用于医疗设备的电路检查器

2021-11-22

在医疗行业，各种设备都需要高度可靠的电子元件——从诊断系统，如磁共振成像 (MRI) 机器，到治疗患者的植入式设备，如心脏起搏器和植入式心律转复除颤器 (ICD) ）。

虽然从表面上看，诊断设备和可植入设备有很大不同，但从事这些设备的电气工程师面临着许多相同的普遍挑战。其中包括选择专为终身可靠性设计的故障安全电子元件，并确保供应商合作伙伴能够满足行业特定标准。

无论是什么设备，如果这些问题不是最重要的，并且使用的组件不是专门为医疗应用设计的，则可能需要进行侵入性手术才能修复的可植入设备的维修费用高昂或发生灾难性故障。

高可靠性组件

医疗器械制造商受机构的监管，以保持最高水平的可靠性。虽然这些组织的目的是制定标准以确保医疗设备保持最高水平的可靠性，但负担不应仅仅落在医疗设备设计者身上。

相反，设备设计人员应确保他们为多层陶瓷电容器 (MLCC)、单层电容器和微调器等组件选择的供应商也满足对这些设备的设计、开发和制造的严格控制。电容器。

例如，开发需要在高压下工作的设备，例如工作在600V或900V的ICD，需要设计和测试组件以承受远高于设备典型工作电压的电压。医疗设备设计人员需要让供应商参与元件选择的讨论，并对电压要求完全透明。

此外，为了保证可靠性，设计人员应确保供应商在升高的电压和温度水平下进行老化测试，并且所有组件都经过100%电气测试和目视检查，以符合严格的性能标准。

MRI 设备中的组件

MRI 机器和其中使用的所有医疗设备（例如患者监护设备）需要特殊的可靠性考虑。医疗设备设计人员在使用MRI机器时遇到的最大问题之一是机器内部或周围使用的所有组件都不能表现出任何磁性。这是具有挑战性的，因为标准MLCC可能包含由镍制成的贱金属电极，或者电介质和电极可能使用镍阻挡层来防止端子处的焊料浸出——但镍是铁磁性的。

为了创建可靠且稳定的非磁性MLCC端接，供应商可以使用的材料有限。两个推荐选项包括银钯 (AgPd) 烧结终端或铜阻挡层。虽然AgPd端接是一个不错的选择，但它容易发生焊料浸出，从而导致性能问题。另一方面，铜屏障不会有焊料浸出的问题，但它可能容易氧化和腐蚀。然而，它与无铅和传统焊接选项兼容，并且也比AgPd便宜。

消除磁性的另一个必要条件是在陶瓷电介质中使用非磁性掺杂剂或添加剂。可以使用不同的元素组合来创建正确的介电特性并消除磁性，但这会限制可用的电容范围。

无论正在设计何种类型的医疗设备，每一代都可能变得更小、功能更强大。这并不会改变设备设计人员满足要求和法规以确保设备保持终生可靠性的需求。

从长远来看，为确保选定的电子元件不会导致设备出现问题，设计人员最好在设计过程开始时咨询专业元件制造商。已经熟悉处理高可靠性、高温和高频应用带来的复杂性的供应商有能力提供电子构建模块，以确保任何医疗设备都能经久耐用。

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