Sa industriya ng medikal, ang mga mataas na maaasahang elektronikong sangkap ay kinakailangan para sa iba't ibang mga aparato - mula sa mga sistema na nag-diagnose, tulad ng magnetic resonance imaging (MRI) machine, sa mga implantable device na ginagamot ng mga pasyente (ICDS ).
Chest X-ray o x-ray na imahe ng dibdib ng tao na may placement ng pacemaker o cardiac pacemaker para sa kontrol ng puso sa pasyente arrhythmia. suriin ang konsepto.
Habang nasa ibabaw, ang diagnostic equipment at implantable device ay medyo naiiba, ang mga electrical engineer na nagtatrabaho sa mga aparatong ito ay nagbabahagi ng maraming mga pangkalahatang hamon. Kabilang dito ang pagpili ng mga kompyuter na hindi ligtas na elektroniko na idinisenyo para sa pagiging maaasahan ng buhay at pagtiyak ng mga kasosyo sa tagapagtustos ay maaaring matugunan ang mga pamantayan sa industriya.
Anuman ang aparato, kung ang mga isyung ito ay hindi pinakamataas at isang bahagi na hindi partikular na idinisenyo para sa mga medikal na application ay ginagamit, maaaring magkaroon ng mga magagaling na pag-aayos o isang malaking kabiguan sa isang implantable na aparato na maaaring mangailangan ng invasive surgery upang ayusin ito.
Mga bahagi ng mataas na kahusayan
Ang mga tagagawa ng medikal na aparato ay kinokontrol ng mga ahensya tulad ng International Standards Organization at US Food and Drug Administration upang mapanatili ang pinakamataas na antas ng pagiging maaasahan. Habang ang layunin ng mga organisasyong ito ay magtakda ng mga pamantayan upang matiyak na mapanatili ng mga aparatong medikal ang pinakamataas na antas ng pagiging maaasahan, ang pasanin ay hindi dapat mahulog lamang sa mga designer ng medikal na aparato.
Sa halip, dapat tiyakin ng mga designer ng aparato ang masikip na kontrol na inilagay sa mga ito para sa disenyo, pag-unlad at paggawa ng mga aparatong ito ay natutugunan din ng mga supplier na pinili nila para sa mga bahagi tulad ng multi-layer ceramic capacitors (MLCCS), single-layer capacitors at trimmer capacitors.
Halimbawa, ang pagbuo ng isang aparato na kailangang gumana sa mataas na voltages, tulad ng isang ICD na nagpapatakbo sa 600V o 900V, ang mga bahagi ay kailangang idisenyo at nasubok upang mapaglabanan ang mga voltages na mas mataas kaysa sa karaniwang mga boltahe ng operating ng aparato. Ang isang taga-disenyo ng medikal na aparato ay kailangang kasangkot ang mga supplier sa mga talakayan tungkol sa pagpili ng bahagi at maging ganap na transparent na may mga kinakailangan sa boltahe.
Bukod pa rito, upang pangalagaan ang pagiging maaasahan, ang taga-disenyo ay dapat na siguraduhin na ang tagapagtustos ay gumaganap ng mga pagsusulit sa pagsunog sa mataas na boltahe at mga antas ng temperatura at ang lahat ng mga sangkap ay 100% na sinubok ng electric at visual na sinusuri upang sumunod sa mahigpit na pamantayan sa pagganap.
Mga hamon sa regulasyon
Bilang karagdagan sa pagpigil sa pagkabigo ng aparato sa pamamagitan ng pagpili ng isang supplier na nakatuon sa pagbibigay ng mga bahagi ng mataas na pagiging maaasahan para sa industriya ng medikal, kailangan ng mga designer ng medikal na aparato upang matiyak na ang mga elektronikong bahagi na ginagamit nila ay sumusunod sa iba't ibang mga pagtutukoy ng industriya. Ang dalawang pangunahing pagtutukoy para sa karamihan sa mga medikal na bahagi ay MIL-PRF-55681 at MIL-PRF-123.
Sa kakanyahan, ang MIL-PRF-55681 ay ang detalye na pinaka malawak na ginagamit sa larangan ng mga medikal na implantable na aparato. Tinutukoy nito ang isang mid-k stable dielectric na itinalaga bilang BX. Ang MIL-PRF-123 na detalye ay sumasaklaw sa mga pangkalahatang kinakailangan para sa mataas na pagiging maaasahan, pangkalahatang layunin (BX at BR dielectric na mga opsyon), at temperatura matatag (BP at BG) ceramic dielectric fixed capacitors para sa parehong mga butas at ibabaw-mount device.
Pati na rin ang masusing pag-unawa sa dalawang pamantayan na ito, at ang iba pa na maaaring kailanganin para sa isang partikular na aplikasyon, ang isang tagapagtustos ay nangangailangan ng mga proseso para sa mga operasyon, pagsubok at katiyakan ng kalidad. Kailangan din itong magbigay ng dokumentasyon, tulad ng mga guhit ng kontrol ng pinagmulan (SCD) na namamahala sa bawat aspeto ng mga sangkap na ibinigay. Ito ay isang kritikal, ngunit kung minsan ay hindi napapansin, bahagi ng proseso ng disenyo. Ang SCD ay nagbibigay ng paglalarawan ng engineering, mga kwalipikasyon at pamantayan sa pagtanggap para sa paghahatid ng mga dalubhasang bahagi para sa mga kritikal na application. Ang ganitong uri ng dokumentasyon ay maaaring gawing mas madali para sa mga designer ng aparato upang matiyak ang pagsunod sa may-katuturang mga pamantayan at regulasyon tulad ng MIL-PRF-55681 at MIL-PRF-123.
