1、(包裝電子器件的長期植入),班級:化材四乙姓名:陳淑敏學號:4A140077老師:謝慶東,前言,對於長期植入智能醫療設備發展需要新的封裝技術，特別注重對軟包裝的電子設備。生物相容性，高性能聚合物似乎是適合這樣的應用，但其保護功能，即抑制人與異物之間的有害的相互作用仍是未知數。在這裡，我們評估了6種聚合物這種保護功能對於表面性能，吸水性和水溶性。所調查的所有聚合物，矽酮（低稠度）表現出最佳特性相比環氧樹脂或聚氨酯。,介紹,創新發展微系統和小型化，提供用於醫療用途的新的診斷和治療手段。視網膜和耳蝸植入，神經假體，永久監測系統的重要參數和智能骨科植入物是典型的例子。假體例如配備有傳感器，溫度，力，距
2、離和加速度的測量，並提供診斷信息1-3。對於所測量的信號出人體的無線數據傳輸，一個遙測單元被使用。此外，這樣的系統包括一個信號預處理和一個電源單元。由於這樣的事實，在應用於電子材料既不是生物相容的。4也沒有抵抗反應性生物環境5，一個可靠的封裝是需要的。結合了微系統與被動假體仍然是一個非常苛刻的和昂貴的過程。通常情況下，電子部件被焊接在密封鈦包而遙測單元經由穿通線置於外側並連接，以使數據傳輸6。此外，遙測單元是由聚醚醚酮（PEEK），它需要一個附加的處理步驟封裝的7。因此，需要用於電子醫療器械的封裝，並將它們與被動植入物相結合的新的和costefficient技術,材料和方法,生物相容的（USP
3、 VI級或DIN EN ISO1099313批准）環氧樹脂，矽樹脂和聚氨酯進行了調查作為封裝化合物為在圖1所示的髖關節假體的陶瓷頭鑄造用遙測單元的微系統。 圖一.智能髖關節假體與陶瓷頭微系統 和遙測裝置,這個應用需要可傾倒生物相容性聚合物，其中未固化的，具有低粘度和固化溫度低於150，但固化後，提供良好的機械保護（表1）。,結果與討論,表面性能知道接觸角時測得的固著滴技術和表面張力的試驗液體L，媧可以使用楊 - 班杜雷方程簡單地計算出的聚合物樣品的表面能（見表2）15：,表面能量源自不同intermolecularforces其中分為分散（范德華相互作用）和極性那些（氫鍵，偶極子力之間）。由此
4、，樣品表面（S，S）和測試液體（L，L）的表面能與一個分散和極性能量分量（參照式（2）。我們選擇二碘甲烷作為分散和wateras極性試驗液，以調查在聚合物表面上的分子間力。以獲得各個能量分量，等式2可以被改寫為：,據等式3，聚合物的表面能標繪在圖2中示出作為該分散分量為y截距和極性為線的斜率的線性函數。我們發現，矽樹脂具有較低的50的表面能比環氧樹脂和聚氨酯。這也可以看出，在分散和極性能量分量這是由一個因子2降低。,對於由掃描電子顯微鏡調查聚合物表面的地形，我們使用弗哈特 - 索恩利探測器，因為我們比在聚合物組合物的對比更感興趣的地形。以提高對比度地形我們傾斜樣品，將約3060。其結果是，相對
5、於環氧樹脂的矽樹脂和聚氨酯表面形貌是平滑和無缺陷和孔。圖3顯示了環氧樹脂978-1-4673-2240-9/12/ $31.002012 IEEE12635 int的SEM照片。彈簧研討會電子科技表面（EPO2）與來自樹脂成分的結晶化而出現它們的典型的皺紋和薄片。這種裂縫和空穴將聚合物與周圍組織增加有害水吸收之間的界面放大由於毛細吸入。,吸水性和溶解性,聚合物的吸水率總是取決於材料固有特性如擴散係數和初始含水量。通常，聚合物的水分吸收行為遵循菲克和非菲克擴散。據觀察，Fick定律是有效的具有一定的水分飽和水平更簡單聚合物網絡。環氧樹脂，然而，表現出非菲克行為16。期間擴散，吸收的水分子形成可逆
6、氫鍵與聚合物鏈的極性基團，只要特定的水濃度不超過。如果做不到這一點，缺陷發生在聚合物結構導致腫脹，化學反應，還原的機械強度和玻璃化轉變溫度17。作為分子擴散在聚合物中，殘留單體和反應產物可以溶解出來的物質。這就是所謂的水溶性，它是高度關注，如果分子和原子是有毒的人體。,圖4示出了聚合物質量的過程中實驗步驟水抽吸和乾燥步驟的相對變化。MED2被發現是最抵抗濕氣相比，其他的聚合物。CF1表現最差的性能。 圖.4.更改聚合物質量 的水在重力吸吮測 量的第二乾燥步驟。,結論,最後，矽氧烷尤其MED2似乎是最可靠的封裝微系統長期植入。由於它們的低表面能和更光滑的地形，更少的細胞和分子從體內流體可能會吸收
7、到該聚合物的表面上。此外，在聚合物表面缺陷更少使更加突出的保護功能。,參考文獻,1 Marschner, U. Grtz, H., Jettkant, B., Ruwisch, D.,Woldt, G., Fischer, W.-J., Glasbrummel, B., “Integration of a wireless lock-in measurement of hip prosthesis vibrations for loosing detection”, Sensors and Actuators A: Physical, Vol. 156, No. 1, 2009, pp. 14
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