医療機器用のサーキットチェッカー
Sep 22,2021
医療業界では、磁気共鳴イメージング（MRI）マシンなどの診断が、ペースメーカーや埋め込み型の心臓除細動器などの患者を治療する埋め込み型の装置に、さまざまな電子部品が必要です。 ）。
ペースメーカーのX線またはX線画像または患者の不整脈における対照心臓のための心臓ペースメーカーのヒト胸部のX線画像。コンセプトをチェックしてください。
表面上の診断装置と埋め込み型装置はかなり異なりますが、これらの装置に取り組んでいる電気技術者は同じ一般的な課題を共有しています。これらには、寿命の信頼性のために設計され、サプライヤパートナーが業界固有の基準を確実にすることができるフェイルセーフな電子部品の選択が含まれます。
これらの問題が最上位ではなく、医療用途向けに特別に設計されていないコンポーネントが使用されている場合、そのデバイスが使用されている場合、侵襲的な手術を修復する必要があるかもしれない埋め込み型装置に高価な修理または壊滅的な障害がある可能性があります。
信頼性の高い部品
医療機器製造業者は、最高レベルの信頼性を維持するために、国際標準機関組織や米国食品医薬品投与などの機関によって規制されています。これらの組織の目的は、医療機器が最高レベルの信頼性を維持するように基準を設定することですが、負担は医療機器設計者だけに落ちるべきではありません。
代わりに、デバイス設計者は、これらのデバイスのデザイン、開発、製造のためのタイトなコントロールが、多層セラミックコンデンサ（MLCCS）、単層コンデンサ、トリマーなどのコンポーネントの選択サプライヤーによっても満たされていることを確認する必要があります。コンデンサ。
例えば、600Vまたは900Vで動作するICDなどの高電圧で機能する必要がある装置を開発する装置を開発することは、装置の典型的な動作電圧よりもはるかに高い電圧に耐えるように設計され試験される必要がある。医療機器設計者は、コンポーネントの選択に関する議論のサプライヤーを含み、電圧要件で完全に透明になる必要があります。
さらに、信頼性を保護するために、設計者は、サプライヤが電圧レベルおよび温度レベルでバーンインテストを実行していること、およびすべてのコンポーネントが100％電気的にテストされ、厳密な性能基準に適合するように視覚的に検査されていることを確認してください。
規制上の課題
医療業界のための高信頼性の部品を提供するための供給者を選択することによって装置の故障の防止に加えて、医療機器設計者は、それらが使用する電子部品が様々な業界仕様に準拠していることを確認する必要がある。ほとんどの医療成分の主な仕様は、MIL-PRF-55681とMIL-PRF-123です。
本質的に、MIL-PRF-55681は、医療植込み型装置の分野で最も広く使用されている仕様です。それはBXとして指定されたMID-K安定誘電体を定義します。 MIL-PRF-123仕様は、高信頼性、汎用（BX、BX、BX、BX、BG誘電体オプション）、およびスルーホールと表面実装デバイスの両方の温度安定（BPとBG）のセラミック誘電固定コンデンサの一般的な要件を網羅しています。
これら2つの標準の徹底的な理解と、特定のアプリケーションに必要とされるかもしれない他の人たちは、業務、テスト、および品質保証のためのプロセスを必要としています。また、供給されたコンポーネントのあらゆる側面を管理するソース管理図面（SCD）などのドキュメントを提供する必要があります。これは、デザインプロセスの一部であり、まだ見落とされていない重要です。 SCDは、重要なアプリケーションのための特殊なコンポーネントの提供のための工学的記述、資格、および受け入れ基準を提供します。このタイプのドキュメントは、MIL-PRF-55681、MIL-PRF-123などの関連規格や規制の遵守を確実にすることを容易にすることができます。
埋め込み型装置のEMI
信頼性のためにこれらの一般的な業界全体の考慮事項を超えて、医療用エレクトロニクスには追加のアプリケーション固有の課題があります。
例えば、今日、埋め込み型医療機器の機能を潜在的に妨害する可能性がある行って放射された放射電磁干渉（EMI）の多くの供給源がある。これは、ペースメーカーのリズムを捨てたり、不規則なハートビートを誤って感知し、必要ではない衝撃を送ります。
EMIを排除し、これらのリスクを減らすために、医療機器設計者は、多層平面アレイまたは椎間板コンデンサから作られたフィードスルーフィルタを使用できます。これらのフィードスルーフィルタは接続点で使用され、EMIなどの不要なノイズが排除され、電圧スパイクなどの問題が防止されます。
このEMIのフィルタリング方法は、コンデンサを透過する信号を搬送するリードを持つドーナツのようなコンデンサを含む。コンデンサの外部はEMIシールドに取り付けられており、これは保護された回路の周囲にファラデーケージを形成します。ファラデーケージの壁に取り付けられたこれらのフィルタを使用すると、着信または発信ケーブルがフィルタを通過します。これにより、高周波の伝導干渉を除去しますが、ファラデーケージは放射干渉から保護します（図1）。
コンデンサ内の水平電極はファラデーケージ壁への延長として作用し、それが優れた高周波性能をもたらし得る。濾過されたフィードスルーは、同等の直列抵抗および等価直列インダクタンスを有し、そして樹脂で密封される代わりに気密封止することができる。これらのフィルタは高電圧デバイスまたは低電圧デバイス用に設計されています。
MRI装置の部品
患者監視装置など、MRIマシンとそれらに使用されるすべての医療機器は、特別な信頼性の考慮事項を必要とします。 MRIマシンと共に医療機器設計者が走る最大の問題の1つは、機械内またはその周囲に使用されているすべての部品が磁性を発揮できないことです。標準のMLCCはニッケル製の母材電極を含んでいてもよく、または誘電体および電極が停止時のはんだ浸出を防ぐためにニッケルバリア仕上げを使用することができるので、誘電体および電極がニッケル障壁仕上げを使用することができるので、それでもニッケルは強磁性である。
信頼性が高く安定した非磁性MLCC終端を作成するために、サプライヤーは使用できる材料に制限されています。 2つの推奨されるオプションには、銀パラジウム（AGPD）焼結ターミネーションまたは銅バリア層が含まれます。 AGPDの終端は良い選択肢ですが、はんだ浸出が起こりやすくなり、これはパフォーマンスの問題につながる可能性があります。一方、銅の障壁ははんだ浸出に関する問題はありませんが、酸化や腐食の影響を受けやすくなる可能性があります。しかしながら、鉛フリーおよび従来のはんだ付けオプションと互換性があり、またAGPDよりも安価ではない。
磁性を排除する際の別の必要性は、セラミック誘電体中に非磁性ドーパント、または添加剤を使用することである。要素の異なる組み合わせを使用して、正しい誘電特性を作成し、磁気を排除することができますが、それは使用可能な静電容量範囲を制限することができます。
どのような種類の医療機器が設計されているのか、それぞれの世代には小さくてより強力になる可能性があります。これは、機器が生涯の信頼性を維持するために、要件と規制を満たすためのデバイス設計者の必要性を変更しません。
選択された電子部品が長期的にデバイスの問題の原因ではないことを確認するために、設計者が設計プロセスの開始時に特殊部品の製造元に相談するのに適しています。高信頼性、高温および高周波用途に伴う複雑さの取り扱いに慣れているサプライヤは、医療機器が最後に構築されていることを保証する電子ビルディングブロックを提供するための設備が整えられています。
