เครื่องคำนวณความกว้างของลายวงจรสำหรับการออกแบบ PCB สำหรับอุปกรณ์ทางการแพทย์ | KingPo
การประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรม · อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทางการแพทย์

การออกแบบแผงวงจรพิมพ์ (PCB) สำหรับอุปกรณ์ทางการแพทย์: 7 กฎสำคัญและเครื่องคำนวณความกว้างของลายวงจร

การออกแบบแผงวงจรพิมพ์ (PCB) สำหรับอุปกรณ์ทางการแพทย์จำเป็นต้องควบคุมความปลอดภัยทางไฟฟ้า อุณหภูมิของลายวงจร ระยะห่างของฉนวน กระแสไฟรั่ว ประสิทธิภาพ EMC และความน่าเชื่อถือของชิ้นส่วนอย่างระมัดระวัง คู่มือทางวิศวกรรมนี้ครอบคลุมถึงเครื่องตรวจวัดสัญญาณชีพผู้ป่วย ปั๊มให้ยา ระบบถ่ายภาพ อุปกรณ์ผ่าตัด อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ฝังในร่างกาย และอุปกรณ์ทางการแพทย์แบบสวมใส่ได้

คลาส I / II / IIIอุปกรณ์ IVDIEC 60601ISO.14708การออกแบบเพื่อการตรวจสอบ
คำตอบตรงๆ

อะไรคือสิ่งที่สำคัญที่สุดในการออกแบบแผงวงจรพิมพ์ (PCB) สำหรับอุปกรณ์ทางการแพทย์?

การออกแบบแผงวงจรพิมพ์ (PCB) สำหรับอุปกรณ์ทางการแพทย์นั้นต้องมากกว่าแค่การคำนวณความกว้างของลายวงจร วิศวกรต้องประเมินความสามารถในการรับกระแสไฟฟ้า การแยกผู้ป่วย การคืบคลานของของเหลว ระยะห่าง กระแสรั่วไหล ภูมิคุ้มกันต่อคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า การเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิ และความสามารถในการตรวจสอบย้อนกลับภายใต้มาตรฐาน IEC 60601 ที่เกี่ยวข้องและข้อกำหนดเฉพาะของอุปกรณ์

สำหรับอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อกับผู้ป่วย การจัดวางแผงวงจรพิมพ์ (PCB) ต้องได้รับการตรวจสอบควบคู่ไปกับตัวเครื่อง แหล่งจ่ายไฟ การจำแนกประเภทชิ้นส่วนที่ใช้งาน การเดินสายไฟ ตัวเชื่อมต่อ วงจรป้องกัน และแผนการทดสอบในห้องปฏิบัติการขั้นสุดท้าย

  • เริ่มจากกรณีการใช้งานก่อนเครื่องตรวจวัดสัญญาณชีพผู้ป่วย เครื่องปั๊มยา เครื่องถ่ายภาพ อุปกรณ์ผ่าตัด หรืออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ฝังในร่างกาย
  • เส้นทางความปลอดภัยถัดไปก่อนทำการเดินสายไฟ ให้ระบุวงจรหลัก วงจรสำรอง วงจรสัญญาณ วงจรตู้ และวงจรผู้ป่วย
  • เครื่องคิดเลขรุ่นแรกใช้เครื่องคำนวณความกว้างของร่องรอยก่อนทำการตรวจสอบทางความร้อนและทางห้องปฏิบัติการอย่างละเอียด
เครื่องคิดเลขทางวิศวกรรม

เครื่องคำนวณความกว้างของลายวงจรสำหรับการออกแบบ PCB ของอุปกรณ์ทางการแพทย์

เครื่องคำนวณนี้ช่วยให้วิศวกรสามารถประเมินความกว้างของลายวงจรพิมพ์ (PCB) ความต้านทาน แรงดันตก และการสูญเสียพลังงานที่ต้องการได้ในระหว่างการตรวจสอบการออกแบบ PCB สำหรับอุปกรณ์ทางการแพทย์ในระยะเริ่มต้น โดยใช้ความสัมพันธ์เชิงประจักษ์ตามมาตรฐาน IPC-2221

