У медичній промисловості дуже надійні електронні компоненти необхідні для різних пристроїв, починаючи від систем, що діагностують, наприклад, машини магнітного резонансу (МРТ), до імплантуючих пристроїв, що стосуються пацієнтів, таких як кардіостимулятори та імплантуються кардіовертер-дефібрилятори (ICDS ).
Рентгенівське зображення грудей або рентгенівське зображення грудної клітини з вмістом кардіостимулятора або серцевими кардіостимуляторами для керування серцем у аритмії пацієнта. Перевірте концепцію.
Хоча на поверхні, діагностичне обладнання та імплантуються пристрої досить різні, інженери-електрики, що працюють над цими пристроями, поділяють багато тих самих загальних викликів. До них відносяться вибрати неспроможні електронні компоненти, призначені для надійності життя та забезпечення партнерів постачальника, можуть відповідати стандартам, специфічним для галузей.
Незалежно від пристрою, якщо ці питання не є найпопулярнішим, а компонент, який не призначений для медичних застосувань, може бути дорогий ремонт або катастрофічна недостатність до імплантованого пристрою, яка може вимагати інвазивної операції для відновлення його.
Компоненти високої надійності
Виробники медичних пристроїв регулюються агентствами, такими як організація міжнародних стандартів, а також введення харчових продуктів США з метою підтримки найвищого рівня надійності. Хоча мета цих організацій полягає в встановленні стандартів для забезпечення медичних пристроїв підтримує найвищий рівень надійності, тягар не повинен падати виключно на дизайнерів медичного пристрою.
Замість цього, дизайнери пристроїв повинні переконатися, що жорсткий контроль, розміщені на них для проектування, розробки і виробництва цих пристроїв також зустрілися постачальниками вони вибирають для таких компонентів, як багатошарові керамічні конденсатори (MLCCs), одношарові конденсатори і тримери конденсатори.
Наприклад, розробка пристрою, який потребує функціонування при високих напругах, таких як ICD, який працює при 600 В, або 900 В, компоненти повинні бути розроблені та перевірені, щоб витримати напругу набагато вище, ніж типові робочі напруги пристрою. Дизайнер медичного пристрою повинен залучати постачальників у дискусіях щодо вибору компонентів та бути повністю прозорим з вимогами напруги.
Крім того, для забезпечення надійності, дизайнер повинен бути впевнений, що постачальник виконує тестування на опіку за підвищеним рівнем напруги та температури, і всі компоненти становлять 100%, електрично перевірені та візуально перевіряються, щоб відповідати суворим критеріям виконання.
Нормативні виклики
На додаток до запобігання недотримання пристрою, вибравши постачальника, присвяченому забезпеченню компонентів високої надійності для медичної промисловості, дизайнерів медичного пристрою повинні бути впевнені, що електронні компоненти вони використовують дотримання різних галузевих специфікацій. Два основних специфікації для більшості медичних компонентів є MIL-PRF-55681 та MIL-PRF-123.
По суті, MIL-PRF-55681 є специфікацією, найбільш широко використовується у сфері медичних імплантаційних пристроїв. Він визначає середину до стабільного діелектрика, призначеного як BX. Специфікація MIL-PRF-123 охоплює загальні вимоги до високої надійності, загального призначення (BX та BR діелектричних варіантів) та стабільної температури (BP та BG) керамічних діелектричних фіксованих конденсаторів для одноразових та поверхневих пристроїв.
А також глибоке розуміння цих двох стандартів, а також будь-яких інших, які можуть знадобитися для конкретного застосування, постачальника потребує процесів на місці для операцій, тестування та забезпечення якості. Вона також повинна надати документацію, наприклад, креслення джерел (SCDS), які керують кожним аспектом, що постачається. Це критичне, але іноді забуває, частина процесу проектування. SCDS забезпечують інженерне опис, кваліфікацію та критерії прийняття для доставки спеціалізованих компонентів для критичних застосувань. Цей тип документації може полегшити дизайнерам пристрою забезпечити дотримання відповідних стандартів та правил, таких як MIL-PRF-55681 та MIL-PRF-123.
