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压电马达和传动器优化医疗器械的性能

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压电马达和传动器优化医疗器械的性能

  • 分类:招聘
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  • 来源:
  • 发布时间:2014-02-21 16:29
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压电马达和传动器优化医疗器械的性能

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    最近开发出的压电马达和传动器与传统的电磁(EM)马达相比具有诸多优势,能更好的实现医疗器械应用中的精确位移,因此越来越受到医疗器械制造商的青睐。与EM马达相比,它们的结构更紧凑,需要的电压更低,具有更高的扭矩且发热量更少。此外,它们的反应时间更短,会出现磨损和需要维护的机械组件更少。它们还可在真空下工作,能够提供比EM马达更精确的定位。
 
    改善医疗设备设计,优化其功能和性能受到了诸多关键因素的影响。包括新型机电器械的研究、设计、建模、测试及FDA和EU批准及现有设计的变化整合。这些因素通常意味着在设备投入批量生产前需要大规模的资金投入。在医疗器械的产品开发中应考虑的因素包括:设备体积、操作速度、产热、便携性、静载荷或动载荷的处理、电源、测量系统、真空和非磁性要求、传感器、机器控制、部件磨损和诊断。
 
    压电显微镜物镜纳米聚焦器械(Z马达)的反应时间和分辨率比经典的马达驱动装置快10倍。
 
    利用技术的技术制造出操作更优、成本更低且更高效的设备和器械是推动致力于产品开发的医疗器械公司发展的关键。例如,近期高速激光扫描的进步推动了哈佛医学院一项新型光学成像技术的发展,该技术被称为光学频域成像(OFDI)。它能够提供前所未有的超详细的患者冠状动脉三维成像。OFDI的操作同先前的产品光学相干断层扫描(OCT)相比提升了数个等级,OCT的诞生是源于15年前激光扫描的进步。
 
    正如激光扫描的优化已获得了广泛的应用一样,近期马达技术——特别是压电马达和传动器的进步也带来了极大的影响。由于它们与传统EM马达相比在医疗设备设计方面展现出了固有的优势,因此医疗器械制造商越来越多的选择使用压电马达和传动器代替产同的电磁马达。压电器械已成功应用于各种医疗器械领域,包括超声发射器、人工受精、医用纳微泵、微监测、手术器械、兼容MRI环境机器人、微剂量分液、细胞病理学中的细胞穿透和细胞成像、医用材料处理(如装卸系统)、给药器械、三维扫描和应用于眼科学、皮肤病学和整容学的激光束调整。
 
    压电传动器是一种固态传动器,当施加电场时,压电材料的形状会发生变化。它利用压电陶瓷元件将电信号转化为机械能,相反也能将机械刺激转化为电信号。
 
    压电材料的使用可以追溯到1881年,当时Pierre和JacquesCurie观察到当石英晶体的主轴受压,石英晶体可产生电场。压电这一术语源于希腊语“piezein”,意思是挤压或压力,是施加于石英晶体上的压力产生的电力。
 
    压电陶瓷是由铁电材料和石英组成的。高纯度的铅、锆酸盐、钛酸盐(PZT)粉末经过加工、挤压成型、烧制、形成电极和极化。极化是利用高电场使材料域沿主轴排列实现的。压电传动器一般提供较小的位移,但能产生巨大的力量。微小位移是它们提供高精度移动的基础。
 
    对于长行程而言,多个传动器的良好排列或者使单个压电元件在共振频率下工作已证明是可行的概念。这些类型的压力移动器械成为压电马达。

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