พารามิเตอร์อินพุตIPC-2221 MODEL
I = k × ΔT0.44 × เอ0.725
ผลลัพธ์ที่คำนวณได้

ผลสอบ

พร้อมสำหรับการคำนวณ
ความกว้างของเส้นทางที่ต้องการ- mm
ความกว้างของรอย- พัน
ความต้านทาน- Ω
แรงดันไฟฟ้าตก- V
การสูญเสียพลังงาน- W
หมายเหตุการออกแบบทางการแพทย์
การคำนวณความกว้างของลายวงจรไม่ได้เป็นตัวกำหนดค่า MOPP/MOOP, ระยะคืบคลาน, ระยะห่าง, การปฏิบัติตามข้อกำหนดกระแสรั่วไหล, ภูมิคุ้มกัน EMC หรือความปลอดภัยของอุปกรณ์ทางการแพทย์โดยรวม การตัดสินใจขั้นสุดท้ายเกี่ยวกับการปฏิบัติตามข้อกำหนดควรพิจารณาจากมาตรฐานฉบับทางการ, เอกสารการจัดการความเสี่ยงของผลิตภัณฑ์, ตัวอย่างที่เป็นตัวแทน และการตรวจสอบจากห้องปฏิบัติการ
หมายเหตุเกี่ยวกับการออกแบบทางการแพทย์

ควรใช้เครื่องคิดเลขนี้เป็นเครื่องมือคัดกรองเบื้องต้น ไม่ใช่เพื่อยืนยันว่าได้ปฏิบัติตามข้อกำหนดแล้ว

ผลการวัดความกว้างของลายวงจรช่วยในการประเมินขนาดตัวนำและภาระความร้อน แต่การออกแบบแผงวงจรพิมพ์ (PCB) สำหรับอุปกรณ์ทางการแพทย์ยังคงต้องมีการตรวจสอบฉนวน การทดสอบกระแสรั่ว การทดสอบ EMC และการจัดการความเสี่ยงในระดับผลิตภัณฑ์ การตัดสินใจขั้นสุดท้ายเกี่ยวกับการปฏิบัติตามมาตรฐานควรพิจารณาจากมาตรฐานฉบับทางการ เอกสารการจัดการความเสี่ยงของผลิตภัณฑ์ ตัวอย่างที่เป็นตัวแทน และการตรวจสอบจากห้องปฏิบัติการ

คำเตือนสำคัญ: ร่องรอยการนำกระแสไฟฟ้าที่ทำได้อย่างปลอดภัยไม่ได้หมายความว่าจะสามารถใช้ได้อย่างปลอดภัยเมื่อมีฉนวนกั้น ความสามารถในการรับกระแสไฟฟ้า การคืบคลานของกระแสไฟฟ้า ระยะห่าง และการป้องกันผู้ป่วย เป็นประเด็นการออกแบบที่แยกต่างหาก
แผนผังแอปพลิเคชัน