EMI в імплантаційних пристроях
Крім цих загальноосвітніх міркувань для надійності, існують додаткові спеціальні виклики для медичної електроніки.
Наприклад, сьогодні існує безліч джерел проводяться та випромінюваних електромагнітних перешкод (EMI), які потенційно можуть порушити функцію імплантуючих медичних пристроїв. Це може включати викидання ритму кардіостимулятора або викликаючи ICD зловмисним почуттям нерегулярного серцебиття, надсилаючи шок, який не потрібний.
Щоб усунути EMI та зменшити ці ризики, дизайнери медичного пристрою можуть використовувати фільтр живлення, виготовлений з багатошарового планарного масиву або дископридатного конденсатора. Ці фільтри живлення використовуються у точці з'єднання, щоб забезпечити, щоб небажаний шум, такий як EMI, усунуто, запобігаючи, такі як шини напруги.
Цей спосіб для фільтрації ЕМІ включає в себе конденсатор, як пончик з провідниками, які несуть сигнали, які проходять прямо через конденсатор. Зовнішній вигляд конденсатора приєднується до EMI-щит, який утворює клітку Faraday навколо захищеної схеми. З цими фільтрами, встановленими в стінці клітини Faraday, будь-які вхідні або вихідні кабелі пройдуть через фільтри, що відфільтровує високочастотні проведені перешкоди, тоді як клітина Faraday захищає від випромінюваних перешкод (рис. 1).
Горизонтальні електроди в конденсаторі виступають як розширення до стінки клітини Faraday, що може призвести до відмінної високочастотної продуктивності. Відфільтроване годування мають низьку еквівалентну стійкість серії та еквівалентну індуктивність серії, і можуть бути герметично запечатаними замість того, щоб бути закріпленими смолою. Ці фільтри призначені для високо- або низьковольтних пристроїв.
Компоненти в обладнання MRI
MRI машини та все медичне обладнання, що використовуються в них, такі як пристрої для моніторингу пацієнтів, вимагають спеціальної надійності. Одне з найбільших питань, які дизайнери медичного пристрою зіткнулися з машинами МРТ, полягає в тому, що всі компоненти, що використовуються в або навколо машини, не можуть виявляти будь-який магнетизм. Це складно, оскільки стандартний MLCC може містити основний металевий електрод, виготовлений з нікелю, або діелектрик та електрод, який може використовувати нікелевий бар'єр, щоб запобігти вилугованню припою при закінченні термінацій - ще нікель феромагніт.
Для створення надійного та стабільного немагнітного завершення MLCC, постачальники обмежені у матеріалах, які вони можуть використовувати. Два рекомендовані варіанти включають срібне паладій (AGPD), що спечекінгове припинення або мідний бар'єрний шар. Незважаючи на те, що припинення AGPD є хорошим варіантом, він схильний до припою вилучення, що може призвести до випуску продуктивності. З іншого боку, мідний бар'єр не матиме проблеми з вилуговуванням припою, але це може бути сприйнятливим до окиснення та корозії. Це, однак, сумісна з бездротовими та звичайними варіантами пайки і також є менш дорогою, ніж AGPD.
Ще однією необхідністю при ліквідації магнетизму є використання немагнітних дованів або добавок, у керамічних діелектриках. Різні комбінації елементів можуть бути використані для створення правильних діелектричних властивостей та усунення магнетизму, але це може обмежити наявні діапазони ємності.
Незалежно від того, який тип медичного пристрою розробляється, це, ймовірно, стане меншим і більш потужним з кожним поколінням.Це не змінює потребу дизайнерів пристроїв для задоволення вимог та нормативних актів для забезпечення обладнання підтримувати надійність життя.
Щоб бути впевненим, вибрані Електронні компоненти не будуть причиною проблем із пристроєм у довгостроковій перспективі, це хороша практика для дизайнерів, щоб консультуватися з виробником спеціальних компонентів на початку процесу проектування.Постачальники, які вже знайомі з обробкою складностей, які мають високу надійність, високотемпературні та високочастотні додатки, добре обладнані, щоб забезпечити електронні будівельні блоки, які забезпечать, щоб будь-який медичний пристрій буде побудовано до останнього.
