压电马达和传动器优化医疗器械的性能 

    最近开发出的压电马达和传动器与传统的电磁(EM)马达相比具有诸多优势，能更好的
实现医疗器械应用中的精确位移，因此越来越受到医疗器械制造商的青睐。与 EM 马达相
比，它们的结构更紧凑，需要的电压更低，具有更高的扭矩且发热量更少。此外，它们的
反应时间更短，会出现磨损和需要维护的机械组件更少。它们还可在真空下工作，能够提
供比 EM

 

马达更精确的定位。

    改善医疗设备设计，优化其功能和性能受到了诸多关键因素的影响。包括新型机电器械
的研究、设计、建模、测试及 FDA 和 EU 批准及现有设计的变化整合。这些因素通常意味着
在设备投入批量生产前需要大规模的资金投入。在医疗器械的产品开发中应考虑的因素包
括：设备体积、操作速度、产热、便携性、静载荷或动载荷的处理、电源、测量系统、真空和非

 

磁性要求、传感器、机器控制、部件磨损和诊断。

    利用技术的技术制造出操作更优、成本更低且更高效的设备和器械是推动致力于产品
开发的医疗器械公司发展的关键。例如，近期高速激光扫描的进步推动了哈佛医学院一项
新型光学成像技术的发展，该技术被称为光学频域成像(OFDI)。它能够提供前所未有的超
详细的患者冠状动脉三维成像。OFDI 的操作同先前的产品光学相干断层扫描(OCT)相比提
升了数个等级，OCT 的诞生是源于 15

 

年前激光扫描的进步。

    

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正如激光扫描的优化已获得了广泛的应用一样，近期马达技术

特别是压电马达和

传动器的进步也带来了极大的影响。由于它们与传统 EM 马达相比在医疗设备设计方面展
现出了固有的优势，因此医疗器械制造商越来越多的选择使用压电马达和传动器代替产
同的电磁马达。压电器械已成功应用于各种医疗器械领域，包括超声发射器、人工受精、医
用纳微泵、微监测、手术器械、兼容 MRI 环境机器人、微剂量分液、细胞病理学中的细胞穿
透和细胞成像、医用材料处理（如装卸系统）、给药器械、三维扫描和应用于眼科学、皮肤

 

病学和整容学的激光束调整。

    

 

压电传动器

    压电传动器是一种固态传动器，当施加电场时，压电材料的形状会发生变化。它利用压

 

电陶瓷元件将电信号转化为机械能，相反也能将机械刺激转化为电信号。

    压电材料的使用可以追溯到 1881 年，当时 Pierre 和 Jacques Curie 观察到当石英晶体的

“

主轴受压，石英晶体可产生电场。压电这一术语源于希腊语 piezein”，意思是挤压或压力，

 

是施加于石英晶体上的压力产生的电力。

    压电陶瓷是由铁电材料和石英组成的。高纯度的铅、锆酸盐、钛酸盐(PZT)粉末经过加工、
挤压成型、烧制、形成电极和极化。极化是利用高电场使材料域沿主轴排列实现的。压电传
动器一般提供较小的位移，但能产生巨大的力量。微小位移是它们提供高精度移动的基础。
 

    对于长行程而言，多个传动器的良好排列或者使单个压电元件在共振频率下工作已证

 

明是可行的概念。这些类型的压力移动器械成为压电马达。