चिकित्सा उपकरणों के लिए सर्किट चेकर्स

चिकित्सा उद्योग में, विभिन्न प्रकार के उपकरणों के लिए अत्यधिक विश्वसनीय इलेक्ट्रॉनिक घटक आवश्यक हैं - जिन प्रणालियों का निदान करते हैं, जैसे कि चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग (एमआरआई) मशीनों जैसे कि रोगियों का इलाज करने वाले उपकरणों का इलाज करने वाले उपकरणों के लिए, जैसे पेसमेकर और इम्प्लांटेबल कार्डियोवर्टर-डिफिब्रिलेटर (आईसीडीएस) )।

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सतह पर रहते हुए, डायग्नोस्टिक उपकरण और प्रत्यारोपण योग्य डिवाइस काफी अलग होते हैं, इन उपकरणों पर काम करने वाले विद्युत अभियंता एक ही सामान्य चुनौतियों को साझा करते हैं। इनमें लाइफटाइम विश्वसनीयता के लिए डिज़ाइन किए गए विफल-सुरक्षित इलेक्ट्रॉनिक घटक का चयन करना शामिल है और आपूर्तिकर्ता भागीदारों को सुनिश्चित करना उद्योग-विशिष्ट मानकों को पूरा कर सकता है।

डिवाइस जो भी हो, यदि ये मुद्दे सबसे ऊपर नहीं हैं और एक घटक जो विशेष रूप से चिकित्सा अनुप्रयोगों के लिए डिज़ाइन नहीं किया गया है, तो महंगा मरम्मत या एक प्रत्यारोपण योग्य डिवाइस में विनाशकारी विफलता हो सकती है जिसके लिए इसे मरम्मत के लिए आक्रामक सर्जरी की आवश्यकता हो सकती है।

उच्च विश्वसनीयता घटकों

उच्चतम स्तर की विश्वसनीयता को बनाए रखने के लिए चिकित्सा उपकरण निर्माताओं को अंतर्राष्ट्रीय मानक संगठन और यूएस खाद्य एवं औषधि प्रशासन जैसी एजेंसियों द्वारा विनियमित किया जाता है। हालांकि इन संगठनों का उद्देश्य मानक उपकरणों को विश्वसनीयता के उच्चतम स्तर को बनाए रखने के लिए मानकों को निर्धारित करना है, बोझ पूरी तरह से चिकित्सा उपकरण डिजाइनरों पर नहीं आना चाहिए।

इसके बजाए, डिवाइस डिजाइनरों को यह सुनिश्चित करना चाहिए कि इन उपकरणों के डिजाइन, विकास और निर्माण के लिए उन पर कड़े नियंत्रण भी उन आपूर्तिकर्ताओं द्वारा मिलते हैं जिन्हें वे बहु-परत सिरेमिक कैपेसिटर्स (एमएलसीसीएस), एकल परत कैपेसिटर्स और ट्रिमर जैसे घटकों के लिए चुनते हैं capacitors।

उदाहरण के लिए, एक डिवाइस को विकसित करना जिसे उच्च वोल्टेज पर काम करने की आवश्यकता होती है, जैसे कि 600V या 900V पर संचालित आईसीडी, घटकों को डिवाइस के सामान्य ऑपरेटिंग वोल्टेज की तुलना में बहुत अधिक वोल्टेज का सामना करने के लिए डिज़ाइन और परीक्षण करने की आवश्यकता होती है। एक चिकित्सा उपकरण डिजाइनर को घटक चयन पर चर्चाओं में आपूर्तिकर्ताओं को शामिल करने की आवश्यकता होती है और वोल्टेज आवश्यकताओं के साथ पूरी तरह से पारदर्शी होना चाहिए।

इसके अतिरिक्त, विश्वसनीयता की रक्षा के लिए, डिजाइनर को यह सुनिश्चित करना चाहिए कि आपूर्तिकर्ता ऊंचा वोल्टेज और तापमान के स्तर पर बर्न-इन परीक्षण कर रहा है और सभी घटकों को सख्त प्रदर्शन मानदंडों के अनुरूप 100% विद्युत परीक्षण और दृष्टि से निरीक्षण किया जाता है।

नियामक चुनौतियां

चिकित्सा उद्योग के लिए उच्च विश्वसनीयता घटकों को प्रदान करने के लिए समर्पित आपूर्तिकर्ता का चयन करके डिवाइस विफलता को रोकने के अलावा, चिकित्सा उपकरण डिजाइनरों को यह सुनिश्चित करने की ज़रूरत है कि वे इलेक्ट्रॉनिक घटक विभिन्न प्रकार के उद्योग विनिर्देशों का अनुपालन करते हैं। अधिकांश चिकित्सा घटकों के लिए दो मुख्य विनिर्देश एमआईएल-पीआरएफ -55681 और एमआईएल-पीआरएफ -123 हैं।

