Checker Sirkuit untuk Perangkat Medis
Sep 22,2021
Dalam industri medis, komponen elektronik yang sangat andal diperlukan untuk berbagai perangkat - mulai dari sistem yang mendiagnosis, seperti mesin magnet resonance imaging (MRI), untuk perangkat implan yang memperlakukan pasien, seperti alat pacu jantung dan cardiovator-defibrillator (ICDS) ).
Rontgen dada atau gambar sinar-X dari dada manusia dengan penempatan alat pacu jantung atau alat pacu jantung untuk mengendalikan hati pada aritmia pasien. Periksa konsep.
Sementara di permukaan, peralatan diagnostik dan perangkat implan sangat berbeda, insinyur listrik bekerja pada perangkat ini berbagi banyak tantangan umum yang sama. Ini termasuk memilih komponen elektronik yang gagal-aman yang dirancang untuk keandalan seumur hidup dan memastikan mitra pemasok dapat memenuhi standar khusus industri.
Apa pun perangkat, jika masalah ini tidak paling atas dan komponen yang tidak dirancang khusus untuk aplikasi medis digunakan, mungkin ada perbaikan mahal atau kegagalan bencana ke perangkat implan yang mungkin memerlukan operasi invasif untuk memperbaikinya.
Komponen keandalan tinggi
Produsen perangkat medis diatur oleh lembaga-lembaga seperti organisasi standar internasional dan pemberian makanan dan obat AS untuk mempertahankan tingkat keandalan tertinggi. Sementara tujuan dari organisasi-organisasi ini adalah untuk menetapkan standar untuk memastikan perangkat medis mempertahankan tingkat keandalan tertinggi, beban seharusnya tidak jatuh pada desainer perangkat medis.
Sebagai gantinya, desainer perangkat harus memastikan kontrol ketat ditempatkan pada mereka untuk desain, pengembangan dan pembuatan perangkat ini juga dipenuhi oleh pemasok yang mereka pilih untuk komponen seperti kapasitor keramik multi-layer (MLCCS), kapasitor dan pemangkas lapisan tunggal. Kapasitor.
Misalnya, mengembangkan perangkat yang perlu berfungsi pada tegangan tinggi, seperti ICD yang beroperasi pada 600V atau 900V, komponen perlu dirancang dan diuji untuk menahan tegangan jauh lebih tinggi daripada tegangan operasi khas perangkat. Desainer perangkat medis perlu melibatkan pemasok dalam diskusi tentang pemilihan komponen dan sepenuhnya transparan dengan persyaratan tegangan.
Selain itu, untuk menjaga keandalan, perancang harus memastikan bahwa pemasok melakukan tes burn-in pada tingkat tegangan dan suhu tinggi dan bahwa semua komponen diuji secara elektrik dan secara visual diperiksa untuk menyesuaikan dengan kriteria kinerja yang ketat.
TANTANGAN REGULATION.
Selain mencegah kegagalan perangkat dengan memilih pemasok yang didedikasikan untuk menyediakan komponen keandalan tinggi untuk industri medis, desainer perangkat medis perlu memastikan komponen elektronik yang mereka gunakan untuk berbagai spesifikasi industri. Dua spesifikasi utama untuk sebagian besar komponen medis adalah MIL-PRF-55681 dan MIL-PRF-123.
Intinya, MIL-PRF-55681 adalah spesifikasi yang paling banyak digunakan di bidang perangkat implan medis. Ini mendefinisikan dielektrik stabil pertengahan k ditunjuk sebagai BX. Spesifikasi MIL-PRF-123 mencakup persyaratan umum untuk keandalan tinggi, tujuan umum (opsi dielektrik BX dan BB), dan kapasitor tetap dielektrik yang stabil (BP dan BG) untuk perangkat melalui-lubang dan permukaan-mount.
Serta pemahaman menyeluruh tentang dua standar ini, dan yang lain yang mungkin diperlukan untuk aplikasi tertentu, pemasok membutuhkan proses untuk operasi, pengujian dan jaminan kualitas. Ini juga perlu memberikan dokumentasi, seperti gambar kontrol sumber (SCD) yang mengatur setiap aspek komponen yang disediakan. Ini adalah bagian yang kritis, namun terkadang diabaikan, bagian dari proses desain. SCD menyediakan deskripsi teknik, kualifikasi dan kriteria penerimaan untuk pengiriman komponen khusus untuk aplikasi kritis. Jenis dokumentasi ini dapat memudahkan desainer perangkat untuk memastikan kepatuhan dengan standar dan peraturan yang relevan seperti MIL-PRF-55681 dan MIL-PRF-123.
