在医疗领域,电子医疗设备发挥着日益重要的作用,从诊断仪器如血糖仪、心电图机,到治疗设备如高频电刀、植入式心脏起搏器等,这些设备的可靠性与安全性直接关系到患者的生命健康。而作为电子医疗设备的关键支撑 ——PCB(印刷电路板),其设计必须遵循严苛的安全标准,以确保在复杂的医疗环境中稳定、安全运行。
首先,电气安全标准首当其冲。医疗设备所处的环境充满了各种电气干扰源,同时又要确保对患者和操作人员的绝对安全。在 PCB 设计时,绝缘性能至关重要。选用具有高绝缘强度的基板材料,防止电流泄漏引发触电事故。例如,对于直接接触人体的可穿戴式医疗监测设备,如智能手环式血压计,其 PCB 基板必须满足严格的漏电距离和电气间隙要求,即使在潮湿环境下,也能杜绝任何可能的漏电风险。同时,针对高压部分,如某些影像诊断设备中的高压发生器 PCB,要进行有效的隔离防护,采用专门的高压隔离技术,像光耦隔离、变压器隔离等,确保高压与低压电路之间安全分隔,防止人员误触高压区域导致电击伤害。
其次,电磁兼容性(EMC)标准严格把控。医疗环境充斥着众多电子设备,电磁环境复杂,一方面要防止医疗设备自身 PCB 产生的电磁辐射对其他精密医疗仪器造成干扰,影响诊断或治疗结果;另一方面,也要抵御外界电磁干扰对自身设备的影响,确保设备正常运行。在布局上,将敏感的模拟电路与易产生干扰的数字电路分区隔离,中间设置接地层或屏蔽线。例如,在设计脑电图机的 PCB 时,把微弱的脑电信号采集电路与数字处理、显示电路分开,避免数字电路的高频噪声干扰脑电信号,保证采集数据的准确性。同时,对设备的外壳、接口等部位进行屏蔽处理,如采用金属屏蔽罩或屏蔽线缆,限制电磁辐射的传播范围,满足医疗场所特定的 EMC 标准,保障设备在电磁 “丛林” 中稳定工作。
再者,生物相容性与化学安全性不容忽视。由于部分医疗设备的 PCB 可能会与人体组织、体液间接或直接接触,如植入式医疗器械、口腔医疗设备等,其材料必须具备生物相容性。这意味着 PCB 所使用的基板、覆盖层、焊接材料等不能释放有害物质,引发人体过敏、炎症或其他不良反应。例如,在植入式神经刺激器的 PCB 设计中,选用经过严格生物相容性测试的医用级聚酰亚胺材料作为基板,确保在长期植入人体后,不会对周围神经组织产生毒性作用。此外,对于可能接触到化学药品、消毒剂的医疗设备 PCB,如医院检验科的分析仪,要保证材料具有耐化学腐蚀性,防止化学物质侵蚀 PCB,造成电路损坏,进而影响设备性能。
另外,可靠性与稳定性标准要求极高。医疗设备通常需要长时间连续运行,且在关键时刻不容许出现故障。在 PCB 设计过程中,采用冗余设计是常见手段。对于关键信号路径和供电线路,设置备份,如心脏监护仪的关键生命体征监测电路,配备双路信号采集和处理模块,一旦主模块出现问题,备份立即投入使用,确保监测不间断。同时,严格的元器件选型至关重要,优先选用经过医疗级认证、具有高可靠性和长寿命的元器件,这些元器件在高温、高湿、高辐射等极端条件下,依然能保持稳定性能,为设备的持久运行提供坚实保障。
最后,机械安全性同样关键。医疗设备在运输、使用过程中可能会受到震动、碰撞等机械应力,PCB 要能够承受这些外力而不损坏。在设计时,合理布局元器件,避免因震动导致元器件松动、脱落或相互碰撞短路。对于一些手持便携式医疗设备,如超声诊断仪的手持探头部分,其 PCB 要具备一定的抗震性能,可通过加固安装孔、增加缓冲垫等措施,确保在频繁移动、使用过程中,PCB 及上面的元器件保持完好,设备正常工作。
深圳捷创电子科技有限公司在医疗设备用 PCB 设计领域拥有深厚的专业积淀,深谙上述严苛的安全标准。公司配备专业的技术团队,从最初的材料选型,依据生物相容性、化学安全性精挑细选;到精心的布局布线,兼顾电气安全、EMC 和机械安全性;再到严格的测试验证,模拟各种医疗环境场景,确保每一块用于医疗设备的 PCB 都符合国际、国内最高安全标准。无论是前沿的高端医疗设备研发,还是普及型医疗产品的升级换代,捷创电子都能凭借卓越的技术、严谨的工艺,为医疗产业提供可靠的 PCB 设计服务,守护患者的生命健康。