Medicīniskajā nozarē ir nepieciešami ļoti droši elektroniskie komponenti dažādām ierīcēm - sākot no sistēmām, kas diagnosticē, piemēram, magnētiskās rezonanses attēlveidošanas (MRI) mašīnas, implantējamām ierīcēm, kas ārstē pacientus, piemēram, elektrokardiostimulatorus un implantējamus kardioverter-defibrilatorus (ICDS ).
Krūškurvja rentgena vai rentgena rentgena tēls cilvēka krūtīm ar elektrokardiostimulatora izvietošanu vai sirds elektrokardiostimulatoriem, lai kontrolētu sirdi pacientu aritmijā. Pārbaudiet koncepciju.
Kamēr uz virsmas diagnostikas iekārtas un implantējamas ierīces ir diezgan atšķirīgas, elektroinženieri, kas strādā pie šīm ierīcēm, ir daudz tādu pašu vispārējo izaicinājumu. Tie ietver izvēli neizmantot drošus elektroniskos komponentus, kas paredzēti mūža uzticamību un nodrošinot piegādātāju partnerus, var apmierināt nozares specifiskos standartus.
Neatkarīgi no ierīces, ja šie jautājumi nav augšējā un sastāvdaļa, kas nav īpaši izstrādāta medicīniskiem lietojumiem, var būt dārgi remonts vai katastrofāla neveiksme implantējamai ierīcei, kas var būt nepieciešama invazīva ķirurģija, lai to labotu.
Augstas uzticamības komponenti
Medicīnas ierīču ražotājus regulē tādas aģentūras kā Starptautiskā standartu organizācija un ASV pārtika un zāļu pārvalde, lai saglabātu visaugstāko uzticamības līmeni. Lai gan šo organizāciju mērķis ir noteikt standartus, lai nodrošinātu medicīniskās ierīces saglabāt visaugstāko ticamības līmeni, slogs nedrīkst būt tikai medicīnas ierīču dizaineriem.
Tā vietā, ierīces dizaineriem jāpārliecinās, ka piegādātāji, ko tie izvēlas komponentiem, piemēram, daudzslāņu kondensatoriem (MLCC), viena slāņa kondensatori (MLCC), viena slāņa kondensatori (MLCC), arī to, ka tās izvēlas komponentus, piemēram, vairāku slāņu keramikas kondensatori (MLCC), arī to, piemēram, multi-slāņa kondensatori (MLCC), arī to, ka tās izvēlētos komponentus, piemēram, vairāku slāņu kondensatori (MLCC), arī ir izpildīti šo ierīču konstrukcijas, izstrādes, izstrādes un ražošanas. kondensatori.
Piemēram, izstrādājot ierīci, kurai ir jādarbojas ar augstiem spriegumiem, piemēram, ICD, kas darbojas 600V vai 900V, sastāvdaļas ir jāizstrādā un jāpārbauda, lai izturētu spriegumus daudz augstāk nekā ierīces tipiskos darbības spriegumus. Medicīnas ierīču dizainerim ir jāiesaista piegādātāji diskusijās par komponentu izvēli un ir pilnīgi pārredzami ar sprieguma prasībām.
Turklāt, lai aizsargātu uzticamību, dizainerim jābūt pārliecinātam, ka piegādātājs veic degšanas testus paaugstinātā sprieguma un temperatūras līmeņos un ka visas sastāvdaļas ir 100% elektriski pārbaudītas un vizuāli pārbaudītas, lai atbilstu stingriem darbības kritērijiem.
Regulatīvie izaicinājumi
Papildus ierīces kļūmes novēršanai, izvēloties piegādātāju, kas nodarbojas ar augstu uzticamības komponentu nodrošināšanu medicīnas nozarei, medicīnas ierīču dizaineriem ir jābūt pārliecinātiem, ka elektroniskie komponenti, ko tās izmanto, atbilst dažādām nozares specifikācijām. Divas galvenās specifikācijas vairumam medicīnas komponentu ir MIL-PRF-55681 un MIL-PRF-123.
Būtībā MIL-PRF-55681 ir specifikācija, ko visplašāk izmanto medicīnisko implantējamo ierīču jomā. Tā definē vidus-K stabilu dielektrišu, kas izraudzīta kā BX. MIL-PRF-123 specifikācija attiecas uz vispārējām prasībām attiecībā uz augstu uzticamību, vispārējo mērķi (BX un BR dielektriskās iespējas), un temperatūras stabilu (BP un BG) keramikas dielektriskos fiksētos kondensatorus gan caur caurumu, gan virsmas stiprinājuma ierīcēm.
Kā arī rūpīgu izpratni par šiem diviem standartiem, un jebkuru citu, kas var būt nepieciešama konkrētam pieteikumam, piegādātājam ir vajadzīgi procesi darbībām, testēšanai un kvalitātes nodrošināšanai. Tai ir arī jāsniedz dokumentācija, piemēram, avota kontroles rasējumi (SCDS), kas regulē katru piegādāto komponentu aspektu. Tas ir kritisks, tomēr dažreiz nav ignorēts, daļa no dizaina procesa. SCDS nodrošina inženiertehnisko aprakstu, kvalifikāciju un pieņemšanas kritērijus, lai piegādātu specializētus komponentus kritiskiem lietojumiem. Šāda veida dokumentācija var atvieglot ierīces dizaineriem nodrošināt atbilstību attiecīgajiem standartiem un noteikumiem, piemēram, MIL-PRF-55681 un MIL-PRF-123.