การประยุกต์ใช้ในการออกแบบ PCB สำหรับอุปกรณ์ทางการแพทย์

การใช้งานอุปกรณ์ทั่วไปลำดับความสำคัญของ PCB
การตรวจสอบผู้ป่วยเครื่องตรวจวัดสัญญาณชีพข้างเตียง, ECG, SpO₂ และโมดูลวัดสัญญาณชีพต่างๆวงจรหน้าสัญญาณอนาล็อกที่มีสัญญาณรบกวนต่ำ การแยกผู้ป่วย และการควบคุมกระแสไฟรั่ว
การให้ยาทางหลอดเลือดและการบำบัดเครื่องปั๊มยา เครื่องช่วยหายใจ และระบบย่อยสำหรับการฟอกไตความสมบูรณ์ของระบบขับเคลื่อนมอเตอร์/วาล์ว สัญญาณเตือน ระบบสำรอง และภูมิคุ้มกันต่อคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า
ระบบภาพอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับเครื่องเอกซเรย์ CT อัลตราซาวนด์ และ MRIการรับข้อมูลความเร็วสูง การป้องกัน การต่อลงดิน และการแยกแรงดันสูง
อุปกรณ์ผ่าตัดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสำหรับการผ่าตัดด้วยไฟฟ้าและเครื่องมือที่ใช้พลังงานเส้นทางกระแสไฟฟ้าความถี่สูง, ความเครียดของฉนวน, การควบคุมความร้อน และ EMC
อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบฝังได้เครื่องกระตุ้นหัวใจ, เครื่องกระตุ้นหัวใจแบบฝัง และเครื่องกระตุ้นประสาทการใช้พลังงานต่ำมาก การย่อขนาด การรวมระบบแบบปิดสนิท และการวางแผนด้านภูมิคุ้มกัน
ข้อกำหนดหลัก

7 ลำดับความสำคัญในการออกแบบแผงวงจรพิมพ์ (PCB) สำหรับอุปกรณ์ทางการแพทย์

กระบวนการออกแบบแผงวงจรพิมพ์ (PCB) สำหรับอุปกรณ์ทางการแพทย์ที่น่าเชื่อถือ ควรประเมินทั้งเจ็ดด้านนี้ก่อนที่จะส่งแผงวงจรไปสร้างต้นแบบ ตรวจสอบ หรือยื่นขอรับรอง

01

การคุ้มครองผู้ป่วย

กำหนดเส้นทางป้องกันผู้ปฏิบัติงานและผู้ป่วยก่อนทำการกำหนดเส้นทาง การจำแนกประเภทชิ้นส่วนที่ใช้จะเปลี่ยนแปลงความคาดหวังในการทดสอบ

02

ความกว้างของรอย

ประเมินความจุของกระแสไฟฟ้า ความต้านทาน แรงดันตก และการสูญเสียพลังงานตั้งแต่เนิ่นๆ จากนั้นตรวจสอบด้วยสภาวะความร้อนจริง

03

การคืบคลานและการเคลียร์พื้นที่

ตรวจสอบแรงดันไฟฟ้าใช้งาน ระดับมลพิษ กลุ่มวัสดุ ระดับความสูง การเคลือบผิว และช่องเสียบก่อนอนุมัติแบบแปลน

04

กระแสไฟรั่ว

ควบคุมเส้นทางกระแสไฟฟ้าของผู้ป่วย พื้นที่ปิดล้อม และสายดิน ทั้งในสภาวะปกติและสภาวะความผิดปกติเพียงจุดเดียว

05

อีเอ็มซี แอนด์ ไซออนิสต์

แยกวงจรขยายกำลังที่มีสัญญาณรบกวนสูงออกจากวงจรอนาล็อกและวงจร RF ที่ไวต่อสัญญาณรบกวน วางแผนการทดสอบภูมิคุ้มกันและการปล่อยคลื่นรบกวนตั้งแต่เนิ่นๆ

06

ความน่าเชื่อถือทางความร้อน

ตรวจสอบการเกิดความร้อนในทองแดง การลดกำลังของชิ้นส่วน การเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิในตัวเครื่อง และการสัมผัสกับสารทำความสะอาดหรือสารฆ่าเชื้อ

07

ตรวจสอบย้อนกลับ

เชื่อมโยงการคำนวณ กฎการจัดวาง วัสดุ และผลการทดลองในห้องปฏิบัติการ เข้ากับการควบคุมความเสี่ยงและหลักฐานการตรวจสอบ

