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發的設備面臨著各種應用和性能環境的復雜領域。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,因為他們面臨著對更快、更智能、性能和精度無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融合在一起。出于這個原因,貼片電阻器——阻止電流流動的無源元件——在醫療設計中發揮著關鍵作用。在醫療設備設計中,每個有源集成電路 (IC) 需要多達 20 個電阻器?,F成的電阻器通常是不夠的,這促使設計人員使用專門構建的專門組件來應對各種醫療挑戰,例如高壓和磁干擾。

了解選項至關重要,因為各種醫療應用對電阻器性能有不同的優先考慮。例如,在成像方面,X 射線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。這可以通過使用耐脈沖厚膜元件(抗浪涌貼片電阻)和雙面芯片設計來實現,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,這通常是通過將抗脈沖電阻直接設計到監護儀輸入電路的引線組來實現的。保護電阻耗散的除顫浪涌能量的比例隨著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。

在這個電路中,R1 是一個高值電阻,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鍵特性是線性,由電壓系數 (VCR) 和溫度系數 (TCR) 表示,以及在電壓應力下的長期穩定性。除此之外,非專業 AED 細分市場的快速增長增加了對緊湊型占地面積和適用于更廣泛環境條件(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) 標準將引線組中的引線數量考慮在內。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 時的 25.00J 到 100kO 時的 0.25J 的額定能量。雖然這傳統上依賴于組合技術,但厚膜解決方案正在獲得動力。還提供經過 IEC 60601/61000 標準預認證的專業電阻器,可*大限度地降低風險并加速產品開發。

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入監護儀。即使是 1% 的能量對于一個小型電子元件來說也很重要。

在工業應用中得到驗證的其他選項也為醫療設計增加了新的價值。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)選項的進步。它是未經修整的雙面版本,通過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行了優化,可提供有保證的除顫器脈沖耐受性能。浪涌保護通過兩種方式*大化 - 用于故意浪涌,例如來自除顫器的浪涌,以及隨機浪涌,例如由靜電放電 (ESD) 產生的浪涌。DPCR 通過了*大能量和電壓性能的預認證,通過了 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,可降低風險并快速將設計推向市場。

設計價值

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

專用電阻器正在改變醫療設計。這些經過資格預審的選項的價值遠遠超出了大規模生產的商品組件,具有高額定值、小尺寸內的高浪涌性能和環境價值等特性,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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