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医疗器械研发如何满足电磁兼容性要求
2024.06.12

在医疗器械行业中,随着技术的迭代和电子系统的日趋复杂,如何有效密封设备以预防电磁干扰(EMI)变得至关重要。电磁干扰可能影响医疗设备的性能,甚至导致其无法正常工作,因此考虑电磁兼容性(EMC)是设计过程中的关键一环。


电磁屏蔽是一种减少场强的方法,通过使用导电和/或磁性材料来实现,无论是作为电缆覆盖层、PCB组件上的金属薄板覆盖层,还是用于封闭干扰的外壳、垫片乃至整个系统。虽然静电放电(ESD)与EMI不同,但某些EMI组件可以通过将多余电荷从敏感组件上分流来提供ESD保护。


在设计医疗器械时,电气工程师首先可以采用降低辐射和增强抗扰度的策略,例如在电路板上集成接地层和机架。布线时可以考虑环形屏蔽层和铁氧体夹片。这些步骤之后,系统通常仍需要屏蔽以保护免受外部干扰,这时机械工程师的参与变得关键。


设计中可能涉及的要求包括:可接受的间隙宽度、接地接口点、可靠性、密封/外壳的电导率水平、可维修性以及散热考虑。许多电磁屏蔽层由金属薄板制成,钣金成形在小批量和大批量生产中都表现良好。早期测试可以确认设计是否能改进电磁兼容性。


电磁干扰屏蔽层可以使用多种材料,包括铜合金、钢、镀锌/锡、不锈钢、铝合金、黄铜和镍合金等。如果设备封装在塑料外壳内,可以通过在塑料成型后添加导电涂层来满足电磁兼容性要求。这可以通过真空金属喷镀、电弧和火焰喷涂、导电薄膜或电镀等方式完成。


另一种解决方案是使用导电网套、薄膜、胶带和衬垫。这些可以手动应用,特别是在零件接口没有确切定义的大型设备中。所有零件间的接口都会有一些差距,可以通过控制间隙宽度或使用紧固方法如焊接/锡焊/铜焊、铆钉、PEM螺钉、导电环氧树脂等来弥补。

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专为电磁密封设计的垫片由多种材料制成,包括编织在泡沫上的导电线和铜合金指形簧片。还可以使用填充导电纤维或颗粒的弹性体材料,以及金属化或金属泡沫。最可靠且易于制造的解决方案之一是使用集成在零件中的类似弹簧的凸片来建立接触,确保零件之间可靠地密封。


综上所述,医疗器械设计中的电磁兼容性是一个复杂的问题,需要电气工程师和机械工程师的紧密合作。通过采用适当的材料和技术,可以有效地减少电磁干扰,确保医疗设备的性能和安全性。随着医疗器械行业的不断发展,对于电磁兼容性的要求将越来越高,因此设计师必须不断更新知识和技能,以应对这些挑战。


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