應用于醫療的貼片電阻器設計的注意事項

安全、可靠的精密電阻器可擴展浪涌保護,為醫療接觸設備提供綠色性能。醫療設計人員為他們開(kāi)發(fā)的設備面臨著(zhù)各種應用和性能環(huán)境的復雜領(lǐng)域。人口老齡化、醫療保健機構數量增多以及對更智能、更方便的設備的需求不斷增加,這些因素讓設計師們保持警覺(jué),因為他們面臨著(zhù)對更快、更智能、性能和精度無(wú)與倫比的設備的持續競爭壓力。

這些復雜的設備還必須與人體密切合作,將復雜的數字組件與模擬患者的現實(shí)融合在一起。出于這個(gè)原因,貼片電阻器——阻止電流流動(dòng)的無(wú)源元件——在醫療設計中發(fā)揮著(zhù)關(guān)鍵作用。在醫療設備設計中,每個(gè)有源集成電路 (IC) 需要多達 20 個(gè)電阻器?,F成的電阻器通常是不夠的,這促使設計人員使用專(zhuān)門(mén)構建的專(zhuān)門(mén)組件來(lái)應對各種醫療挑戰,例如高壓和磁干擾。

了解選項至關(guān)重要,因為各種醫療應用對電阻器性能有不同的優(yōu)先考慮。例如,在成像方面,X 射線(xiàn)系統需要超高壓貼片電阻;磁共振成像 (MRI) 掃描儀需要非磁性電阻器;和超聲設備需要集成電阻陣列,排電阻。在儀器和分析中,準確性和穩定性是關(guān)鍵。而且,一些較具挑戰性的電阻應用存在于接觸設備中,這些設備直接與身體連接,通常負責安全地傳送高能脈沖或檢測和監測生物信號。

人際接觸

自動(dòng)體外除顫器 (AED) 是當今廣泛使用的救生工具,但它們的成功基于它們提供電脈沖時(shí)能夠保證患者安全的能力。連接的醫療設備(例如心電圖 (ECG) 監視器)也需要相同的安全性。具有高額定能量的保護電阻器支持這種應用。這可以通過(guò)使用耐脈沖厚膜元件(抗浪涌貼片電阻)和雙面芯片設計來(lái)實(shí)現,在相同的占位面積內提供兩倍于傳統組件的能量容量。重要的是,除顫能量必須到達患者身上,這通常是通過(guò)將抗脈沖電阻直接設計到監護儀輸入電路的引線(xiàn)組來(lái)實(shí)現的。保護電阻耗散的除顫浪涌能量的比例隨著(zhù)歐姆值的升高而減小,充電電壓的穩定和可重復測量是該電路的關(guān)鍵功能,因為這決定了輸送給患者的電能量。由于傳遞的能量與電壓的平方成正比,因此 1% 的能量容差要求將需要 0.5% 的電壓控制容差。

在這個(gè)電路中,R1 是一個(gè)高值電阻,不同于合金電阻,通常在 5M 到 50M 的范圍內,它與商品片式電阻器 R2 一起形成電壓反饋的分壓器。這種高壓電阻器的關(guān)鍵特性是線(xiàn)性,由電壓系數 (VCR) 和溫度系數 (TCR) 表示,以及在電壓應力下的長(cháng)期穩定性。除此之外,非專(zhuān)業(yè) AED 細分市場(chǎng)的快速增長(cháng)增加了對緊湊型占地面積和適用于更廣泛環(huán)境條件(包括高濕度)的要求。

應用于醫療的貼片電阻器設計的注意事項

設計人員還必須考慮測試電路本身的參數,根據 IEC601 等電磁兼容性 (EMC) 標準將引線(xiàn)組中的引線(xiàn)數量考慮在內。在這種情況下,保護電阻器——將適當的浪涌引導至患者并保護連接的監視器免受電損壞——必須提供從 1kO 時(shí)的 25.00J 到 100kO 時(shí)的 0.25J 的額定能量。雖然這傳統上依賴(lài)于組合技術(shù),但厚膜解決方案正在獲得動(dòng)力。還提供經(jīng)過(guò) IEC 60601/61000 標準預認證的專(zhuān)業(yè)電阻器,可*大限度地降低風(fēng)險并加速產(chǎn)品開(kāi)發(fā)。

考慮到除顫脈沖的總能量可能高達 350J。保護電阻器設計在監護儀電纜組內或監護儀本身的印刷電路板 (PCB) 上,可吸收部分能量以阻止除顫能量進(jìn)入監護儀。即使是 1% 的能量對于一個(gè)小型電子元件來(lái)說(shuō)也很重要。

在工業(yè)應用中得到驗證的其他選項也為醫療設計增加了新的價(jià)值。耐脈沖芯片(PWC)和高耐脈沖芯片(HPWC)提供更高水平的能量容量;例如,作為具有 5% 容差的未調整電阻器,HPWC 在除顫浪涌期間提供高達約 1J 的容量。

在去纖顫器脈沖芯片電阻器(DPCR)是在高密度信號載體(HDSC)選項的進(jìn)步。它是未經(jīng)修整的雙面版本,通過(guò)芯片兩側的厚膜材料將浪涌容量加倍。這種緊湊型選件針對監視器輸入進(jìn)行了優(yōu)化,可提供有保證的除顫器脈沖耐受性能。浪涌保護通過(guò)兩種方式*大化 - 用于故意浪涌,例如來(lái)自除顫器的浪涌,以及隨機浪涌,例如由靜電放電 (ESD) 產(chǎn)生的浪涌。DPCR 通過(guò)了*大能量和電壓性能的預認證,通過(guò)了 IEC 60601-2-27 除顫浪涌預認證和 IEC 61000-4-2 ESD 4 級預認證。它提供了強大的設計選項,可降低風(fēng)險并快速將設計推向市場(chǎng)。

設計價(jià)值

綠色選擇也在增加,幫助設計人員滿(mǎn)足醫療設備的環(huán)境要求。使用不含鉛的電阻器符合無(wú)鉛設計的標準,無(wú)需豁免——隨著(zhù)無(wú)鉛設計要求的不斷擴大,設計本身具有更長(cháng)的使用壽命并減少了更換組件的需要。

專(zhuān)用電阻器正在改變醫療設計。這些經(jīng)過(guò)資格預審的選項的價(jià)值遠遠超出了大規模生產(chǎn)的商品組件,具有高額定值、小尺寸內的高浪涌性能和環(huán)境價(jià)值等特性,使醫療設計人員能夠提供有助于挽救生命的安全、穩定的設備。

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