應(yīng)用于醫(yī)療的貼片電阻器設(shè)計的注意事項

安全、可靠的精密電阻器可擴展浪涌保護(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)療保健機構(gòu)數(shù)量增多以及對更智能、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(shè)備的持續(xù)競爭壓力。

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(yī)療設(shè)計中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。在醫(yī)療設(shè)備設(shè)計中，每個有源集成電路 (IC) 需要多達(dá) 20 個電阻器。現(xiàn)成的電阻器通常是不夠的，這促使設(shè)計人員使用專門構(gòu)建的專門組件來應(yīng)對各種醫(yī)療挑戰(zhàn)，例如高壓和磁干擾。

了解選項至關(guān)重要，因為各種醫(yī)療應(yīng)用對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和監(jiān)測生物信號。

人際接觸

自動體外除顫器 (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)計來實現(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)計到監(jiān)護(hù)儀輸入電路的引線組來實現(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)測量是該電路的關(guān)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(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)力下的長期穩(wěn)定性。除此之外，非專業(yè) AED 細(xì)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(huán)境條件（包括高濕度）的要求。

設(shè)計人員還必須考慮測試電路本身的參數(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 時的 25.00J 到 100kO 時的 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% 的能量對于一個小型電子元件來說也很重要。

在工業(yè)應(yīng)用中得到驗證的其他選項也為醫(yī)療設(shè)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(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）是在高密度信號載體（HDSC）選項的進(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 級預(yù)認(rèn)證。它提供了強大的設(shè)計選項，可降低風(fēng)險并快速將設(shè)計推向市場。

設(shè)計價值

綠色選擇也在增加，幫助設(shè)計人員滿足醫(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)計的標(biāo)準(zhǔn)，無需豁免——隨著無鉛設(shè)計要求的不斷擴大，設(shè)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(yī)療設(shè)計。這些經(jīng)過資格預(yù)審的選項的價值遠(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)境價值等特性，使醫(yī)療設(shè)計人員能夠提供有助于挽救生命的安全、穩(wěn)定的設(shè)備。