隨著醫(yī)療器械制造業(yè)持續(xù)小型化，微型壓電陶瓷迎來了新機(jī)遇。PI Ceramic作為PI集團(tuán)的壓電陶瓷事業(yè)部，憑借其在壓電陶瓷小型化及部件設(shè)計(jì)與制造的深厚經(jīng)驗(yàn)，精通傳統(tǒng)干壓以及多層流延工藝，為行業(yè)提供了技術(shù)精湛的產(chǎn)品。

　　可生產(chǎn)外徑尺寸小于1 mm的壓電陶瓷部件。這些微型壓電陶瓷元件可廣泛應(yīng)用于新型掃描式導(dǎo)管內(nèi)窺鏡、微計(jì)量調(diào)節(jié)、血管內(nèi)鈣化消融、RDN(腎動(dòng)脈交感神經(jīng)消融)和用于調(diào)節(jié)眼內(nèi)壓的有源植入裝置中。為了適應(yīng)客戶多種應(yīng)用需要，PI提供全方位的定制服務(wù)，涵蓋設(shè)計(jì)定制、材料挑選(含無鉛選擇)以及多種幾何構(gòu)型，包括圓片、方片、管狀、球狀以及符合OEM客戶特定要求的定制形狀。

　　用于掃描式導(dǎo)管內(nèi)窺鏡(SFE)的小型壓電陶瓷管

　　PI Ceramic能夠制造標(biāo)準(zhǔn)直徑小于0.8 mm、公差嚴(yán)格控制在50 μm范圍的小型壓電陶瓷管。這些小型壓電陶瓷管主要用于內(nèi)窺鏡等醫(yī)療儀器。例如，壓電陶瓷管可實(shí)現(xiàn)徑向和軸向偏轉(zhuǎn)，配備分區(qū)電極時(shí)，還能在XY平面上進(jìn)行掃描運(yùn)動(dòng)。

　　最新設(shè)計(jì)的掃描式纖維內(nèi)窺鏡或掃描式導(dǎo)管內(nèi)窺鏡(SFE)，僅通過1 mm直徑就能實(shí)現(xiàn)大范圍全彩成像。這些小型內(nèi)窺鏡不僅能為微創(chuàng)手術(shù)提供高清激光視頻圖像，還為新興的生物技術(shù)應(yīng)用開啟了新的可能性。 其工作原理是將分區(qū)小型管與穿過該管的單模光纖粘合在一起。 在諧振模式下操作壓電陶瓷管，通過控制X軸和Y軸之間的電壓大小從而控制相對(duì)位移量，進(jìn)而可實(shí)現(xiàn)螺旋掃描，生成螺旋掃描圖案。針對(duì)特定應(yīng)用設(shè)計(jì)的壓電陶瓷管尺寸極小，特殊尺寸可實(shí)現(xiàn)外徑0.45 mm，內(nèi)徑0.2mm，長(zhǎng)度5 mm，且驅(qū)動(dòng)功率非常低(在20 V工作電壓下為5.5 mW)。對(duì)于需要更大掃描角度和掃描面積的應(yīng)用，我們還可提供小型化彎曲型壓電雙晶片。

　　用于多層壓電陶瓷制造的流延設(shè)備

　　小型壓電陶瓷管可以利用>>逆壓電效應(yīng)實(shí)現(xiàn)超快運(yùn)動(dòng)，使SFE中的光纖在5到12千赫茲的機(jī)械諧振中振蕩。這導(dǎo)致用RGB激光掃描照明平面?？梢詫?duì)徑向振動(dòng)移動(dòng)進(jìn)行建模，使得光纖在操作期間(例如以螺旋掃描圖樣或以利薩如圖形)移動(dòng)。在SFE操作期間施加的電壓很低，因?yàn)楣軤顗弘娞沾纱賱?dòng)器在電氣上相當(dāng)于一個(gè)小電容器——在典型操作中，電壓低于50伏。彎曲型促動(dòng)器也可以實(shí)現(xiàn)類似的掃描應(yīng)用，即使在最小表面積的情況下也能實(shí)現(xiàn)相對(duì)較大的偏轉(zhuǎn)。

　　諧振單模光纖由小型管狀壓電陶瓷促動(dòng)器驅(qū)動(dòng)

　　用于微劑量泵和納米泵的小型壓電陶瓷板

　　小型壓電陶瓷換能器板可用作微劑量泵和納米劑量泵的驅(qū)動(dòng)元件。由于壓電陶瓷元件幾乎可以瞬間對(duì)驅(qū)動(dòng)信號(hào)變化做出反應(yīng)，盡管體積小巧，也能實(shí)現(xiàn)高頻泵送和較大的流量。通過調(diào)整驅(qū)動(dòng)信號(hào)幅度，可準(zhǔn)確控制泵送行程，從而實(shí)現(xiàn)劑量的精準(zhǔn)控制。