EMI sa mga implantable device.
Higit pa sa pangkalahatang mga pagsasaalang-alang sa industriya para sa pagiging maaasahan, mayroong ilang karagdagang mga hamon na partikular sa aplikasyon para sa mga medikal na electronics.
Halimbawa, ngayon ay may maraming mga mapagkukunan ng isinasagawa at radiated electromagnetic panghihimasok (EMI) na maaaring potensyal na makagambala sa pag-andar ng mga implantable medikal na aparato. Ito ay maaaring kasangkot sa pagkahagis ng ritmo ng isang pacemaker o nagiging sanhi ng isang ICD upang maling pakiramdam isang hindi regular na tibok ng puso, pagpapadala ng isang shock na hindi kinakailangan.
Upang alisin ang EMI at bawasan ang mga panganib na ito, ang mga designer ng medikal na aparato ay maaaring gumamit ng feedthrough filter na ginawa mula sa isang multi-layer planar array o discoidal capacitor. Ang mga filter filter na ito ay ginagamit sa isang punto ng koneksyon upang matiyak na ang hindi kanais-nais na ingay, tulad ng EMI, ay inalis, na pumipigil sa mga isyu tulad ng boltahe spike.
Ang pamamaraan na ito para sa pag-filter ng EMI ay nagsasangkot ng isang kapasitor na hugis tulad ng isang donut na may mga lead na nagdadala ng mga signal na pumasa tuwid sa pamamagitan ng kapasitor. Ang panlabas na kapasitor ay naka-attach sa kalasag ng EMI, na bumubuo ng isang faraday na hawla sa paligid ng protektadong circuit. Sa mga filter na ito na naka-mount sa dingding ng faraday hawla, ang anumang papasok o papalabas na mga cable ay pumasa sa mga filter, na mag-filter ng mataas na dalas na isinasagawa pagkagambala, habang ang Faraday hawla ay pinoprotektahan laban sa radiated interference (Figure 1).
Ang mga pahalang na electrodes sa loob ng kapasitor ay kumikilos bilang mga extension sa Faraday Cage Wall, na maaaring magresulta sa mahusay na pagganap ng mataas na dalas. Ang mga filter na feedthroughs ay may mababang katumbas na serye ng paglaban at katumbas na serye inductance, at maaaring hermetically selyadong sa halip na selyadong sa isang dagta. Ang mga filter na ito ay dinisenyo para sa mataas o mababang boltahe na mga aparato.
Mga bahagi sa kagamitan sa MRI.
Ang MRI machine at lahat ng medikal na kagamitan na ginagamit sa mga ito, tulad ng mga aparatong pagmamanman ng pasyente, ay nangangailangan ng mga espesyal na pagsasaalang-alang sa pagiging maaasahan. Ang isa sa mga pinakamalaking isyu na ang mga designer ng medikal na aparato na tumatakbo sa MRI machine ay ang lahat ng mga sangkap na ginagamit sa o sa paligid ng makina ay hindi maaaring magpakita ng anumang pang-akit. Ito ay mahirap dahil ang isang karaniwang MLCC ay maaaring maglaman ng base metal elektrod na gawa sa nickel, o ang dielectric at elektrod ay maaaring gumamit ng isang nickel barrier finish upang maiwasan ang solomagnetic leaching sa mga terminasyon - ngunit ang nickel ay ferromagnetic.
Upang lumikha ng isang maaasahang at matatag na di-magnetic mlcc pagwawakas, ang mga supplier ay limitado sa mga materyales na magagamit nila. Kabilang sa dalawang inirekumendang mga opsyon ang isang silver palladium (AGPD) sintered termination o isang tanso barrier layer. Habang ang isang AGPD termination ay isang mahusay na pagpipilian, ito ay madaling kapitan ng sakit sa solder leach, na maaaring humantong sa mga isyu sa pagganap. Sa kabilang banda, ang isang barrier ng tanso ay hindi magkakaroon ng mga isyu sa leaching ng panghinang, ngunit maaaring ito ay madaling kapitan sa oxidisation at kaagnasan. Gayunpaman, ito ay katugma sa mga pagpipilian sa lead-free at conventional soldering at mas mura rin kaysa sa AGPD.
Ang isa pang pangangailangan kapag ang pag-aalis ng magnetismo ay ang paggamit ng mga di-magnetic dopante, o mga additibo, sa mga dielectrics ng ceramic. Ang iba't ibang mga kumbinasyon ng mga elemento ay maaaring gamitin upang lumikha ng tamang mga katangian ng dielectric at alisin ang magnetismo, ngunit maaaring limitahan ang mga saklaw ng kapasidad na magagamit.
Hindi mahalaga kung anong uri ng medikal na aparato ang dinisenyo, malamang na maging mas maliit at mas malakas sa bawat henerasyon.Hindi nito binabago ang pangangailangan para sa mga designer ng aparato upang matugunan ang mga kinakailangan at regulasyon upang matiyak na ang kagamitan ay mapanatili ang kahusayan sa buhay.
Upang matiyak na ang mga napiling elektronikong sangkap ay hindi magiging sanhi ng mga isyu sa isang aparato sa katagalan, ito ay mahusay na kasanayan para sa mga designer upang kumunsulta sa isang specialty component tagagawa sa simula ng proseso ng disenyo.Ang mga supplier na pamilyar na sa paghawak ng mga pagkakumplikado na may mataas na pagiging maaasahan, mataas na temperatura at mataas na dalas ng mga aplikasyon ay mahusay na kagamitan upang magbigay ng mga elektronikong bloke ng gusali na matiyak na ang anumang medikal na aparato ay itinayo upang magtagal.
