TWI804760B - 醫療裝置、穿戴式裝置、醫療裝置在透析系統中的用途、用於生產醫療裝置的處理 - Google Patents

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Abstract

本發明關於一種可印刷電子零件(1)，其包含塑膠基板(L1)，其中至少第一電子零件(E1)被施加到塑膠基板，其中第一電子零件(E1)包含乾燥導電油墨，其中塑膠基板選自聚碳酸酯、環烯烴共聚物、聚丙烯酸甲酯、聚丙烯，並且其中乾燥導電油墨包含銀和/或金，其中第一電子零件(E1)包含羽毛狀和/或曲折狀和/或螺旋狀截面。

Description

醫療裝置、穿戴式裝置、醫療裝置在透析系統中的用途、用於生產醫療裝置的處理
本發明關於一種包含塑膠基板的可印刷電子零件。
如今，幾乎在生活的所有領域中都使用電子裝置。通常，電子零件也用於多種用途。
電子零件尤其用於測量目的。
在醫學領域中-無論是用於診斷還是治療-都使用電子零件，尤其是用於測量目的。
例如，使用透析裝置的示例，可以解釋這種測量目的。
在透析期間-在此不限於特定形式的透析-可能需要或有必要測量和記錄某些參數。例如，可以記錄與 患者當前狀況有關的值以及功能性透析值。例如，可以記錄脈搏、血壓值(收縮壓、舒張壓)、氧飽和度等作為非侵入性可測量值的示例。同樣地，可以結合透析來測量流體的重量、數量、壓力、pH值、肌酐值等。
特別是對於特定於透析的值，已經在各個裝置上提供了感測器。但是，這樣做必須確保符合衛生要求。一方面，這可以藉由在每個患者之後對相關感測器進行消毒來實現，或者其中透過對感測器進行適當的設計，這種消毒是不必要的。
然而，在每個患者之後對透析裝置的零件進行消毒非常耗時。在過去，這種時間上的花費以患者為代價已經反覆導致降低衛生要求。因此，作為替代方案，開發了不再與要消毒的零件直接接觸的感測器。例如，這可以藉由其中將壓力感測器從外部施加到流體所流動通過的撓性零件上來實現。同樣地，例如，透過適當的泵設計可以藉由泵的作用來確定流過的流量。
然而，這種方法也有缺點。一個缺點是現在需要的感測器必須以相當高的精度記錄測量結果，因為現在測量是間接的，而不再是直接的。另一方面，必須根據感測器的特殊要求對設計進行調整，以防止錯誤的測量，例如，透過錯誤插入的流體連接。然而，這些設計措施也很昂貴。
在這種背景下，本發明的目的是提出允許提供電子零件的解決方案，該電子零件尤其用於測量目的，特別是用於醫學目的。
該目的透過包含塑膠基板的可印刷電子零件來實現，其中在塑膠基板上施加的是至少一種電子零件，其中電子零件包含乾燥導電油墨，其中塑膠基板選自包含以下的群組：聚碳酸酯、環烯烴共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯，其中乾燥導電油墨包含銀和/或金，並且其中電子零件具有羽毛狀和/或曲折狀和/或螺旋狀的截面。
該目的還藉由包含這種可印刷電子零件的醫療裝置來實現。
特別地，該目的是藉由一種穿戴式裝置實現的，該穿戴式裝置用於穿戴在身體上並且包含這種可印刷電子零件。
該目的還藉由一種生產這樣的可印刷電子零件的方法來實現，該方法包含以下步驟：獲得塑膠基板，將導電油墨施加到塑膠基板上，其中，導電油墨包含銀和/或金，並且將導電油墨乾燥。
其他有利實施例形成各個附屬請求項的標的、圖式和說明書。
1:可印刷電子零件
DS1:保護層
E1:第一電子零件
E2:第二電子零件
hE1:高度
hE2:高度
L1:塑膠基板
Uin:施加電壓
下面將參考圖式更詳細地解釋本發明。這裡