EMI di perangkat implan
Di luar pertimbangan industri umum ini untuk keandalan, ada beberapa tantangan khusus aplikasi tambahan untuk elektronik medis.
Misalnya, hari ini ada banyak sumber interferensi elektromagnetik yang dilakukan dan terpancar (EMI) yang berpotensi mengganggu fungsi perangkat medis implan. Ini bisa melibatkan membuang ritme alat pacu jantung atau menyebabkan ICD merasakan detak jantung yang tidak teratur, mengirim kejutan yang tidak diperlukan.
Untuk menghilangkan EMI dan mengurangi risiko ini, desainer perangkat medis dapat menggunakan filter feedthrough yang terbuat dari array planar multi-layer atau kapasitor diskoid. Filter feedthrough ini digunakan pada titik koneksi untuk memastikan bahwa kebisingan yang tidak diinginkan, seperti EMI, dihilangkan, mencegah masalah seperti paku tegangan.
Metode penyaringan EMI ini melibatkan kapasitor berbentuk seperti donat dengan lead yang membawa sinyal yang melewati kapasitor. Eksterior kapasitor melekat pada EMI Shield, yang membentuk kandang Faraday di sekitar sirkuit yang dilindungi. Dengan filter ini dipasang di dinding kandang Faraday, kabel yang masuk atau keluar akan melewati filter, yang akan menyaring interferensi yang dilakukan frekuensi tinggi, sedangkan kandang Faraday melindungi terhadap gangguan radiasi (Gambar 1).
Elektroda horizontal dalam kapasitor bertindak sebagai ekstensi ke dinding kandang Faraday, yang dapat menghasilkan kinerja frekuensi tinggi yang sangat baik. Feedthrough yang disaring memiliki resistansi seri setara rendah dan induktansi seri yang setara, dan dapat disegel secara hermetis alih-alih disegel dengan resin. Filter ini dirancang untuk perangkat tegangan tinggi atau rendah.
Komponen dalam peralatan MRI
Mesin MRI dan semua peralatan medis digunakan di dalamnya, seperti perangkat pemantauan pasien, memerlukan pertimbangan keandalan khusus. Salah satu masalah terbesar yang dijalankan oleh desainer perangkat medis dengan mesin MRI adalah bahwa semua komponen yang digunakan di dalam atau di sekitar mesin tidak dapat menunjukkan magnet. Ini menantang karena MPCC standar dapat berisi elektroda logam dasar yang terbuat dari nikel, atau dielektrik dan elektroda dapat menggunakan penyelesaian penghalang nikel untuk mencegah pencucian solder pada saat penghentian - nikel adalah feromagnetik.
Untuk membuat penghentian MLCC non-magnetik yang andal dan stabil, pemasok terbatas pada bahan yang dapat mereka gunakan. Dua opsi yang disarankan termasuk palladium perak (AGPD) terminasi disinter atau lapisan penghalang tembaga. Sementara pemutusan AGPD adalah pilihan yang baik, rentan untuk menyolder Leach, yang dapat menyebabkan masalah kinerja. Di sisi lain, penghalang tembaga tidak akan memiliki masalah dengan pencucian solder, tetapi mungkin rentan terhadap oksidasi dan korosi. Namun, itu kompatibel dengan opsi solder bebas timah dan konvensional dan juga lebih murah daripada AGPD.
Kebutuhan lain ketika menghilangkan magnet adalah menggunakan dopan non-magnetik, atau aditif, dalam dielektrik keramik. Kombinasi elemen yang berbeda dapat digunakan untuk membuat properti dielektrik yang benar dan menghilangkan magnet, tetapi yang dapat membatasi rentang kapasitansi yang tersedia.
Apa pun jenis perangkat medis yang dirancang, kemungkinan akan semakin kecil dan lebih kuat dengan setiap generasi.Ini tidak mengubah perlunya desainer perangkat untuk memenuhi persyaratan dan peraturan untuk memastikan peralatan akan menjaga keandalan seumur hidup.
Untuk memastikan komponen elektronik yang dipilih tidak akan menjadi penyebab masalah dengan perangkat dalam jangka panjang, ini adalah praktik yang baik bagi desainer untuk berkonsultasi dengan produsen komponen khusus di awal proses desain.Pemasok yang sudah terbiasa dengan menangani kompleksitas yang datang dengan keandalan tinggi, aplikasi suhu tinggi dan frekuensi tinggi dilengkapi dengan baik untuk menyediakan blok bangunan elektronik yang akan memastikan bahwa setiap perangkat medis dibangun untuk bertahan.