การตรวจสอบ IEC 60601

การออกแบบแผงวงจรพิมพ์ (PCB) สำหรับอุปกรณ์ทางการแพทย์ตามมาตรฐาน IEC 60601

อย่าคิดว่า “MOPP = 2 × MOOP” เป็นกฎการจัดวางแบบสากลเสมอไป
ระยะห่างที่ต้องการขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้าใช้งาน ประเภทฉนวน กลุ่มวัสดุ ระดับมลภาวะ ระดับความสูง ความถี่ การจำแนกประเภทชิ้นส่วนที่ใช้งาน และรุ่นที่เกี่ยวข้องหรือมาตรฐานเฉพาะ
  • ระบุวงจรหลัก วงจรสำรอง วงจรสัญญาณ วงจรตู้ และวงจรผู้ป่วย
  • บันทึกค่าแรงดันไฟฟ้าใช้งานตลอดทุกชั้นฉนวน
  • ตรวจสอบช่องเสียบ การเคลือบผิว ตัวเชื่อมต่อ และระยะห่างของตัวชิ้นส่วน
  • ประเมินสภาวะปกติและสภาวะความผิดปกติเดี่ยวที่เกี่ยวข้อง
  • ประสานกฎของแผงวงจรพิมพ์ (PCB) กับหม้อแปลงไฟฟ้า ออปโตคัปเปลอร์ และฉนวนของตัวเครื่อง
ชิ้นส่วนที่ใช้

บริบท B, BF และ CF

การจำแนกประเภทชิ้นส่วนที่ใช้งานมีผลต่อเส้นทางกระแสไฟฟ้าที่อนุญาตและการกำหนดค่าการทดสอบ ไม่ใช่ป้ายกำกับที่ผู้ออกแบบ PCB สามารถกำหนดได้เองเพียงฝ่ายเดียว

ประเภทเน้นการออกแบบ
Type Bการสัมผัสร่างกายโดยไม่คาดหวังการแยกส่วนที่สูงขึ้นของชิ้นส่วนที่ลอยตัว
ประเภท BFวงจรลอยตัวที่ใช้กับร่างกาย การแยกส่วน และเส้นทางกระแสไฟฟ้าของผู้ป่วย จำเป็นต้องได้รับการตรวจสอบอย่างรอบคอบ
พิมพ์ CFในบริบทการใช้งานด้านหัวใจ มักใช้การควบคุมกระแสไฟฟ้าของผู้ป่วยที่เข้มงวดที่สุด
การทำแผนที่อุปกรณ์

ความเสี่ยงด้านการออกแบบ PCB สำหรับอุปกรณ์ตรวจสอบ KingPo

ใช้ตารางด้านล่างเพื่อเชื่อมโยงความเสี่ยงทั่วไปในการออกแบบแผงวงจรพิมพ์ (PCB) ของอุปกรณ์ทางการแพทย์กับข้อกังวลในการตรวจสอบทางกายภาพและอุปกรณ์ทดสอบ KingPo ที่เกี่ยวข้อง ซึ่งจะช่วยเปลี่ยนผลลัพธ์จากเครื่องคำนวณให้เป็นแผนการทดสอบในห้องปฏิบัติการที่ใช้งานได้จริง

ความเสี่ยงในการออกแบบ PCBข้อกังวลเกี่ยวกับการตรวจสอบอุปกรณ์ที่เกี่ยวข้องกับ KingPo
การให้ความร้อนแบบติดตามอุณหภูมิสูงขึ้น / กระแสไฟฟ้าไหลผ่านการสนับสนุนการทดสอบการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิ
กระแสไฟรั่วผู้ป่วย / ตัวเครื่อง / กระแสไฟฟ้าลงดินเครื่องทดสอบกระแสรั่วไหลแบบตั้งโปรแกรมได้
ความเป็นฉนวนฉนวนกันความร้อนทนทานเครื่องทดสอบความแข็งแรงของฉนวนไฟฟ้าและอุปกรณ์ความปลอดภัยทางไฟฟ้า
วงจรผ่าตัด HFกราฟแสดงการรั่วไหล/โหลดของ HFเครื่องวิเคราะห์ ESU KP-8850
การได้รับแสงกระตุ้นหัวใจภูมิคุ้มกัน/การฟื้นตัวของชีพจรเครื่องกำเนิดพัลส์ทดสอบการช็อกไฟฟ้าหัวใจ
เครื่องมือวิศวกรรมฟรีเครื่องคำนวณฉนวน HF ตามมาตรฐาน IEC 60601-2-2ประเมินค่าความจุฉนวน กระแสรั่วไหลความถี่สูง ภาระไดอิเล็กทริก และการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิแบบอะเดียแบติก เพื่อใช้ในการคัดกรองการออกแบบอุปกรณ์ผ่าตัดด้วยไฟฟ้า เปิดเครื่องคิดเลข →
คำถามที่พบบ่อย

