Dies ist eine interessante Entwicklung in der Welt der gedruckten Elektronik, die von Prof. Ana Claudia Arias von der University of California Berkeley auf der ePrint Swiss Konferenz vor einigen Wochen in Buchs, Schweiz, vorgestellt wurde. Diese Technologie wird nun von InkSpace Imaging vermarktet.
Wie auf der ersten Folie gezeigt, besteht die Grundlage dieser Technologie aus Spulen, die aus einer Drahtschleife (Induktivität) und vier Kondensatoren bestehen, von denen zwei zur Anpassung der HF-Leistung der MRT und zwei zur Abstimmung auf die Hautfrequenz verwendet werden. Das derzeitige, nicht gedruckte Herstellungsverfahren für kommerzielle Spulen basiert auf hochwertigen elektronischen Komponenten wie Porzellankondensatoren, dicken Kupferleiterbahnen (etwa 75 um) und verlustarmen Substraten (z. B. 75 μm dickes verlustarmes Pyralux AP-Substrat).
Die Herausforderung bei der derzeitigen Technologie besteht darin, dass die aktuellen Spulenanordnungen für Erwachsene gemacht sind, wie in Folie zwei gezeigt. Daher passen sie sich nicht gut an die Konturen des pädiatrischen Körpers an. Diese Fehlanpassung führt zu zusätzlichen Unannehmlichkeiten für Babys, die einmal pro Woche einer MRT-Untersuchung unterzogen werden müssen, da die MRT die sicherste Option ist, da sie den Patienten keiner ionisierenden Strahlung aussetzt. Darüber hinaus bedeutet die schlechte physische Passform auch ein schlechtes Signal-Rausch-Verhältnis, was bedeutet, dass lange Scanzeiten (z. B. 2 Stunden) erforderlich sind, um Bilder mit ausreichender Auflösung zu erhalten (Anmerkung: typische Belichtungszeiten für Erwachsene sind 20-30 Minuten). Dies macht es insbesondere für pädiatrische Patienten sehr schwierig, die möglicherweise sediert werden müssen, um Bewegungsartefakte zu vermeiden.
Diese Spulenstrukturen können auf flexible Substrate gedruckt werden, so dass die Spulenanordnung den Konturen des Körpers des pädiatrischen Patienten genau folgen kann. Folie drei zeigt auch, wie dies erreicht werden könnte. Bei einem Entwurf bestand die Struktur aus siebgedruckter Ag-Paste mit mikrometergroßen Partikeln, Dielektrikum (UV-härtbares Harz + BaTiO3), Ag-Paste (30um Siebdruck) auf einem 75-um-PET-Substrat. Hier
In einem verbesserten neuen Design, das den Herstellungsprozess vereinfacht, wird das PET-Substrat durch ein 75-um-PEEK ersetzt, das selbst als Dielektrikum dient. So werden auf jeder Seite zwei Ag-Pasten gedruckt. Hier ist es nicht erforderlich, die dielektrische Schicht (UV-härtbares Harz + BaTiO3-Tinte) zu drucken und zu härten (UV + Wärme).
In allen Fällen wird der Siebdruck eingesetzt, weil dicke Schichten mit hoher Leitfähigkeit großflächig und kostengünstig gedruckt werden müssen.
Nun stellt sich die Frage, wie dieses gedruckte Spulensystem funktioniert? Der Q-Faktor ist eine wichtige Kennzahl. Der Q-Faktor für die Standardtechnologie ist jedoch auf den ersten Blick viel höher als bei der gedruckten Version (400 gegenüber 25?). Wenn jedoch die nicht bedruckte Spule mit dem Körper in Kontakt kommt, führt die Kopplung zu einem enormen Verlust des Q-Faktors, wodurch sich der Abstand zwischen der bedruckten und der nicht bedruckten Version verringert.
Außerdem kommt jetzt der entscheidende Vorteil der gedruckten Lösungen ins Spiel: die Flexibilität. Das bedeutet, dass sie viel näher am Körper des Babys sitzen kann. Wie in Folie 4 gezeigt, sinkt das relative SNR (Signal-Rausch-Verhältnis) mit zunehmendem Abstand zum Körper! Das bedeutet, dass die Lösung, die näher am Körper sitzt - auch wenn sie einen niedrigeren Q-Faktor hat - eine bessere Leistung bieten kann!!!
Dies ist eine wunderbare und clevere Lösung, die ein echtes Problem mit den Hauptvorteilen und einzigartigen Wertvorschlägen der gedruckten flexiblen Elektronik löst
Die Ergebnisse dieser Studie wurden hier veröffentlicht https://www.nature.com/articles/ncomms10839
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