Контурные шашки для медицинских устройств
Sep 22,2021
В медицинской промышленности очень надежные электронные компоненты необходимы для различных устройств - от систем, которые диагностируют, такие как машины магнитных резонансных визуализации (MRI), к имплантируемым устройствам, которые лечат пациентов, таких как кардиостимуляторы и имплантируемые сердечно-дефибрилляторы Cardioverter (ICD ).
Рентгенография грудной клетки или рентгеновское изображение человеческого груди с кардиостимулятором или кардиостимуляторами сердца для контроля сердца в аритмии пациента. Проверьте концепцию.
В то время как на поверхности, диагностическое оборудование и имплантируемые устройства совсем разные, электрические инженеры, работающие на этих устройствах, долятся много тех же общих проблем. К ним относятся выбор электронных компонентов с ограниченными возможностями, предназначенные для надежности пожизненности, а также обеспечение партнеров по поставщикам может соответствовать отраслевым стандартам.
Независимо от устройства, если эти проблемы не являются верхней частью и компонентом, который конкретно не предназначен для медицинских приложений, не может быть дорогой ремонт или катастрофический недостаток имплантируемого устройства, который может потребовать инвазивной хирургии, чтобы восстановить его.
Компоненты высокой надежности
Производители медицинских устройств регулируются такими агентствами, как организация международных стандартов и администрация по продовольствию и лекарствам США, в целях поддержания высочайшего уровня надежности. Хотя цель этих организаций состоит в том, чтобы установить стандарты для обеспечения медицинских устройств, поддерживающих высочайший уровень надежности, бремя не должно падать исключительно на дизайнеров медицинских устройств.
Вместо этого дизайнеры устройства должны убедиться, что жесткие элементы управления, размещенные на них для дизайна, разработки и изготовления этих устройств, также выполняются поставщиками, которые они выбирают для компонентов, таких как многослойные керамические конденсаторы (MLCCS), однослойные конденсаторы и триммер Конденсаторы.
Например, разработка устройства, которое необходимо функционировать при высоких напряжениях, таких как ICD, который работает на 600 В или 900 В, компоненты должны быть разработаны и протестированы, чтобы выдерживать напряжения намного выше, чем типичные рабочие напряжения устройства. Дизайнер медицинского устройства должен привлекать поставщиков в обсуждениях на выборе компонентов и быть полностью прозрачным с требованиями напряжения.
Кроме того, для защиты надежности, дизайнер должен быть уверен, что поставщик выполняет тесты сжигания при повышенном уровне напряжения и температуры, и что все компоненты на 100% электрически тестируются и визуально проверяются, чтобы соответствовать строгим критериям эффективности.
Регулирующие проблемы
В дополнение к предотвращению отказа устройства, выбрав поставщик, предназначенный для предоставления компонентов высокой надежности для медицинской промышленности, дизайнеры медицинских устройств должны быть уверены, что электронные компоненты, которые они используют, соответствуют различным спецификациям отрасли. Две основные спецификации для большинства медицинских компонентов являются MIL-PRF-55681 и MIL-PRF-123.
По сути, MIL-PRF-55681 - это спецификация, наиболее широко используемая в области медицинских имплантируемых устройств. Он определяет стабильный диэлектрик Mid-K, обозначенный как BX. Спецификация MIL-PRF-123 охватывает общие требования к высокой надежности, общего назначения (BX и BR-диэлектрических вариантов) и температурных фиксированных конденсаторов (BP и Bg) керамических диэлектрических диэлектрических диэлектрических диэлектрических диэлектрических диэлектрических диэлектрических диэлектрических диэлектрических и поверхностей.
А также тщательное понимание этих двух стандартов, и любые другие, которые могут потребоваться для конкретного применения, поставщик нуждается в процессах на месте для операций, тестирования и обеспечения качества. Это также необходимо предоставить документацию, такие как рисунки управления источниками (SCD), которые регулируют каждый аспект прилагаемых компонентов. Это критический, но иногда упускается из виду, часть процесса проектирования. SCDS предоставляют техническое описание, квалификацию и критерии приемки для доставки специализированных компонентов для критических приложений. Этот тип документации может облегчить дизайнерам устройств для обеспечения соблюдения соответствующих стандартов и норм, таких как MIL-PRF-55681 и MIL-PRF-123.
