美敦力PillCam SB3:胶囊内窥镜的包装
约翰•斯科特•托马斯
内窥镜检查是一种使用相机检查身体内部的医疗程序。常规内窥镜通常用于消化道成像，它使用一根管子通过口腔插入(用于检查食管或胃)或消化道下部(用于检查大肠和肠道下部)。
然而，小肠存在一个问题，因为它很难进入。在这种情况下，首选的检查技术是胶囊内窥镜;病人吞下一颗自给自足的药丸。它包含一个小型摄像头、照明源、电池和一个无线发射器，可以将图像数据发送到体外的接收器。小肠内窥镜检查用于检测克罗恩病、胃肠道出血、炎症性肠病和肿瘤(癌症)。
胶囊内窥镜的行业领导者是美敦力旗下的Given Imaging，总部位于以色列的Yokneam。Given Imaging成立于1998年，开发了许多原始胶囊内窥镜。2014年，Covidien(泰科的分拆公司)以8.6亿美元的价格收购了它，2015年，Covidien又被美敦力收购。
TechInsights介绍了旗舰内窥镜PillCam SB3 (SB for Small Bowel, SB3于2013年推出)的包装技术。本产品的包装和光学设计要求不同寻常。所有材料都必须是生物惰性的，包括金属和电池。包装的塑料外观必须抵抗极端酸性Ph值(Ph值2-8)，由于酸存在于GI轨道。透镜光学必须具有较长的对焦深度，因为必须以高分辨率成像的距离范围很广(从2-20毫米)。视野一定要宽，这样当胶囊蜿蜒通过胃肠道轨迹时，就不会遗漏小肠的任何区域。最后，来自塑料圆顶的内部反射是一个重大问题，用于照亮肠道的led会反射回摄像机镜头，产生不受欢迎的伪影。
图1:PillCam SB3打开，显示成象器和四个照明led。
图1显示了打开PillCam SB3，暴露出成像仪和四个照明led。镜头堆和塑料保护罩在图的左侧。胶囊的主体包含两个具有生物相容性的SR 927 MuRata系列堆叠电池(每个1.55 V)以及射频发射机和天线。该模块长26毫米，直径11毫米，重3克。有四个照明led(大概是白光，因为传感器检测红、绿、蓝频率)。相机的帧率是2.6帧/秒(可以变化)。
图2:PillCam SB3成像仪平面视图，识别出边缘密封和粘合球。
从俯视图(图2)可以看到一个正方形的模具，有四个led(每个边缘外一个)和圆形PWB上的四个无源组件。图像传感器似乎是Aptina CIS(模具标记未被识别)，在320 x 320像素阵列上有5.6毫米间距。使用28个键合垫将设备连接到PWB背面的焊锡球上。阵列上的拜耳滤色器模式用于颜色识别。
图3:带塑料圆顶的PillCam SB3的横截面。
该设备的横截面(参考图3)显示了透镜堆栈和led封装在塑料外壳中。三个固定聚焦结构的塑料透镜用于感知156度视野内的光线。这种宽的光学角度是必需的，这样就不会漏掉肠道的任何区域，因为药丸凸轮在通过肠道时必须经常改变方向。请注意，PillCam不适用于大肠检查，因为在较大直径的肠道中可能会发生翻滚(胶囊翻转)。为了解决这个问题，美敦力的其他胶囊都有两个摄像头，两端各一个。另一个重大挑战是LED光线从塑料穹顶反射到相机的内部反射。图3中显示了一个使用黄色光线的示例。为了减少这种影响，似乎在穹顶内部的关键区域放置了吸光层。
图4:PillCam SB3成像仪的横截面，电触点包裹在模具边缘，以焊接背面的键合。
为了减少成像器的横向尺寸，不使用线键。如图4所示，图像传感器顶部的键合垫延伸到模具边缘，在那里它们连接到重新分配层(RDL)，该层将传感器与PWB后面的焊接球电连接。焊料球使用生物惰性无铅合金锡，银，铜。使用22个焊锡球。套餐频道将医疗设备作为其订阅的一部分;有关PillCam SB3的更多详细信息，请参阅PKG-2204-806报告。