[圖1]示出了根據本發明實施例的形式的根據本發明 的可印刷電子零件的各個態樣的示意性截面圖。
[圖2-4、6]分別示出了根據本發明實施例的形式的根據本發明的可印刷電子零件的示意圖。
[圖5]示出了根據本發明實施例的形式的用於生產可印刷電子零件的示意性流程圖，以及[圖7]示出了根據本發明實施例的形式的，用於使用根據本發明的可印刷電子零件的等效電路圖。
下面將參考圖式更詳細地描述本發明。應當注意，將描述可以被單獨或組合使用的不同方面。這意味著，除非明確地描述為純替代，否則每個方面可以與本發明的實施例的不同形式一起使用。
而且，為了簡單起見，在下文中，始終僅將一個實體稱為規則。但是，除非明確說明本發明，否則本發明還可具有所討論的幾個實體。就此而言，詞語“一”和“一個”的使用應被理解為以一種簡單的實施例使用至少一個實體的指示。
如果下面描述了過程，除非上下文另外指出，則過程的各個階段可以以任何順序佈置和/或組合。此外，除非另有明確說明，否則這些過程可以相互組合。
通常，數值不應理解為精確值，而是包含+/-1%至+/-10%的公差。
在本發明的實施例的形式中，提供了可印刷 電子零件1。可印刷電子零件1包含塑膠基板L1。較佳地，塑膠基板L1是撓性的。因此，相對於其面積，塑膠基板是薄的，例如，2毫米以下。
至少一個第一電子零件E1被施加到塑膠基板L1上。為此，可以預先藉由電漿處理製備塑膠基板L1。
第一電子零件E1包含乾燥導電油墨。該導電油墨可以藉由合適的方法預先施加，合適的方法例如氣溶膠噴射印刷處理或噴墨印刷處理，此處僅作為示例列出。墨的例子是例如奈米顆粒墨。
塑膠基板L1是聚合物材料，其中生產過程對於本發明的以下描述並不重要。更特別地，塑膠基板L1選自包含聚碳酸酯、環烯烴共聚物、聚丙烯酸甲酯、聚丙烯的組。塑膠基板L1可以包含作為聚碳酸酯的實例的模克隆(Makrolon)®OD2015。
乾燥導電油墨包含金屬或合金。特別地，導電油墨包含銀和/或金和/或鎳和/或銅。較佳地，導電油墨包含銀。
第一電子零件E1也可以被理解為印刷電路結構。
藉由乾燥導電油墨(其也可以被多次施加並且可以作為預處理和/或後處理階段的標的)，形成至少一個導體截面或至少兩個電極。導體截面可以形成第一電子零件E1。第一電子零件E1可以例如，如圖2所示具有曲折狀和/或如圖3所示具有羽毛狀和/或如圖4所示具有螺旋形 截面或細長截面，其中不同的形狀可以相互組合。第一電子零件E1與純電子連接的不同之處在於，在環境條件的影響下，第一電子零件E1以電子性能形式的變化是可以測量的。換句話說，電阻和/或電容和/或電感率發生變化。例如，兩個羽毛狀的結構可以共同構成一個電容器(如圖6所示)。例如，曲折狀的結構(如圖2所示)和/或螺旋形截面(如圖4所示)可以，例如，承擔擴展測量條的功能。此外，所有形式還可以用作取決於溫度的電阻器。另外，例如，可以設置兩個電極，例如，可以利用兩個電極測量與電極接觸的流體的電阻/導電度值。
更特別地，第一電子零件E1可以設置在塑膠基板L1上，該塑膠基板L1包含環烯烴共聚物和含有銀的乾燥油墨。同樣地，第一電子零件E1可以設置在塑膠基板L1上，該塑膠基板L1包含環烯烴共聚物和含有金的乾燥油墨。第一電子零件E1也可以設置在塑膠基板L1上，該塑膠基板L1包含聚碳酸酯和包含銀的乾燥油墨。此外，第一電子零件E1可以設置在包含聚碳酸酯的塑膠基板L1和包含金的乾燥油墨上。