EMI implantējamās ierīcēs
Papildus šiem vispārējiem nozares mērķiem attiecībā uz uzticamību ir daži papildu pieteikumi specifiski medicīnas elektronikas uzdevumi.
Piemēram, šodien ir daudz avotu veikto un izstarotu elektromagnētisko traucējumu (EMI), kas var potenciāli traucēt funkciju implantējamu medicīnas ierīču. Tas varētu ietvert elektrokardiostimulatora ritmu vai izraisa bezspēcīgi sajūtu neregulāru sirdsdarbību, nosūtot šoku, kas nav vajadzīgs.
Lai novērstu EMI un samazinātu šos riskus, medicīnas ierīču dizaineri var izmantot barības filtru, kas izgatavots no vairāku slāņu planāra masīva vai diskusijas kondensatora. Šie barības filtri tiek izmantoti savienojuma punktā, lai nodrošinātu, ka nevēlams troksnis, piemēram, EMI, novērš tādus jautājumus kā sprieguma tapas.
Šī metode filtrēšanas EMI ietver kondensatoru veidota kā donut ar vadiem, kas pārvadā signālus, kas iet taisni caur kondensatoru. Kondensatora ārējais ir pievienots EMI vairogam, kas veido Faraday būru ap aizsargājamās ķēdes. Ar šiem filtriem, kas uzstādīti Faraday Cage sienā, jebkuri ienākošie vai izejošie kabeļi šķērsos filtrus, kas filtrē augstfrekvences veiktu traucējumus, bet Faraday Cage aizsargā pret izstarotiem traucējumiem (1. attēls).
Horizontālās elektrodi kondensatori darbojas kā paplašinājumi Faraday būru sienai, kas var izraisīt lielisku augstfrekvences veiktspēju. Filtrētiem pārpalikumiem ir zema ekvivalenta pretestība un līdzvērtīga sērijas induktivitāte, un to var hermētiski aizzīmogot, nevis aizzīmogot ar sveķiem. Šie filtri ir paredzēti augstas vai zemsprieguma ierīcēm.
MRI iekārtu sastāvdaļas
MRI mašīnas un visas izmantotās medicīnas iekārtas, piemēram, pacientu uzraudzības ierīces, ir nepieciešami īpaši uzticamības apsvērumi. Viens no lielākajiem jautājumiem, ko medicīnas ierīču dizaineri nokļūst ar MRI mašīnām, ir tas, ka visi komponenti, ko izmanto mašīnā vai ap mašīnu, nevar eksponēt jebkuru magnētismu. Tas ir izaicinājums, jo standarta MLCC var saturēt ar bāzes metāla elektrodu, vai dielektriskais un elektrods var izmantot niķeļa barjeras apdare, lai novērstu lodēšanas izskalošanu termināšanā - bet niķelis ir feromagnētisks.
Lai izveidotu uzticamu un stabilu ne-magnētisko MLCC izbeigšanu, piegādātāji ir ierobežoti materiālos, ko viņi var izmantot. Divas ieteicamās iespējas ietver sudraba palādija (AGPD) saķepināta izbeigšanu vai vara barjeru slāni. Kaut arī AGPD izbeigšana ir laba iespēja, tas ir nosliece uz lodēšanas leach, kas var novest pie veiktspējas jautājumiem. No otras puses, vara barjeram nebūs problēmas ar lodēšanas izskalošanu, bet tas var būt jutīgs pret oksidēšanu un koroziju. Tomēr tas ir saderīgs ar vadošām un tradicionālām lodēšanas iespējām, un tas ir lētāks nekā AGPD.
Vēl viena nepieciešamība, likvidējot magnētismu, ir izmantot magnētiskos dopants vai piedevas keramikas dielektrrikā. Dažādas elementu kombinācijas var izmantot, lai izveidotu pareizās dielektriskās īpašības un likvidēt magnētismu, bet tas var ierobežot pieejamos kapacitātes diapazonus.
Neatkarīgi no tā, kāda veida medicīnas ierīce tiek veidota, tas, visticamāk, kļūs mazāks un jaudīgāks ar katru paaudzi.Tas nemaina nepieciešamību pēc ierīču dizaineriem, lai izpildītu prasības un noteikumus, lai nodrošinātu, ka iekārta saglabās mūža izturību.
Lai pārliecinātos, ka atlasītie elektroniskie komponenti neietekmēs problēmas ar ierīci ilgtermiņā, dizaineru labā ir laba prakse, lai iepazīstinātu ar speciālo komponentu ražotāju dizaina procesa sākumā.Piegādātāji, kas jau ir iepazinušies ar sarežģītību, kas nāk ar augstu uzticamību, augstas temperatūras un augstfrekvences lietojumprogrammām, ir labi aprīkotas, lai nodrošinātu elektronisko celtniecības blokus, kas nodrošinās, ka jebkura medicīniskā ierīce ir veidota, lai pēdējo.