EMI в имплантируемых устройствах
Помимо этих общих вещных соображений для надежности, существуют некоторые дополнительные проблемы с применением для медицинской электроники.
Например, сегодня существует много источников проведенных и излучаемых электромагнитных помех (EMI), которые могут потенциально нарушить функцию имплантируемых медицинских устройств. Это может включать в себя выброс с ритма кардиостимулятора или заставить ICD ложно чувствовать нерегулярное сердцебиение, посылая шок, который не нужен.
Чтобы устранить EMI и уменьшить эти риски, дизайнеры медицинских устройств могут использовать фильтр проходного устройства, изготовленный из многослойной плоский массив или дискоидальный конденсатор. Эти проходные фильтры используются в точке соединения, чтобы обеспечить устранение нежелательных шумов, таких как EMI, предотвращает такие проблемы, как напряженные напряжения.
Этот метод фильтрации EMI включает в себя конденсатор, в форме пончика с ведущими, которые несут сигналы, которые проходят прямо через конденсатор. Экстерьер конденсатора прикреплен к экрану EMI, который образует клетку Faraday вокруг защищенной цепи. С помощью этих фильтров, установленных в стенке клетки Фарадей, любые входящие или исходящие кабели пройдут через фильтры, которые будут отфильтровать высокочастотные проводимые помехи, в то время как клетки Faraday защищают от радиусных помех (рисунок 1).
Горизонтальные электроды в конденсаторе выступают в качестве расширений к стене клетки Фарадей, которые могут привести к превосходной высокочастотной производительности. Отфильтрованные подачи имеют низкую эквивалентную резистентность ряда и эквивалентную серийную индуктивность и могут быть герметически запечатаны, а не герметизированы смолой. Эти фильтры предназначены для высоко или низковольтных устройств.
Компоненты в МРТ ОБОРУДОВАНИЕ
MRI Machines и все медицинское оборудование, используемые в них, такие как устройства мониторинга пациентов, требуют особых соображений надежности. Одним из самых больших проблем, которые являются дизайнерами медицинских устройств, работающих в MRI Machines, заключается в том, что все компоненты, используемые в машине или вокруг или вокруг машины, не могут демонстрировать какой-либо магнетизм. Это сложно, поскольку стандартный MLCC может содержать базовый металлический электрод из никеля, или диэлектрический и электрод может использовать отделку барьерной забивной, для предотвращения выщелачивания припоя при терминациях - но никель является ферромагнитным.
Для создания надежной и стабильной немагнитного завершения MLCC поставщики ограничены в материалах, которые они могут использовать. Два рекомендуемых варианта включают в себя серебряный палладий (AGPD) спеченный или медный барьерный слой. В то время как завершение AGPD является хорошим вариантом, он склонен к паянку, который может привести к вопросам производительности. С другой стороны, медный барьер не сможет возникнуть проблемы с выщелачиванием припоя, но это может быть подвержено окислению и коррозии. Это, однако, совместим с бессвинцовыми и обычными вариантами пайки, а также дешевле, чем AGPD.
Еще одна необходимость при устранении магнетизма является использование немагнитных легантов или добавок, в керамических диэлектриках. Различные комбинации элементов могут быть использованы для создания правильных диэлектрических свойств и устранения магнетизма, но это может ограничить доступные диапазоны емкости.
Независимо от того, какой тип медицинского устройства спроектирован, вполне вероятно, будет меньше и мощнее с каждым поколением.Это не изменяет необходимость для разработчиков устройств для удовлетворения требований и положений для обеспечения обеспечения надежности оборудования.
Чтобы быть уверенным, что выбранные электронные компоненты не будут причиной выпусков с устройством в долгосрочной перспективе, это хорошая практика для дизайнеров для проведения производителя специализированных компонентов в начале проектирования.Поставщики, которые уже знакомы с обработкой сложностях, которые поставляются с высокой надежностью, высокотемпературными и высокочастотными приложениями, хорошо оборудованы для обеспечения электронных строительных блоков, которые гарантируют, что любое медицинское устройство будет создано для последнего.
