應(yīng)用于醫(yī)療的貼片電阻器設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)

安全、可靠的精密電阻器可擴(kuò)展浪涌保護(hù)，為醫(yī)療接觸設(shè)備提供綠色性能。醫(yī)療設(shè)計(jì)人員為他們開發(fā)的設(shè)備面臨著各種應(yīng)用和性能環(huán)境的復(fù)雜領(lǐng)域。人口老齡化、醫(yī)療保健機(jī)構(gòu)數(shù)量增多以及對(duì)更智能、更方便的設(shè)備的需求不斷增加，這些因素讓設(shè)計(jì)師們保持警覺，因?yàn)樗麄兠媾R著對(duì)更快、更智能、性能和精度無與倫比的設(shè)備的持續(xù)競(jìng)爭(zhēng)壓力。

這些復(fù)雜的設(shè)備還必須與人體密切合作，將復(fù)雜的數(shù)字組件與模擬患者的現(xiàn)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)的無源元件——在醫(yī)療設(shè)計(jì)中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。在醫(yī)療設(shè)備設(shè)計(jì)中，每個(gè)有源集成電路 (IC) 需要多達(dá) 20 個(gè)電阻器?，F(xiàn)成的電阻器通常是不夠的，這促使設(shè)計(jì)人員使用專門構(gòu)建的專門組件來應(yīng)對(duì)各種醫(yī)療挑戰(zhàn)，例如高壓和磁干擾。

了解選項(xiàng)至關(guān)重要，因?yàn)楦鞣N醫(yī)療應(yīng)用對(duì)電阻器性能有不同的優(yōu)先考慮。例如，在成像方面，X 射線系統(tǒng)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(shè)備需要集成電阻陣列，排電阻。在儀器和分析中，準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性是關(guān)鍵。而且，一些較具挑戰(zhàn)性的電阻應(yīng)用存在于接觸設(shè)備中，這些設(shè)備直接與身體連接，通常負(fù)責(zé)安全地傳送高能脈沖或檢測(cè)和監(jiān)測(cè)生物信號(hào)。

人際接觸

自動(dòng)體外除顫器 (AED) 是當(dāng)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(yī)療設(shè)備（例如心電圖 (ECG) 監(jiān)視器）也需要相同的安全性。具有高額定能量的保護(hù)電阻器支持這種應(yīng)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(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)，在相同的占位面積內(nèi)提供兩倍于傳統(tǒng)組件的能量容量。重要的是，除顫能量必須到達(dá)患者身上，這通常是通過將抗脈沖電阻直接設(shè)計(jì)到監(jiān)護(hù)儀輸入電路的引線組來實(shí)現(xiàn)的。保護(hù)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(wěn)定和可重復(fù)測(cè)量是該電路的關(guān)鍵功能，因?yàn)檫@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(nèi)，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)鍵特性是線性，由電壓系數(shù) (VCR) 和溫度系數(shù) (TCR) 表示，以及在電壓應(yīng)力下的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。除此之外，非專業(yè) AED 細(xì)分市場(chǎng)的快速增長(zhǎng)增加了對(duì)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。

設(shè)計(jì)人員還必須考慮測(cè)試電路本身的參數(shù)，根據(jù) IEC601 等電磁兼容性 (EMC) 標(biāo)準(zhǔn)將引線組中的引線數(shù)量考慮在內(nèi)。在這種情況下，保護(hù)電阻器——將適當(dāng)?shù)睦擞恳龑?dǎo)至患者并保護(hù)連接的監(jiān)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(tǒng)上依賴于組合技術(shù)，但厚膜解決方案正在獲得動(dòng)力。還提供經(jīng)過 IEC 60601/61000 標(biāo)準(zhǔn)預(yù)認(rèn)證的專業(yè)電阻器，可*大限度地降低風(fēng)險(xiǎn)并加速產(chǎn)品開發(fā)。

考慮到除顫脈沖的總能量可能高達(dá) 350J。保護(hù)電阻器設(shè)計(jì)在監(jiān)護(hù)儀電纜組內(nèi)或監(jiān)護(hù)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(jiān)護(hù)儀。即使是 1% 的能量對(duì)于一個(gè)小型電子元件來說也很重要。

在工業(yè)應(yīng)用中得到驗(yàn)證的其他選項(xiàng)也為醫(yī)療設(shè)計(jì)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(diào)整電阻器，HPWC 在除顫浪涌期間提供高達(dá)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(hào)載體（HDSC）選項(xiàng)的進(jìn)步。它是未經(jīng)修整的雙面版本，通過芯片兩側(cè)的厚膜材料將浪涌容量加倍。這種緊湊型選件針對(duì)監(jiān)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(hù)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(jī)浪涌，例如由靜電放電 (ESD) 產(chǎn)生的浪涌。DPCR 通過了*大能量和電壓性能的預(yù)認(rèn)證，通過了 IEC 60601-2-27 除顫浪涌預(yù)認(rèn)證和 IEC 61000-4-2 ESD 4 級(jí)預(yù)認(rèn)證。它提供了強(qiáng)大的設(shè)計(jì)選項(xiàng)，可降低風(fēng)險(xiǎn)并快速將設(shè)計(jì)推向市場(chǎng)。

設(shè)計(jì)價(jià)值

綠色選擇也在增加，幫助設(shè)計(jì)人員滿足醫(yī)療設(shè)備的環(huán)境要求。使用不含鉛的電阻器符合無鉛設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)，無需豁免——隨著無鉛設(shè)計(jì)要求的不斷擴(kuò)大，設(shè)計(jì)本身具有更長(zhǎng)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(yī)療設(shè)計(jì)。這些經(jīng)過資格預(yù)審的選項(xiàng)的價(jià)值遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了大規(guī)模生產(chǎn)的商品組件，具有高額定值、小尺寸內(nèi)的高浪涌性能和環(huán)境價(jià)值等特性，使醫(yī)療設(shè)計(jì)人員能夠提供有助于挽救生命的安全、穩(wěn)定的設(shè)備。