫療電子認證流程：
醫療設計流程中不可或缺的一環就是認證程序，它決定了您的裝置是否已準備好上市。此流程由各國監管機構定義、控管與執行，各國規定不同。例如，美國由 FDA 監管醫療設備，歐洲由 EMA 監管，加拿大則由 Health Canada 監管。本文將聚焦於FDA 監管，因為美國醫療市場龐大，且 FDA 的規範與全球大多數法規相符。
設備分類：
FDA 的產品認證規則取決於醫療設備的性質。為此，該機構定義了三種不同的設備分類，以明確產品必須經歷的流程，包括上市前申請、核准與控管。醫療設備依風險等級進行分類。
在 JLCPCB，我們深知在醫療電子設備製造中，精度與可靠度有多麼關鍵。從原型到量產，我們先進的 PCB 製造服務支援醫療應用所需的嚴格標準 —— 確保感測器、監測設備與醫療儀器的穩定效能。憑藉高製造精度、多種材料選擇與嚴格的品質控管，JLCPCB 致力於協助醫療產業的工程師與製造商，將安全可靠的醫療電子產品推向市場。
結論：
醫療電子是一個關鍵領域，必須進行準確且精密的測量。必須選用精密的醫療與健康照護設備來進行精確分析。這些電子技術也正推動醫療產業的發展。未來，我們將看到這些設備的使用與重要性大幅攀升。
持續學習
精通 PCB 鍵盤：設計、客製化與效能的深入指南
簡介： 機械式鍵盤憑藉其精密的設計與高度客製化潛力，吸引著無數愛好者與工程師。PCB 佈局、軸體安裝方式與按鍵矩陣配置等因素，都深刻影響機械式鍵盤的性能與魅力。本文將深入探討 PCB 佈局最佳化、軸體種類與客製化技巧等關鍵面向，提供全面指南，協助你了解並提升機械式鍵盤的使用體驗。 PCB 佈局與設計 PCB 佈局對機械式鍵盤的性能至關重要。優秀的 PCB 佈局需要精準放置軸體，並有效率地佈線與設計焊盤。設計人員會使用 PCB 設計軟體繪製詳細佈局，確保軸體正確安裝並透過按鍵矩陣連接。最佳化 PCB 佈局與設計，可將電氣干擾降至最低，並最大化鍵盤功能。 在機械式鍵盤中，PCB 如同骨架。佈局必須仔細規劃，考量二極體、電阻及其他元件的位置。透過最佳化 PCB 設計，製造商能提升電氣性能，確保每次按鍵都能即時觸發。PCB 佈局也影響鍵盤外觀，整齊乾淨的走線能帶來賞心悅目的視覺效果。 軸體安裝與按鍵矩陣 軸體安裝是機械式鍵盤 PCB 設計 的基礎。機械軸需精準銲接於 PCB，以確保穩固的電氣連接。PCB 上的按鍵矩陣負責準確記錄按鍵觸發，避免鬼鍵與鍵位衝突。有效的電路設計與佈局最佳化，對打造靈敏且耐用的機......
ESP32 微控制器全面指南：驅動物聯網創新
簡介 ESP32 微控制器迅速成為物聯網（IoT）領域的基石，為開發者與業餘愛好者提供多功能、強大且具成本效益的平台。本文深入探討 ESP32 的定義、其在各種應用中的使用方式，並提供範例以突顯其能力。憑藉其強大的功能組合，ESP32 不僅僅是另一款微控制器，更是 IoT 領域的遊戲規則改變者。 ESP32 定義： ESP32 是一款低成本、低功耗的微控制器，具備整合式 Wi-Fi 與雙模藍牙功能。由樂鑫科技（Espressif Systems）開發，ESP32 是其前身 ESP8266 的進化版，在處理能力、連線能力與多功能性方面均有顯著提升。它採用雙核心處理器，擁有豐富的周邊設備，並設計用於在各種 IoT 應用中高效運行。 ESP32 的廣泛應用： ⦁ 雙核心處理器： ESP32 擁有兩顆 Tensilica Xtensa LX6 微處理器，能夠處理複雜任務。 ⦁ Wi-Fi 與藍牙整合： 內建 Wi-Fi 與雙模藍牙（傳統藍牙與 BLE），使 ESP32 成為無線通訊的理想選擇。 ⦁ GPIO 與周邊設備： 該微控制器提供大量 GPIO（通用輸入輸出）腳位，並支援 SPI、I2C 與 UAR......