在本發明的實施例的一種形式中，電子零件E是感測器的一部分。例如，利用這樣的電子零件可以建立電阻測量橋，其中在環境影響的作用下評估與已知的相同零件相比的變化。一個例子是如圖7所示的惠斯通電橋。這樣，在施加電壓Uin的情況下，可以測量由於環境影響而引起的與電子零件E相關的變化作為電壓的變化。 為此，隨後可以對測量信號進行合適的模擬或數位處理，例如，藉由運算放大器和/或模數轉換器。
例如，以此方式可以提供膨脹感測器和/或溫度感測器和/或導電度感測器和/或壓力感測器和/或熱流量感測器。
在特別有利的實施例中，可印刷電子零件1是可生物相容的。換句話說，可印刷電子零件既可以佈置在身體上，也可以佈置在身體中，並且可以與供應給身體的流體接觸，而不會引起傷害身體的風險。
在另一個有利的實施例中，可印刷電子零件1是不可生物降解的，即，供應到身體的物質可以長時間接觸。以此方式，例如，可以將監視供應到身體的流體的穩定性的監視裝置或僅在使用流體時才需要的感測器裝置整合到容器或流體管線中，而不會發生損壞的危險或有害物質轉移到液體中的風險。另外，這種佈置還允許將可印刷電子零件1留在無菌區域中，透過該區域可以改善患者安全性。
在本發明的實施例的另一形式中，乾燥導電油墨覆蓋有保護層。一方面，可以提供這樣的保護層以防止對第一電子零件E1的不良影響，例如為防止某些氣體成分、水分、接觸提供保護。附加地或可替代地，也可以此方式提供針對不希望的物質的出現以及不希望的化學反應的保護。在多層裝置中，保護層也可以設置為不同層之間的絕緣體。例如，在圖1中，示出了分層系統，其中，在 塑膠基板L1上的具有一定高度hE1的第一高度中，設置了第一電子零件E1。至第一電子零件E1上施加保護層DS1，在其上又以一定高度hE2的第二高度設置第二電子零件E2(以類似於第一電子零件E1的方式生產)。這種“堆疊結構”可以繼續進行，從而可以靈活地選擇各個層的材料。例如，可以設想材料系統是相同的，即，第一電子零件E1和第二電子零件E2的材料是相同的和/或DS1和DS2的材料是相同或不同的。高度hE1和hE2也可以相同或不同。
在本發明的一種形式的實施例中，保護層以電絕緣的方式起作用，其中在保護層上施加至少一種另一個電子零件，其中所述另外的電子零件包含乾燥導電油墨，其中塑膠基板導電油墨選自聚碳酸酯、環烯烴共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯，其中乾燥導電油墨包含銀和/或金。
在本發明的一種形式的實施例中，塑膠基板L1包含紡織材料。紡織材料可以例如是編織的或非編織的。
如先前已經描述的，本發明還可以被設計為包含前述類型的可印刷電子零件1的醫療裝置。
根據本發明實施例的一種形式，醫療裝置具有流體管線，其中，被印刷的第一電子零件E1位於流體管線的內側，即，可印刷電子零件1可以直接測量流體的性質。這些可以是例如：物質的壓力或溫度或濃度。
根據本發明實施例的替代形式，醫療裝置包 含流體管線，其中，被印刷的第一電子零件E1位於流體管線的外側，即，可印刷電子零件1可以間接地透過流體管線壁測量流體的性質。這些可以是例如，壓力或溫度。另一方面，也有可能測量流體管線上的環境影響。
在本發明的實施例的形式中，醫療裝置是透析機的零件。例如，醫療產品可以是分析裝置的一部分，也可以是消耗品的一部分。消耗品的示例是透析器、透析器流體過濾器、撓性管、撓性管組、具有至少兩個流體通道的盒-特別是血液盒和/或透析液盒(例如，可以具有硬塑膠體)、流量感測器、罐、針頭連接區域(例如，包含血液套管和與其連接的軟管)、濃縮袋(例如包含碳酸氫鹽)、濾液袋、肝素袋、替代袋、透析液袋。更特別地，醫療產品還可以是透析裝置的拋棄式消耗品。