संक्षेप में, एमआईएल-पीआरएफ -55681 विनिर्देश है जो चिकित्सा प्रत्यारोपण योग्य उपकरणों के क्षेत्र में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। यह बीएक्स के रूप में नामित एक मध्य-के स्थिर ढांकता हुआ परिभाषित करता है। एमआईएल-पीआरएफ -123 विनिर्देश उच्च विश्वसनीयता, सामान्य उद्देश्य (बीएक्स और बीआर डाइलेक्ट्रिक विकल्प), और तापमान स्थिर (बीपी और बीजी) सिरेमिक डाइलेक्ट्रिक फिक्स्ड कैपेसिटर दोनों के माध्यम से छेद और सतह-माउंट उपकरणों के लिए सामान्य आवश्यकताओं को शामिल करता है।

साथ ही इन दो मानकों की पूरी तरह से समझ, और किसी अन्य व्यक्ति को किसी विशिष्ट अनुप्रयोग के लिए आवश्यक होने की आवश्यकता हो सकती है, एक आपूर्तिकर्ता को संचालन, परीक्षण और गुणवत्ता आश्वासन के लिए प्रक्रियाओं की आवश्यकता होती है। इसे दस्तावेज प्रदान करने की भी आवश्यकता है, जैसे स्रोत नियंत्रण चित्र (एससीडीएस) जो आपूर्ति किए गए घटकों के हर पहलू को नियंत्रित करते हैं। यह एक महत्वपूर्ण, अभी तक अनदेखा, डिजाइन प्रक्रिया का हिस्सा है। एससीडी महत्वपूर्ण अनुप्रयोगों के लिए विशेष घटकों की डिलीवरी के लिए एक इंजीनियरिंग विवरण, योग्यता और स्वीकृति मानदंड प्रदान करते हैं। इस प्रकार का दस्तावेज़ीकरण डिवाइस डिजाइनरों के लिए एमआईएल-पीआरएफ -55681 और एमआईएल-पीआरएफ -123 जैसे प्रासंगिक मानकों और विनियमों के अनुपालन को सुनिश्चित करने में आसान बना सकता है।

इम्प्लांटेबल उपकरणों में ईएमआई

विश्वसनीयता के लिए इन सामान्य उद्योग-व्यापक विचारों से परे, चिकित्सा इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए कुछ अतिरिक्त आवेदन-विशिष्ट चुनौतियां हैं।

उदाहरण के लिए, आज आयोजित और विकिरणित विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप (ईएमआई) के कई स्रोत हैं जो संभावित रूप से प्रत्यारोपण योग्य चिकित्सा उपकरणों के कार्य को बाधित कर सकते हैं। इसमें एक पेसमेकर की लय को फेंकना या आईसीडी को एक अनियमित दिल की धड़कन को गलत तरीके से समझने के लिए शामिल हो सकता है, जो एक झटका भेजना आवश्यक नहीं है।

ईएमआई को खत्म करने और इन जोखिमों को कम करने के लिए, चिकित्सा उपकरण डिजाइनर बहु-परत योजनाकार सरणी या असुरक्षित संधारित्र से बने फीडथ्रू फ़िल्टर का उपयोग कर सकते हैं। इन फीडथ्रू फ़िल्टर का उपयोग कनेक्शन बिंदु पर किया जाता है ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि अवांछित शोर, जैसे कि ईएमआई, वोल्टेज स्पाइक्स जैसे मुद्दों को रोकने के लिए समाप्त हो गया है।

ईएमआई को फ़िल्टर करने के लिए इस विधि में एक संधारित्र को एक डोनट की तरह लीड के साथ आकार दिया जाता है जो सीधे संधारित्र के माध्यम से पारित संकेत लेते हैं। संधारित्र का बाहरी ईएमआई शील्ड से जुड़ा हुआ है, जो संरक्षित सर्किट के चारों ओर एक फैराडे पिंजरे बनाता है। फैराडे पिंजरे की दीवार में घुड़सवार इन फ़िल्टरों के साथ, कोई भी आने वाला या आउटगोइंग केबल फ़िल्टर से गुजर जाएगा, जो उच्च आवृत्ति आयोजित हस्तक्षेप को फ़िल्टर करेगा, जबकि फैराडे पिंजरे विकिरण हस्तक्षेप (चित्रा 1) के खिलाफ सुरक्षा करता है।