穿戴式裝置的 PCB 組裝：技巧、材料與更多資訊
穿戴式電子產品——包括健康監測器、智慧手錶、AR/VR 頭戴裝置與生物感測器——是消費與醫療科技中最具變革性的創新之一。這些精巧的系統必須同時實現高效能、佩戴舒適與長效運作。這樣的組合對其核心印刷電路板組裝（PCBA）提出了獨特要求。 與傳統硬板不同，穿戴式裝置使用的 PCB 必須極薄、極輕且可撓。它們得承受持續彎曲、體溫與濕氣。 為滿足這些需求，工程師採用柔性印刷電路板（FPCB）或稱柔性印刷電路（FPC），以高效能聚醯亞胺（PI）薄膜製成，使電路在彎曲扭轉時仍保持電氣完整性與可靠度。 穿戴式電子裝置 JLCPCB 專精於製造單雙層柔性 PCB，並提供高精度的SMT 組裝服務，以迎接現代穿戴裝置的挑戰。 本文概述穿戴裝置 PCB 組裝的工程流程——從材料選擇到可靠度測試。 穿戴式 PCB 組裝的關鍵設計挑戰 為穿戴式裝置設計 PCB 是多面向的工程挑戰。空間、功耗與機械應力彼此競爭，從一開始就需要專門的設計對策。 穿戴式 PCB 必須同時具備機械適應性與電氣可靠度，因此設計優化從初始就至關重要。 設計挑戰 說明 工程對策 微型化 IC、感測器與射頻模組可用面積有限。 高密度互連（HDI）設計、微......
3D 列印 PCB 解析：技術、材料、優缺點與應用
3D 列印 PCB 正在重新定義電子電路的設計、原型製作與整合方式。與傳統 FR-4 板不同，這種積層製造方法無需模具或化學蝕刻，即可實現共形幾何、結構電子與快速迭代。 本文說明什麼是 3D 列印 PCB、其工作原理、主要優缺點，以及與傳統 PCB 的比較，協助工程師與產品設計師了解何時該採用此技術，何時仍應選擇傳統 PCB 製程。 什麼是 3D 列印 PCB？ 3D 列印 PCB 是利用積層製造技術而非傳統減材法（如從平面基板蝕刻銅箔）製作的電路板。它逐層建構 PCB，直接成型絕緣基材與導電線路。 與傳統平面 PCB 不同，3D 列印板可呈非平面、曲面或客製外形，使電子產品能與外殼、穿戴裝置或結構件無縫整合；數位設計也能在數小時內轉為功能板，無需漫長的傳統製程前置時間。 目前全 3D 列印 PCB 多用於研究與原型；實際應用多採混合方案：傳統 PCB 負責可靠電性，3D 列印件提供機構、軟性基材或客製外殼。 已貼裝 SMD 元件的 3D 列印 PCB 3D 列印 PCB 與傳統 PCB 的差異 傳統 PCB（含剛性、軟硬結合與多層板）採用減材製程，如銅箔蝕刻與 FR-4 層壓。 此方式對平面二維......
分析 RAMPS：RepRap Arduino Mega Pololu Shield
RepRap Arduino Mega Pololu Shield（RAMPS）是一塊開源硬體擴充板，專為控制 3D 印表機而設計。它作為 Arduino Mega 2560 微控制器與 3D 印表機各種元件（包括步進馬達、加熱元件、冷卻風扇與感測器）之間的介面。其模組化設計將可插拔的步進驅動器與擠出機控制電路整合在一塊 Arduino MEGA 擴充板上，便於維護、零件更換、升級與擴充。 此外，只要將主 RAMPS 板維持在堆疊最上層，就能再添加多塊 Arduino 擴充板。RAMPS 為 RepRap（Replicating Rapid Prototyper）專案而開發，提供高效且經濟的 DIY 3D 印表機建造與控制方案。1.4 版是最新發布也最流行的版本，採用表面黏著電容與電阻，進一步涵蓋邊緣案例。本文將介紹這塊擴充板、其架構、基本電路、功能與介面單元。想更深入了解 PCB，請參觀 JLCPCB 工廠的製造流程。 特色： 具備笛卡爾機器人與擠出機介面 可擴充控制其他周邊 3 組 MOSFET 供加熱器／風扇輸出，3 組熱敏電阻電路 加熱床控制，附額外 11 A 保險絲 可安裝 5 塊 Po......
醫療電子技術在醫療保健中的應用
為了提升人類的生活品質，醫療設備在進行侵入性手術時扮演關鍵角色。如今，每一項醫療設備至少都會使用一個感測器來進行健康監測。為了符合醫療電子嚴格的要求，各種感測器已被整合進來，用於診斷與治療突發疾病及生理障礙。醫療電子的演進速度不像其他消費性電子那麼快，因為我們不容許任何錯誤，寧可犧牲速度也要追求結果的準確性。因此，醫療電子不需要超高效能的處理器或顯示晶片。本文將探討一些醫療產業中使用的健康感測器及其應用。 1. 什麼是醫療電子？ 根據定義，「醫療電子」是研究用於診斷與治療健康的電子儀器與設備的學科。它是應用於醫學與生物學的嵌入式系統設計。感測器在將醫療應用帶入現實世界中扮演主導角色。氣流、溫度、濕度、壓力轉換器、熱敏電阻等感測元件已被證明是執行醫療解決方案的必要項目。以下是電子在醫療領域的應用清單。 2. 穿戴式裝置在醫療電子中的角色： 現代最廣為人知的創新之一，就是電子在穿戴式裝置中扮演基礎角色。這包括眼鏡、智慧手錶、戒指，甚至衣物，都具備病患監測的潛力。穿戴式裝置的開發重點在於新型生物感測器，用於測量心率、體溫與睡眠習慣等。除了基本功能外，製造商在為穿戴式裝置選擇電子元件時，還需考量許多其他因......