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应用于医疗的贴片电阻器设计的注意事项

安全、可靠的精密电阻器可扩展浪涌保护,为医疗接触设备提供绿色性能。医疗设计人员为他们开发的设备面临着各种应用和性能环境的复杂领域。人口老龄化、医疗保健机构数量增多以及对更智能、更方便的设备的需求不断增加,这些因素让设计师们保持警觉,因为他们面临着对更快、更智能、性能和精度无与伦比的设备的持续竞争压力。

这些复杂的设备还必须与人体密切合作,将复杂的数字组件与模拟患者的现实融合在一起。出于这个原因,贴片电阻器——阻止电流流动的无源元件——在医疗设计中发挥着关键作用。在医疗设备设计中,每个有源集成电路 (IC) 需要多达 20 个电阻器。现成的电阻器通常是不够的,这促使设计人员使用专门构建的专门组件来应对各种医疗挑战,例如高压和磁干扰。

了解选项至关重要,因为各种医疗应用对电阻器性能有不同的优先考虑。例如,在成像方面,X 射线系统需要超高压贴片电阻;磁共振成像 (MRI) 扫描仪需要非磁性电阻器;和超声设备需要集成电阻阵列,排电阻。在仪器和分析中,准确性和稳定性是关键。而且,一些较具挑战性的电阻应用存在于接触设备中,这些设备直接与身体连接,通常负责安全地传送高能脉冲或检测和监测生物信号。

人际接触

自动体外除颤器 (AED) 是当今广泛使用的救生工具,但它们的成功基于它们提供电脉冲时能够保证患者安全的能力。连接的医疗设备(例如心电图 (ECG) 监视器)也需要相同的安全性。具有高额定能量的保护电阻器支持这种应用。这可以通过使用耐脉冲厚膜元件(抗浪涌贴片电阻)和双面芯片设计来实现,在相同的占位面积内提供两倍于传统组件的能量容量。重要的是,除颤能量必须到达患者身上,这通常是通过将抗脉冲电阻直接设计到监护仪输入电路的引线组来实现的。保护电阻耗散的除颤浪涌能量的比例随着欧姆值的升高而减小,充电电压的稳定和可重复测量是该电路的关键功能,因为这决定了输送给患者的电能量。由于传递的能量与电压的平方成正比,因此 1% 的能量容差要求将需要 0.5% 的电压控制容差。

在这个电路中,R1 是一个高值电阻,不同于合金电阻,通常在 5M 到 50M 的范围内,它与商品片式电阻器 R2 一起形成电压反馈的分压器。这种高压电阻器的关键特性是线性,由电压系数 (VCR) 和温度系数 (TCR) 表示,以及在电压应力下的长期稳定性。除此之外,非专业 AED 细分市场的快速增长增加了对紧凑型占地面积和适用于更广泛环境条件(包括高湿度)的要求。

应用于医疗的贴片电阻器设计的注意事项

设计人员还必须考虑测试电路本身的参数,根据 IEC601 等电磁兼容性 (EMC) 标准将引线组中的引线数量考虑在内。在这种情况下,保护电阻器——将适当的浪涌引导至患者并保护连接的监视器免受电损坏——必须提供从 1kO 时的 25.00J 到 100kO 时的 0.25J 的额定能量。虽然这传统上依赖于组合技术,但厚膜解决方案正在获得动力。还提供经过 IEC 60601/61000 标准预认证的专业电阻器,可*大限度地降低风险并加速产品开发。

考虑到除颤脉冲的总能量可能高达 350J。保护电阻器设计在监护仪电缆组内或监护仪本身的印刷电路板 (PCB) 上,可吸收部分能量以阻止除颤能量进入监护仪。即使是 1% 的能量对于一个小型电子元件来说也很重要。

在工业应用中得到验证的其他选项也为医疗设计增加了新的价值。耐脉冲芯片(PWC)和高耐脉冲芯片(HPWC)提供更高水平的能量容量;例如,作为具有 5% 容差的未调整电阻器,HPWC 在除颤浪涌期间提供高达约 1J 的容量。

在去纤颤器脉冲芯片电阻器(DPCR)是在高密度信号载体(HDSC)选项的进步。它是未经修整的双面版本,通过芯片两侧的厚膜材料将浪涌容量加倍。这种紧凑型选件针对监视器输入进行了优化,可提供有保证的除颤器脉冲耐受性能。浪涌保护通过两种方式*大化 - 用于故意浪涌,例如来自除颤器的浪涌,以及随机浪涌,例如由静电放电 (ESD) 产生的浪涌。DPCR 通过了*大能量和电压性能的预认证,通过了 IEC 60601-2-27 除颤浪涌预认证和 IEC 61000-4-2 ESD 4 级预认证。它提供了强大的设计选项,可降低风险并快速将设计推向市场。

设计价值

绿色选择也在增加,帮助设计人员满足医疗设备的环境要求。使用不含铅的电阻器符合无铅设计的标准,无需豁免——随着无铅设计要求的不断扩大,设计本身具有更长的使用寿命并减少了更换组件的需要。

专用电阻器正在改变医疗设计。这些经过资格预审的选项的价值远远超出了大规模生产的商品组件,具有高额定值、小尺寸内的高浪涌性能和环境价值等特性,使医疗设计人员能够提供有助于挽救生命的安全、稳定的设备。

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