คำถามที่พบบ่อยเกี่ยวกับแผงวงจรพิมพ์ (PCB) สำหรับอุปกรณ์ทางการแพทย์

การออกแบบแผงวงจรพิมพ์ (PCB) สำหรับอุปกรณ์ทางการแพทย์คืออะไร?

การออกแบบแผงวงจรพิมพ์ (PCB) สำหรับอุปกรณ์ทางการแพทย์ คือกระบวนการออกแบบแผงวงจรพิมพ์สำหรับอุปกรณ์ไฟฟ้าทางการแพทย์ โดยคำนึงถึงการปกป้องผู้ป่วย เส้นทางการไหลของกระแสไฟฟ้า ฉนวน พฤติกรรมทางความร้อน ประสิทธิภาพ EMC ความน่าเชื่อถือ และการตรวจสอบย้อนกลับได้

เครื่องคำนวณความกว้างของลายวงจร PCB ใช้สำหรับอะไร?

เครื่องคำนวณความกว้างของลายวงจรพิมพ์ (PCB trace width calculator) จะประมาณความกว้างของตัวนำที่จำเป็นสำหรับกระแสไฟฟ้า น้ำหนักทองแดง และอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นที่เลือกไว้ นอกจากนี้ยังสามารถประมาณค่าความต้านทาน แรงดันตก และการสูญเสียพลังงานในระหว่างการตรวจสอบการออกแบบเบื้องต้นได้อีกด้วย

การคำนวณความกว้างของลายวงจรพิสูจน์ได้ว่าสอดคล้องกับมาตรฐาน IEC 60601 หรือไม่?

ไม่ การคำนวณความกว้างของเส้นทางเดินสัญญาณจะพิจารณาเฉพาะคำถามเกี่ยวกับการออกแบบทางไฟฟ้าและความร้อนที่เลือกไว้เท่านั้น การปฏิบัติตามมาตรฐาน IEC 60601 ขึ้นอยู่กับอุปกรณ์โดยรวม การควบคุมความเสี่ยง ระบบฉนวน ส่วนประกอบ ซอฟต์แวร์ (หากเกี่ยวข้อง) และการตรวจสอบโดยห้องปฏิบัติการ

มาตรฐาน IEC 60601 มีผลต่อการออกแบบแผงวงจรพิมพ์ (PCB) อย่างไร?

การตรวจสอบการออกแบบที่เกี่ยวข้องกับมาตรฐาน IEC 60601 อาจส่งผลกระทบต่อฉนวนกั้น การประเมินแรงดันใช้งาน เส้นทางการรั่วไหลของกระแสไฟ ความต่อเนื่องของสายดินป้องกัน ความแข็งแรงของฉนวน การเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิ วงจรชิ้นส่วนที่ใช้งาน และการทดสอบสภาวะผิดปกติ

ความแตกต่างระหว่างระยะคืบคลาน (creepage) และระยะห่าง (clearance) คืออะไร?