在本發明的另一實施例中，提供了一種穿戴式裝置，用於在身體上穿戴，該穿戴式裝置具有前述類型的可印刷電子零件1。穿戴式裝置本身可以穿戴在身上或穿戴式裝置位於相應的織物上。
例如，可印刷電子零件1可以被佈置在彈性帶上，使得該帶可以圍繞哺乳類的身體或身體的一部分傾斜並與其接觸。帶本身也可以用作塑膠基板L1。特別地，穿戴式裝置可以是例如用於測量生命參數(呼吸活動、脈搏、心臟活動、電位)的醫療裝置。
在不失一般性的前提下，根據本發明的可印刷電子零件可以用於透析系統或另一種治療/診斷系統。
所提出類型的可印刷電子零件1可以例如在以下作為示例描述的過程中生產。
由此，在階段100中製造(可選地預處理的)塑膠基板。
在階段200中，將導電油墨施加到塑膠基板L1上。導電油墨包含銀和/或金。較佳地，導電油墨包含銀。
然後，油墨被(主動或被動地)乾燥，即，溶劑被蒸發，並且在其他東西之間，剩下銀和/或金。
可選地，可以設想在完成生產之後，在階段500中將保護層施加到電子零件。例如，可以在完成可印刷電子零件1的生產之後施加保護層DS1。
在本發明的實施例的一種形式中，在將導電油墨施加到塑膠基板L1上之前，用電漿對塑膠基板進行預處理。如圖5所示，可以設想該預處理階段在塑膠基板的階段100中的獲得之前，用於階段200中或直接在階段100與階段200之間進行印刷。電漿預處理的階段例如，階段50可以選自低壓氧電漿和大氣電漿預處理。
在本發明的實施例的形式中，在階段200中藉由氣溶膠噴射印刷處理或噴墨印刷處理來施加導電油墨。
可以設想，例如，在階段350中，檢查是否已經達到期望的施加厚度。這可以藉由測量所產生的油墨施加量或藉由重複階段200和階段300預定的次數來完成， 預定的次數例如：5-10次，尤其是6次。
在可選階段400中，乾燥(上)油墨施加被燒結。在某些油墨的情況下，這樣的燒結過程可能是必要的，以便設定所需的導電度。特別地，燒結階段400可以選自熱燒結和/或光子燒結、雷射燒結、化學燒結。最好在低於130℃的溫度下進行熱燒結，例如進行120℃，其中通常可以藉由塑膠基板L1的性質來預定上限。雷射燒結處理允許位置選擇燒結，即，可以取決於位置來具體設定燒結和燒結程度，從而可以具體地影響第一電子零件E1、第二電子零件E2的特性。化學燒結可以例如透過隨後在溶液中進行處理來實現。例如，乾燥的(上)油墨應用可以在氯化鈉水溶液(0.9%)中保留特定的時間，例如：4個小時。
可以設想，例如，在階段450中，檢查是否已經實現了期望的燒結。這可以透過測量所產生的油墨施加量或藉由重複階段400預定的次數來完成，預定的次數例如：5-10次，尤其是6次。
應當注意，可以在時間上並行地、在時間上重疊地或在時間上不重疊地執行不同性質的幾個燒結階段。例如，可以首先設想一個熱燒結階段，然後進行一個化學燒結階段。
在本發明的一種形式的實施例中，在施加到塑膠基板L1上時，導電油墨包含按重量計至少10%的金屬部分和至少一種溶劑。特別地，導電油墨105包含金或30%，…40%，…50%的銀。在本發明的實施例的形式 中，油墨包含溶劑，特別是醇，更特別是乙二醇，即，在實施例的形式中，油墨可以是奈米粒子金屬油墨。
在根據本發明的方法的實施例的特別有利的形式中，藉由氣溶膠噴射印刷處理將具有30%重量的銀和乙二醇作為溶劑的奈米粒子銀油墨施加到先前已經進行了電漿預處理的聚碳酸酯或COC的基板上，然後進行了光子燒結。另外，在該實施例的這種特別有利的形式中，化學燒結在光子燒結之後進行，例如，使印刷的電子零件與氯化鈉溶液接觸。這種形式的實施例的優點在於，可以實現印刷的電子零件的特別高的導電度值。