　　壓電陶瓷部件的生產(chǎn)

　　Fraunhofer微系統(tǒng)與固態(tài)技術(shù)研究所(EMFT)的科研人員正致力于開發(fā)一種有源植入裝置，用以調(diào)控眼內(nèi)壓。該植入裝置融合了微型泵系統(tǒng)、基于傳感器的泵控制機(jī)制、集成式無線充電電池以及數(shù)據(jù)傳輸模塊。該植入裝置能夠直接應(yīng)用于眼球。微型泵的驅(qū)動(dòng)力來自于直接應(yīng)用于硅基底上的壓電陶瓷換能器盤。這種設(shè)計(jì)不僅可以非常精密地生成所需的運(yùn)動(dòng)，還可以很容易地適應(yīng)應(yīng)用環(huán)境。通過精密的控制系統(tǒng)，即便在背壓條件下，也可以通過調(diào)節(jié)壓電陶瓷換能器的頻率或幅度來實(shí)現(xiàn)所需的治療輸送率。這款眼部植入裝置的泵最高輸送速率為每秒30微升，能夠依據(jù)不同的癥狀需求，進(jìn)行眼睛濕潤或房水排出。

　　微流體

　　微流體是醫(yī)療技術(shù)的未來技術(shù)，為診斷和治療學(xué)的進(jìn)步提供了基礎(chǔ)，并為PI Ceramic開辟了巨大的增長(zhǎng)前景。微流體技術(shù)徹底改變了生物技術(shù)或化學(xué)等領(lǐng)域，并實(shí)現(xiàn)了精確的分析、診斷和治療。壓電陶瓷材料的集成是微流體創(chuàng)新的核心。

　　使用壓電陶瓷管毛細(xì)管實(shí)現(xiàn)精確的液滴生成壓電微型泵

　　微型隔膜泵需要能夠提供持續(xù)流量并支持可變流速的緊湊型驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。由于每個(gè)循環(huán)泵送的流體體積較小，意味著要達(dá)到高流速，必須保證循環(huán)速率達(dá)到數(shù)千赫茲。圓片型壓電陶瓷可直接安裝在隔膜上，以使其實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向。如果隔膜或活塞直接與壓電陶瓷片耦合，則可以產(chǎn)生更大的泵送范圍或泵送力。

　　利用納米分注器實(shí)現(xiàn)精確滴定

　　納升或皮升滴定設(shè)備所采用的驅(qū)動(dòng)器必須以最高可達(dá)數(shù)KHz的頻率運(yùn)行，并產(chǎn)生生成微小液滴所需要的動(dòng)能，避免出現(xiàn)后續(xù)滴落、霧化或形成衛(wèi)星液滴。壓電陶瓷是這一應(yīng)用的理想選擇：此類壓電陶瓷可直接開關(guān)閥門，也可借助合閘彈簧或柔性管控制排量。

　　用于房顫治療的壓電超聲換能器

　　Healium Medical研發(fā)了一款用于房顫(AF)治療的非接觸式引導(dǎo)消融系統(tǒng)。該公司利用經(jīng)導(dǎo)管超聲技術(shù)，能夠迅速實(shí)現(xiàn)對(duì)肺靜脈的非接觸式環(huán)繞隔離，并提供病變形成的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。這一系統(tǒng)旨在提升治療效率，簡(jiǎn)化治療流程，并縮短治療時(shí)間。Healium Medical的技術(shù)突破了傳統(tǒng)AF消融技術(shù)的限制，通過實(shí)現(xiàn)無組織接觸和無間隙的消融方式，以及病變效果的實(shí)時(shí)評(píng)估，提供了一種更優(yōu)的治療方案。其非接觸式引導(dǎo)消融技術(shù)利用超聲能量，精準(zhǔn)傳遞和監(jiān)控所需的能量，確保安全且迅速地圍繞肺靜脈形成治療性病變。它是通過小型壓電陶瓷集成到球囊導(dǎo)管中，壓電陶瓷工作產(chǎn)生的特定頻率的沖擊波定向輸送至鈣化部位，利用間歇脈沖的機(jī)械能釋放，以局部高效的震蕩形式，對(duì)血管內(nèi)的鈣化結(jié)構(gòu)進(jìn)行“敲打”，最終使它碎裂，從而打開血管的“緊箍咒”，使血管擴(kuò)張開。該技術(shù)的實(shí)現(xiàn)依賴于PI Ceramic提供的壓電超聲換能器。

　　非接觸式引導(dǎo)消融技術(shù)利用超聲能量，精準(zhǔn)傳遞和監(jiān)控所需的能量，確保安全且迅速地圍繞肺靜脈形成治療性病變(圖片來源：Healium Medical)