便携式医疗电子及相关保护技术

2011-05-30 18:21:30来源: 电子元件技术网 关键字:ESD  便携医疗设备  电源管理  电路保护

  便携式医疗电子被许多电子厂商当作下一个掘金点,其中既包括专业的便携式医疗电子设备,也包括家庭和个人的健康护理产品。

  便携式医疗电子将在近年内迎来快速发展。首先,全球,尤其是中国,大量人口分布在偏远地区,无法享受到应有的医疗保障,需要有便携式医疗设备在家中实现健康监控。第二,人口老龄化已成为趋势,老年人的很多保健需求可以借助便携式医疗电子在家里完成,随着相关产品的普及,家庭医疗、远程看护必将大大减轻医疗系统的负担。第三,医用的便携式医疗电子设备能大大方便医生的诊断,间接提升医院的效率。

  这是一块还未被开发的市场,有很大的增长潜力。在便携式医疗电子市场中,家用电子市场达到65.4%的份额,而且市场呈现加速增长的态势,2008年市场的增长速度达到28%。而该市场中的电子血压计、便携式血糖仪和电子助听器占据了90%以上的销售份额。看来,血压计、血糖仪等产品是中国家用便携产品的主力。

便携医疗电子的发展呈现以下趋势:

  与无线技术的融合:许多手持式的心电图或者血糖仪产品,这些产品里面已经加入通讯模块或者通讯接口。用户可以在家里进行适时监测,把监测结果发送给医护人员,足不出户得到专业医护人员的指导。这似乎与无线设备的发展趋势有些相似。

  微创化:比如便携式的血糖仪,用测试针开小窗口测量血液。随着光电技术以及半导体技术的发展,微创化也将成为趋势。

  友好的人机交互便携式医疗电子可以分为家用和医用。对于家用的设备来说,人机交互的能力非常重要。医学数据通常只有专业人员才能看懂,如何通过友好的软件和硬件,让普通使用者也能了解到各个参数的意义?另外,和便携式的电子设备一样,触摸屏的使用、语音提示等等直观的表现方法也将越来越多地用于产品中去。

便携式医疗电子产品电路保护

  便携式电子产品对电路保护的要求包括电路响应时间短、功耗小、需要满足对环境的要求。下面,分别从过流保护、过压保护和过流、过压保护三方面来论述便携式医疗电子产品所采用的保护方案。

  过流保护元件是一种非线性正温度系数热敏电阻一旦有过流状态出现,过大的电流让保护元件发热使阻值发生变化,由低阻态跃变为高阻态,从而限制电流,使被保护的电路免受过流损坏;在过流故障排除后,保 护元件冷却,自动由高阻态转变为低阻态,恢复正常工作。这种保护元件称为自复式过流保护元件,如瑞侃电子的PolySwitchTM元件。在未过流时,其电阻值很小(不同的额定电压下阻值不同,一般为零点几Ω到几Ω);在过流发生时,其电阻值可达mΩ,电流极小接近“断开”,且断开时间(time-to-trip)更短。

  便携式医疗电子产品也常常需要充电,充电的保护也可以通过PolySwitchTM元件完成。下图就是充电器中PolySwitchTM元件的应用。虚线框内是电池组,PolySwitchTM元件在其中作充、放电过流保护。

  过压保护元器件并联在被保护的电路上(见下图)。在输入电压未过压时,过压保护元器件呈高阻态,其泄漏电流甚微;一旦输入电压过压时,过压保护元器件在瞬 间提供低阻抗通路,并将电压钳位于安全的低电压,从而保护电路免受过压损害。当输入电压降落到正常工作电压时,过压保护元器件会自动恢复到高阻态。多层压敏电阻(MLV)及ESD保护元件PESD就是常用的过压保护元件。

  MLV、PESD除用过压保护外,也是静电放电(ESD)保护元件。在插拔便携式产品的各种插头时,各端口很容易受到静电放电的损坏,因此插拔端口都需要加ESD保护元器件。

  现在,市场上已经开始出现通过便携式医疗电子终端直接实现视频会话和虚拟诊疗的方案。对于以触摸屏为主要的人机交互界面,同时需要传输告诉的音视频信号的应用场合来说,需要在实现ESD保护的同时满足信号传输质量。在电脑、手机中使用的PESD产品也将大量应用在便携式医疗电子产品中。PESD的抑制特性如下:

  过流过压保护方面,瑞侃电子PolyZenTM元件器件是由精密齐纳二极管和聚合物正温度系数(PPTC)元件组合而成的集成电路。它是用于防止感应尖峰电压、瞬间高电压、错用电源适配器对电路产生过压、过流危害的保护器件。内部结构如下图所示。

  在正常工作时,VIN输入电压高于齐纳二极管的击穿电压VZ,有IFLT电流经齐纳二极管到地,VOUT输出稳定的电压。有不正常的过压输入VIN 时,则齐纳二极管的IFLT会产生过流,当器件上有过流时,其电阻由低阻态瞬变到高阻态,使在其上的压降大增,VOUT输出基本不变,而流过齐纳二极管的 电流IFLT反而减小,如下图所示。器件上电压降的增大既保护了齐纳二极管,又保护了下游的电路。另外,若被保护的下游电路中存在有局部短路或短路故障 时,IOUT会增加,PPTC元件由低阻态变成高阻态,可使电路得到过流保护。

  此外,可以用作过压保护的还包括:

  

[1] [2]

关键字:ESD  便携医疗设备  电源管理  电路保护

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/medical_electronics/2011/0530/article_2102.html
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