在根據本發明的方法的實施例的另一個特別有利的形式中，藉由氣溶膠噴射法將具有40%重量部分的銀油墨施加到先前已經電漿預處理的聚碳酸酯或COC的基板上。在實施例的這種特別有利的形式中，施加三層油墨，然後進行光子燒結。這種形式的實施例的優點在於，可以實現印刷的電子零件的特別高的導電度值。
在本發明的實施例的形式中，可印刷電子零件是用包含金的油墨生產的，並且例如用於流體管線的內部中。
1:可印刷電子零件
DS1:保護層
E1:第一電子零件
E2:第二電子零件
L1:塑膠基板

Claims (18)

  1. 一種醫療裝置，包含可印刷電子零件(1)，該可印刷電子零件(1)包含塑膠基板(L1)，其中至少一個電子零件(E)被施加到該塑膠基板(L1)，其中該電子零件(E)包含乾燥導電油墨，其中該塑膠基板為選自包含聚碳酸酯、環烯烴共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯的群組，並且其中該乾燥導電油墨包含銀和金中的至少一個，其中該電子零件(E)包含至少一個導體截面或至少兩個電極，其中該醫療裝置包含流體管線，其中該可印刷電子零件位於該流體管線的外部上，其中該乾燥導電油墨被覆蓋有保護層，並且其中該保護層具有絕緣作用，其中，在該保護層上被施加了另一個電子零件(E2)，其中，該另一個電子零件(E2)包含乾燥導電油墨。
  2. 根據請求項1之醫療裝置，其中該電子零件(E)是選自膨脹感測器、溫度感測器、導電度感測器、壓力感測器和熱流量感測器的元件的一部分。
  3. 根據請求項1或2之醫療裝置，其中該電子零件是電阻器。
  4. 根據請求項1之醫療裝置，其中該可印刷電子零件是生物相容的。
  5. 根據請求項1之醫療裝置，其中該可印刷電子零件不是可生物降解的。
  6. 根據請求項1之醫療裝置，其中該醫療裝 置是透析裝置的零件。
  7. 根據請求項1之醫療裝置，其中該醫療裝置是透析裝置的拋棄式消耗零件。
  8. 一種穿戴式裝置，用於在身體上穿戴包含根據請求項1至7中的任一項之醫療裝置。
  9. 根據請求項8之穿戴式裝置，其中該可印刷電子零件被佈置在彈性帶上，使得該彈性帶可以圍繞哺乳類的身體或身體的一部分被傾斜並與其接觸。
  10. 一種根據請求項1至7中任一項之醫療裝置在透析系統中的用途。
  11. 一種用於生產根據請求項1至7中的任一項之醫療裝置的處理，包含以下階段：‧獲得(100)塑膠基板(L1)；‧將導電油墨施加(200)到該塑膠基板(L1)上，其中該導電油墨包含銀和金中的至少一個；並且‧將該導電油墨乾燥(300)。
  12. 根據請求項11之處理，其中在該乾燥階段之後，發生施加(500)保護層的階段。
  13. 根據請求項11或12之處理，其中該導電油墨藉由氣溶膠噴射印刷處理或噴墨印刷處理而被施加。
  14. 根據請求項11之處理，其中在將該導電油墨施加到該塑膠基板(L1)上之前，預先對該塑膠基板(L1)進行電漿預處理(50)。
  15. 根據請求項11之處理，其中在另一階段 (400)之前該乾燥油墨被燒結。
  16. 根據請求項15之處理，其中該燒結階段(400)選自熱燒結、光子燒結、雷射燒結、化學燒結以及熱和光子燒結的組合。
  17. 根據請求項11之處理，其中在施加到該塑膠基板(L1)上時，該導電油墨包含按重量計至少10%的金屬部分和至少一種溶劑。
  18. 根據請求項17之處理，其中該溶劑包含醇，特別是乙二醇。
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