O rápido desenvolvimento da indústria médica e de saúde leva a um aumento na demanda por PCBs médicos. Sejam equipamentos médicos de grande porte ou dispositivos portáteis usados para fins diários de gerenciamento de saúde, todos precisam usar essas pequenas, porém importantes, placas de circuito para funcionar e cumprir funções. Este guia explicará o que são PCBs médicos, suas principais aplicações, considerações de design e tendências futuras para o setor.
O que é PCB médico?
PCBs médicos são placas de circuito impresso especializadas, projetadas especificamente para dispositivos e equipamentos médicos. Ao contrário dos PCBs padrão, os PCBs médicos devem ser fabricados para atender aos mais rigorosos padrões de qualidade e requisitos regulatórios, como, por exemplo, aprovação do FDA. ISO 13485 Certificação. Essas PCBs são projetadas para garantir a funcionalidade da integridade do sinal e a segurança do paciente em práticas críticas.
Principais aplicações de PCBs médicos
Os PCBs médicos são amplamente utilizados em diferentes aplicações. Abaixo listamos algumas das mais típicas:
- Sistemas de Diagnóstico Avançados
Todos os equipamentos modernos com capacidade de diagnóstico precisam de PCBs de engenharia de precisão para obter resultados precisos. Essas placas permitem recursos sofisticados de imagem e análise médica a partir de tomógrafos de ressonância magnética, tomografia computadorizada e equipamentos avançados de testes laboratoriais.
- Soluções de monitoramento de pacientes
PCBs de nível médico fornecem energia para equipamentos de terapia intensiva que processam dados fisiológicos complexos para avaliação de pacientes em tempo real em ambientes de terapia intensiva. As aplicações incluem monitores cardíacos, oxímetros de pulso e sistemas de monitoramento de pressão arterial.
- Tecnologia vestível inovadora
As placas de circuito médico miniaturizaram bastante os dispositivos de saúde vestíveis, que agora revolucionaram os dispositivos de saúde vestíveis, como os monitores contínuos de glicose de pequeno porte, o sistema de monitoramento da frequência cardíaca e os adesivos inteligentes de saúde.
- Dispositivos Terapêuticos e de Tratamento
Um PCB médico é uma parte indispensável em equipamentos terapêuticos, como bombas de infusão controladas com precisão, dispositivos de reabilitação e controle da dor.
- Equipamento de telemedicina
Com recursos sem fio integrados, as placas de circuito impresso médicas oferecem suporte à prestação de serviços de saúde remotos por meio de plataformas de monitoramento de pacientes e sistemas de comunicação digital de saúde, tornando a assistência médica mais acessível e eficiente.
Considerações de projeto para PCB de nível médico
- Componentes SMD vs PTH
Ao montar PCBs médicos, tecnologia de montagem em superfície (SMT) é mais popular do que as tecnologias de furo passante, pois é benéfica para a redução de tamanho e densidade de componentes. A tecnologia de furo passante revestido (PTH) ainda tem espaço em placas de alimentação e outros componentes, mas a SMT é mais fácil de fabricar e montar, pois elimina a necessidade de furos passantes.
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- Confiabilidade e Longevidade
Placas de circuito impresso médicas precisam manter um desempenho consistente durante toda a sua vida útil, abrangendo vários anos de operação contínua. Isso exige que componentes críticos sejam capazes de suportar as agressões ambientais e que o gerenciamento térmico seja alcançado mesmo em um encapsulamento pequeno. Além disso, máscaras de solda e acabamentos de superfície de alta qualidade são necessários para proteger contra o desgaste.
- Seleção de materiais
Ao projetar uma placa de circuito impresso médica, um fator-chave a ser considerado é a seleção do material. Por um lado, o material utilizado deve estar em conformidade com a RoHS. Por outro lado, o material do substrato deve ser compatível com os sinais de RF e os requisitos de transmissão de alta frequência. Por fim, selecione os materiais de acordo com os requisitos de conectividade e as restrições físicas do invólucro do dispositivo.
- Integridade do sinal e redução de ruído
Para garantir a integridade do sinal, ao projetar PCBs médicos, é fundamental roteá-los corretamente, usar o casamento de impedância adequado e a blindagem EMI/EMC. Ao posicionar os componentes, tente minimizar a diafonia e coloque os circuitos de alta frequência separados das seções analógicas sensíveis.
- Testar e depurar
O teste é uma etapa essencial para garantir a funcionalidade e a confiabilidade dos dispositivos médicos. Portanto, podemos posicionar estrategicamente os pontos de teste em trilhas de sinal, sinais de relógio e controle e linhas de energia para facilitar os testes e a depuração. Além disso, posicionar os pontos de teste nas faces externas da placa simplifica a verificação do circuito, tanto durante a fabricação quanto em campo.
Desafios no projeto e fabricação de PCBs médicos
1. Conformidade com regulamentações rigorosas
PCBs médicos devem cumprir regulamentações rigorosas, como os requisitos da FDA, a certificação ISO 13485 e a conformidade com a RoHS, o que garante a segurança do paciente e a confiabilidade do dispositivo. No entanto, obter todas essas certificações não é uma tarefa fácil. Os fabricantes devem manter registros detalhados de materiais, processos e procedimentos de teste.
2. Miniaturização de Componentes
À medida que os dispositivos médicos diminuem de tamanho, mais recursos precisam caber em espaços menores, o que gera uma demanda crescente por mais funcionalidades em formatos menores, ou seja, espaço, para os projetistas de PCBs. O problema do posicionamento dos componentes torna-se crítico quando se precisa ter espaçamento exato, mas manter a integridade do sinal e evitar interferência eletromagnética.
3. Requisitos de fabricação com zero defeitos
Os PCBs médicos devem atender a normas de qualidade controladas devido às suas aplicações críticas. Todos devem ser testados e procedimentos estabelecidos para garantir que todos os produtos acabados atendam às especificações. Não podemos nos dar ao luxo de aceitar pequenos defeitos que comprometam a funcionalidade do dispositivo e a segurança do paciente; é obrigatório que os dispositivos sejam 100% testados.
4. Alto custo de produção
Alcançar o nível médico exige um alto investimento inicial em equipamentos especializados caros, instalações de salas limpas e pessoal. Isso torna a produção dispendiosa, exigindo componentes de alta qualidade, muitos testes e documentação detalhada.
As 3 principais tendências em tecnologia de PCB médica
Inovações em Tecnologias de Fabricação: Tecnologias avançadas como manufatura aditiva e substratos dobráveis estão mudando o cenário da produção de PCBs. Elas possibilitam dispositivos médicos implantáveis e vestíveis mais sofisticados e abrem novas possibilidades no atendimento ao paciente.
Integração de IoT e tecnologias inteligentes: Mais dispositivos médicos estão se tornando interconectados, graças ao crescimento da Internet das Coisas (IoT) na área da saúde. Protocolos de comunicação avançados e as consequentes demandas de processamento de dados precisarão ser suportados em PCBs médicos para permitir o monitoramento e a avaliação de dados em tempo real.
Design de dispositivos sustentáveis: O desenvolvimento de PCBs médicos está sendo remodelado por uma crescente responsabilidade ambiental. Os fabricantes buscam designs com eficiência energética e materiais ecologicamente corretos, enquanto se afastam dos padrões médicos. Práticas de manufatura circular estão se tornando comuns no setor, incluindo uma mudança para o uso de materiais recicláveis, como cobre e alumínio, reduzindo o desperdício e minimizando a pegada ambiental.
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