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用于醫療設備的電路檢查器

2021-11-22

在醫療行業，各種設備都需要高度可靠的電子元件——從診斷系統，如磁共振成像 (MRI) 機器，到治療患者的植入式設備，如心臟起搏器和植入式心律轉復除顫器 (ICD) ）。

雖然從表面上看，診斷設備和可植入設備有很大不同，但從事這些設備的電氣工程師面臨著許多相同的普遍挑戰。其中包括選擇專為終身可靠性設計的故障安全電子元件，并確保供應商合作伙伴能夠滿足行業特定標準。

無論是什么設備，如果這些問題不是最重要的，并且使用的組件不是專門為醫療應用設計的，則可能需要進行侵入性手術才能修復的可植入設備的維修費用高昂或發生災難性故障。

高可靠性組件

醫療器械制造商受機構的監管，以保持最高水平的可靠性。雖然這些組織的目的是制定標準以確保醫療設備保持最高水平的可靠性，但負擔不應僅僅落在醫療設備設計者身上。

相反，設備設計人員應確保他們為多層陶瓷電容器 (MLCC)、單層電容器和微調器等組件選擇的供應商也滿足對這些設備的設計、開發和制造的嚴格控制。電容器。

例如，開發需要在高壓下工作的設備，例如工作在600V或900V的ICD，需要設計和測試組件以承受遠高于設備典型工作電壓的電壓。醫療設備設計人員需要讓供應商參與元件選擇的討論，并對電壓要求完全透明。

此外，為了保證可靠性，設計人員應確保供應商在升高的電壓和溫度水平下進行老化測試，并且所有組件都經過100%電氣測試和目視檢查，以符合嚴格的性能標準。

MRI 設備中的組件

MRI 機器和其中使用的所有醫療設備（例如患者監護設備）需要特殊的可靠性考慮。醫療設備設計人員在使用MRI機器時遇到的最大問題之一是機器內部或周圍使用的所有組件都不能表現出任何磁性。這是具有挑戰性的，因為標準MLCC可能包含由鎳制成的賤金屬電極，或者電介質和電極可能使用鎳阻擋層來防止端子處的焊料浸出——但鎳是鐵磁性的。

為了創建可靠且穩定的非磁性MLCC端接，供應商可以使用的材料有限。兩個推薦選項包括銀鈀 (AgPd) 燒結終端或銅阻擋層。雖然AgPd端接是一個不錯的選擇，但它容易發生焊料浸出，從而導致性能問題。另一方面，銅屏障不會有焊料浸出的問題，但它可能容易氧化和腐蝕。然而，它與無鉛和傳統焊接選項兼容，并且也比AgPd便宜。

消除磁性的另一個必要條件是在陶瓷電介質中使用非磁性摻雜劑或添加劑。可以使用不同的元素組合來創建正確的介電特性并消除磁性，但這會限制可用的電容范圍。

無論正在設計何種類型的醫療設備，每一代都可能變得更小、功能更強大。這并不會改變設備設計人員滿足要求和法規以確保設備保持終生可靠性的需求。

從長遠來看，為確保選定的電子元件不會導致設備出現問題，設計人員最好在設計過程開始時咨詢專業元件制造商。已經熟悉處理高可靠性、高溫和高頻應用帶來的復雜性的供應商有能力提供電子構建模塊，以確保任何醫療設備都能經久耐用。

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