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用于醫(yī)療設(shè)備的電路檢查器

2021-11-22

在醫(yī)療行業(yè)，各種設(shè)備都需要高度可靠的電子元件——從診斷系統(tǒng)，如磁共振成像 (MRI) 機(jī)器，到治療患者的植入式設(shè)備，如心臟起搏器和植入式心律轉(zhuǎn)復(fù)除顫器 (ICD) ）。

雖然從表面上看，診斷設(shè)備和可植入設(shè)備有很大不同，但從事這些設(shè)備的電氣工程師面臨著許多相同的普遍挑戰(zhàn)。其中包括選擇專為終身可靠性設(shè)計的故障安全電子元件，并確保供應(yīng)商合作伙伴能夠滿足行業(yè)特定標(biāo)準(zhǔn)。

無論是什么設(shè)備，如果這些問題不是最重要的，并且使用的組件不是專門為醫(yī)療應(yīng)用設(shè)計的，則可能需要進(jìn)行侵入性手術(shù)才能修復(fù)的可植入設(shè)備的維修費(fèi)用高昂或發(fā)生災(zāi)難性故障。

高可靠性組件

醫(yī)療器械制造商受機(jī)構(gòu)的監(jiān)管，以保持最高水平的可靠性。雖然這些組織的目的是制定標(biāo)準(zhǔn)以確保醫(yī)療設(shè)備保持最高水平的可靠性，但負(fù)擔(dān)不應(yīng)僅僅落在醫(yī)療設(shè)備設(shè)計者身上。

相反，設(shè)備設(shè)計人員應(yīng)確保他們?yōu)槎鄬犹沾呻娙萜?(MLCC)、單層電容器和微調(diào)器等組件選擇的供應(yīng)商也滿足對這些設(shè)備的設(shè)計、開發(fā)和制造的嚴(yán)格控制。電容器。

例如，開發(fā)需要在高壓下工作的設(shè)備，例如工作在600V或900V的ICD，需要設(shè)計和測試組件以承受遠(yuǎn)高于設(shè)備典型工作電壓的電壓。醫(yī)療設(shè)備設(shè)計人員需要讓供應(yīng)商參與元件選擇的討論，并對電壓要求完全透明。

此外，為了保證可靠性，設(shè)計人員應(yīng)確保供應(yīng)商在升高的電壓和溫度水平下進(jìn)行老化測試，并且所有組件都經(jīng)過100%電氣測試和目視檢查，以符合嚴(yán)格的性能標(biāo)準(zhǔn)。

MRI 設(shè)備中的組件

MRI 機(jī)器和其中使用的所有醫(yī)療設(shè)備（例如患者監(jiān)護(hù)設(shè)備）需要特殊的可靠性考慮。醫(yī)療設(shè)備設(shè)計人員在使用MRI機(jī)器時遇到的最大問題之一是機(jī)器內(nèi)部或周圍使用的所有組件都不能表現(xiàn)出任何磁性。這是具有挑戰(zhàn)性的，因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)MLCC可能包含由鎳制成的賤金屬電極，或者電介質(zhì)和電極可能使用鎳阻擋層來防止端子處的焊料浸出——但鎳是鐵磁性的。

為了創(chuàng)建可靠且穩(wěn)定的非磁性MLCC端接，供應(yīng)商可以使用的材料有限。兩個推薦選項(xiàng)包括銀鈀 (AgPd) 燒結(jié)終端或銅阻擋層。雖然AgPd端接是一個不錯的選擇，但它容易發(fā)生焊料浸出，從而導(dǎo)致性能問題。另一方面，銅屏障不會有焊料浸出的問題，但它可能容易氧化和腐蝕。然而，它與無鉛和傳統(tǒng)焊接選項(xiàng)兼容，并且也比AgPd便宜。

消除磁性的另一個必要條件是在陶瓷電介質(zhì)中使用非磁性摻雜劑或添加劑。可以使用不同的元素組合來創(chuàng)建正確的介電特性并消除磁性，但這會限制可用的電容范圍。

無論正在設(shè)計何種類型的醫(yī)療設(shè)備，每一代都可能變得更小、功能更強(qiáng)大。這并不會改變設(shè)備設(shè)計人員滿足要求和法規(guī)以確保設(shè)備保持終生可靠性的需求。

從長遠(yuǎn)來看，為確保選定的電子元件不會導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)問題，設(shè)計人員最好在設(shè)計過程開始時咨詢專業(yè)元件制造商。已經(jīng)熟悉處理高可靠性、高溫和高頻應(yīng)用帶來的復(fù)雜性的供應(yīng)商有能力提供電子構(gòu)建模塊，以確保任何醫(yī)療設(shè)備都能經(jīng)久耐用。

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