全球植入式医疗器械市场具有很大的竞争格局, 现在排名前五家公司在2015年占到了50% 以上的份额,预测到2018-2024年,这些公司, 包括约翰逊,史崔克公司, 美敦力股份公司, 由于创新以及快速引进新颖和更有效的产品, 并在几个关键的区域市场保持领先[5]。作为一个技术和研究密集型领域, 有严格的批准条例。未来几年,随着植入医疗科技的普及。全球需求也将会不断上升。
过多的因素正在促进医疗植入设备的全球消费。其中很大一部分人开始患上慢性健康疾病, 如关节炎和心血管问题, 以及牙科问题。尽管忙碌的生活方式、不健康的饮食习惯、缺乏体力活动以及日益增多的老年人口正在引发慢性健康疾病, 但越来越多的垃圾快餐的摄入导致了牙齿问题的增加。未来几年, 这些因素有望成为全球植入式医疗器械的高冲击驱动力。随着这些因素的增加, 一些先天性疾病的流行率上升, 对身体外观的意识的提高, 以及所谓的促进自尊,也被视为推动全球植入医疗器械市场的关键。研究表明, 由镍和铬等材料制成的植入物容易受到腐蚀, 会引发癌症。由钴合金制成的植入物因体内离子释放,会对人体健康构成危险。由于多种植入物引起的潜在健康问题, 病人更容易选择其他替代品。同时, 外科领域的巨大发展也会刺激消费者偏向那些风险小的手术。
此外, 医疗植入物的高昂费用以及对植入后感染的担忧, 可能会增加人体植入医疗器械的总体成本。现在的植入式医疗器械有两种方式:主动和被动。目前相对较自动化的可植入式医疗器械包括:心脏起搏器、心室纤维以及植入式视网膜等,须要能量供给才可以代替或提高某个器官的功能,或治愈某可怕的疾病。在当前情况之下,可植入式心脏起搏器目前正维持着许多心脏病患者的正常生活。
第二节 当前植入式医疗器械在无线电能传输上的展望
为了让无线电磁波能够更加的应用到医疗上,需要尽可能的将可植入医疗器械制作的十分细小,这样才可以植入到脑部或者心脏器官等部位。在这基础之上,我们才可以慢慢地去接解决体外随身携带线圈的不变性,以及在此之上稳定性也能很大程度的改善提高。
不过,话说医疗器械之外的方面,将这项技术应用到其它方面也并非遥不可及。例如将这类可植入式的医疗器械,植入人体的体内时,可以实时的收集生物体的健康状态数据,并显示报告出我们现在的状态。无线电能传输式的植入式医疗器械正越来越科技化,未来相信还会有许多以无线电能作为能源供应的仪器进入我们的生活当中。
第二章 无线电能传输在植入式医疗器械面临的挑战
第一节 目前植入式器械所面临的问题
长期可靠性不高。变压器设计的原理决定了变压器的传输是非常局限的。但是,当病人处于活跃状态时,体内的一部分很容易被错位或突然脱落;但是随着医疗器械植入人体的同时,医疗器械上的线圈也逐渐地开始慢慢嵌入导人们的皮肤深层下处。这两种状况都会招致能量效率下降甚至变得无效化,也不能保证长期稳定的传输。一旦植入器械出现脱落的状态,又要再进行二次拆卸手术,这对患者的生活而言,会造成极大的困扰。而且这种无线电能植入器械一旦上市,这种装置的价格必然不匪,这对一般家庭的经济承受能力是巨大的。
植入物非常低。5-10厘米的人体线圈直径为人工心脏功率的标准。由于需要稳定的能量传输,在人体内植入医疗器械的同时,还需要植入1-2块备用的电池,但是会引起植入部位的总体积比经皮电缆要大得多,除此之外,电池寿命仅为3-5年[6]。大量的局部元件、电缆和接头非常容易变得无效,进一步降低了医疗器械的稳定性无线传输。 无线传输电能医学应用及前景(2):http://www.chuibin.com/yixue/lunwen_206090.html