ระยะห่าง (Clearance) คือระยะทางที่สั้นที่สุดในอากาศระหว่างชิ้นส่วนนำไฟฟ้า ส่วนการคืบคลาน (Creepage) คือเส้นทางที่สั้นที่สุดตามพื้นผิวฉนวน ทั้งสองอย่างต้องได้รับการตรวจสอบตามมาตรฐานที่เกี่ยวข้องและโครงสร้างของผลิตภัณฑ์

สารเคลือบป้องกันรอยร้าวสามารถลดระยะการคืบคลานของสารเคมีได้หรือไม่?

ไม่เสมอไป การเปลี่ยนแปลงของสารเคลือบต่อการประเมินระยะห่างที่เหมาะสมนั้นขึ้นอยู่กับการจำแนกประเภทของสารเคลือบ การควบคุมกระบวนการ การครอบคลุม ความน่าเชื่อถือ และมาตรฐานที่เกี่ยวข้อง ควรพิจารณาสารเคลือบเป็นระบบฉนวนที่ได้รับการออกแบบทางวิศวกรรม ไม่ใช่ทางลัด

อุปกรณ์ KingPo รุ่นใดบ้างที่รองรับการทดสอบความปลอดภัยทางไฟฟ้าทางการแพทย์?

อุปกรณ์ที่เกี่ยวข้องของ KingPo อาจรวมถึงเครื่องทดสอบกระแสรั่วไหลแบบตั้งโปรแกรมได้ เครื่องทดสอบความแข็งแรงของฉนวนไฟฟ้า อุปกรณ์ทดสอบ IEC 60601-1 เครื่องวิเคราะห์ KP-8850 ESU เครื่องกำเนิดพัลส์ทดสอบการกระตุ้นหัวใจ และระบบทดสอบทางการแพทย์เฉพาะอุปกรณ์

ควรเริ่มการตรวจสอบโดยห้องปฏิบัติการเมื่อใด?

การวางแผนการทดสอบควรเริ่มต้นตั้งแต่ขั้นตอนการออกแบบสถาปัตยกรรมและวงจร การตรวจสอบฉนวน กระแสรั่วไหล EMC และสภาวะผิดปกติในระยะเริ่มต้นนั้นมีค่าใช้จ่ายน้อยกว่าการค้นพบความล้มเหลวทางโครงสร้างหลังจากขั้นตอนการผลิตเครื่องมือหรือการยื่นขอรับรองมาตรฐาน

คำชี้แจงด้านวิศวกรรม: หน้านี้เป็นเครื่องมือช่วยในการออกแบบและวางแผนการทดสอบเพื่อการศึกษา ไม่ได้ใช้แทนมาตรฐานอย่างเป็นทางการ การประเมินความเสี่ยงเฉพาะผลิตภัณฑ์ การทดสอบในห้องปฏิบัติการที่ได้รับการรับรอง หรือคำแนะนำจากหน่วยงานกำกับดูแล การตัดสินใจขั้นสุดท้ายเกี่ยวกับการปฏิบัติตามข้อกำหนดควรยึดตามมาตรฐานอย่างเป็นทางการ แฟ้มการจัดการความเสี่ยงของผลิตภัณฑ์ ตัวอย่างที่เป็นตัวแทน และการตรวจสอบจากห้องปฏิบัติการ

ต้องการแผนประกันอุปกรณ์ตรวจทางการแพทย์แบบมีข้อกำหนดหรือไม่?

ตรวจสอบกลุ่มผลิตภัณฑ์อุปกรณ์ทดสอบทางการแพทย์ของ KingPo หรือปรึกษาหารือเกี่ยวกับการตั้งค่าการตรวจสอบเฉพาะอุปกรณ์กับทีมวิศวกร

สำรวจอุปกรณ์ตรวจทางการแพทย์ →
เลื่อนไปที่ด้านบน

รับใบเสนอราคาฟรีทันที !

รูปแบบการติดต่อ
หากคุณมีคำถามใด ๆ โปรดอย่าลังเลที่จะติดต่อเรา