संधारित्र के भीतर क्षैतिज इलेक्ट्रोड फैराडे पिंजरे की दीवार के लिए एक्सटेंशन के रूप में कार्य करता है, जिसके परिणामस्वरूप उत्कृष्ट उच्च आवृत्ति प्रदर्शन हो सकता है। फ़िल्टर किए गए फीडथ्रू में कम समकक्ष श्रृंखला प्रतिरोध और समकक्ष श्रृंखला अधिष्ठापन होता है, और राल के साथ सील होने के बजाय हर्मेटिकली सील किया जा सकता है। ये फ़िल्टर उच्च या निम्न-वोल्टेज उपकरणों के लिए डिज़ाइन किए गए हैं।

एमआरआई उपकरणों में घटक

एमआरआई मशीनों और उनमें उपयोग किए गए सभी चिकित्सा उपकरण, जैसे रोगी-निगरानी उपकरणों, विशेष विश्वसनीयता विचारों की आवश्यकता होती है। एमआरआई मशीनों के साथ चिकित्सा उपकरण डिजाइनरों में भाग लेने वाले सबसे बड़े मुद्दों में से एक यह है कि मशीन में या उसके आस-पास उपयोग किए जाने वाले सभी घटक किसी भी चुंबकत्व को प्रदर्शित नहीं कर सकते हैं। यह चुनौतीपूर्ण है क्योंकि एक मानक एमएलसीसी में निकल से बने आधार धातु इलेक्ट्रोड हो सकते हैं, या ढांकता हुआ और इलेक्ट्रोड समाप्ति पर सोल्डर लीचिंग को रोकने के लिए निकल बाधा खत्म हो सकता है - फिर भी निकल फेरोमैग्नेटिक है।

एक विश्वसनीय और स्थिर गैर-चुंबकीय एमएलसीसी समाप्ति बनाने के लिए, आपूर्तिकर्ता उन सामग्रियों में सीमित हैं जो वे उपयोग कर सकते हैं। दो अनुशंसित विकल्पों में एक रजत पैलेडियम (एजीपीडी) sintered समाप्ति या एक तांबा बाधा परत शामिल हैं। जबकि एक एजीपीडी समाप्ति एक अच्छा विकल्प है, यह सोल्डर लीच के लिए प्रवण है, जो प्रदर्शन के मुद्दों का कारण बन सकता है। दूसरी तरफ, एक तांबा बाधा में सोल्डर लीचिंग के साथ समस्या नहीं होगी, लेकिन यह ऑक्सीडिसेशन और संक्षारण के लिए अतिसंवेदनशील हो सकता है। हालांकि, यह लीड-फ्री और पारंपरिक सोल्डरिंग विकल्पों के साथ संगत है और एजीपीडी की तुलना में भी कम महंगा है।

चुंबकत्व को खत्म करने पर एक और आवश्यकता गैर-चुंबकीय डोपेंट्स, या additives, सिरेमिक ढांकतादों में उपयोग करना है। तत्वों के विभिन्न संयोजनों का उपयोग सही ढांकता हुआ गुण बनाने और चुंबकत्व को खत्म करने के लिए किया जा सकता है, लेकिन यह कैपेसिटेंस श्रेणियों को सीमित कर सकता है।

इससे कोई फर्क नहीं पड़ता कि किस प्रकार का मेडिकल डिवाइस डिज़ाइन किया जा रहा है, यह प्रत्येक पीढ़ी के साथ छोटे और अधिक शक्तिशाली होने की संभावना है।यह सुनिश्चित करने के लिए डिवाइस डिजाइनरों की आवश्यकता को नहीं बदलता है ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि उपकरण आजीवन विश्वसनीयता बनाए रखेगा।

यह सुनिश्चित करने के लिए कि चयनित इलेक्ट्रॉनिक घटक लंबे समय तक डिवाइस के साथ मुद्दों का कारण नहीं होंगे, डिजाइनरों के लिए डिजाइनरों के लिए डिज़ाइन प्रक्रिया की शुरुआत में एक विशेष घटकों निर्माता से परामर्श करने के लिए अच्छा अभ्यास है।आपूर्तिकर्ता जो उच्च विश्वसनीयता, उच्च तापमान और उच्च आवृत्ति अनुप्रयोगों के साथ आने वाली जटिलताओं को संभालने से पहले से परिचित हैं, इलेक्ट्रॉनिक बिल्डिंग ब्लॉक प्रदान करने के लिए अच्छी तरह सुसज्जित हैं जो सुनिश्चित करेंगे कि किसी भी चिकित्सा उपकरण को अंतिम रूप देने के लिए बनाया गया है।

लेखक के बारे में

शिराज वाखरिया उत्पाद लाइन प्रबंधक है - हाय-रिला, नोल्स सटीक उपकरणों के लिए