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吸波材在醫療上的解決方案

Medical devices
吸波材在醫療設備上的解決方案
Solutions for absorbing materials in medical devices

隨著醫療設備朝向高精度量測、即時監測與無線通訊整合發展,系統內部逐漸導入高速數位控制電路、射頻通訊模組及高頻電源轉換單元,使設備在運作過程中可能產生複雜之電磁干擾現象。此類干擾除影響設備之電磁相容性表現外,亦可能對生理訊號量測之準確性與系統穩定度造成不利影響。因此,於醫療設備系統層導入有效之電磁干擾抑制設計,具有其必要性。

本研究於醫療設備中導入吸波材料作為輔助性之電磁干擾抑制手段,其主要作用機制為透過材料本身之磁性與介電損耗特性,將設備內部之高頻電磁能量加以耗散,以降低近場耦合、輻射干擾及結構共振現象。圖 X 顯示吸波材料於醫療設備中的結構配置示意,說明其於各關鍵模組之實際應用位置。


在控制與運算模組方面,吸波材料配置於主要控制晶片或運算單元上方,可有效吸收高速數位訊號切換所產生之近場電磁能量,降低其對周邊感測與通訊模組之電磁耦合影響,有助於提升系統於高運算負載條件下之穩定度。

於生理訊號感測與量測模組中,由於相關電路需處理微弱且易受干擾之訊號,吸波材料可配置於感測模組周邊作為電磁干擾隔離手段,以降低外部與內部高頻電磁能量對量測結果之影響,進而提升量測訊號之準確性與可靠度。

針對具備無線通訊功能之醫療設備,吸波材料通常與金屬屏蔽結構搭配使用,配置於射頻模組或天線鄰近區域。透過吸收模組內部之反射與背向輻射電磁能量,可降低非預期電磁耦合現象,進而有助於維持無線通訊品質之穩定。

此外,在電源轉換與高頻開關電路周邊配置吸波材料,可吸收開關動作所引入之高頻電磁雜訊,降低其經由電源平面或結構耦合至感測與控制模組之可能性,對提升醫療設備之整體穩定度具有正向影響。

在設備結構層面,於醫療設備外殼內壁或局部結構腔體位置配置吸波材料,可有效抑制因結構尺寸與幾何形狀所引發之腔體共振現象,降低特定頻段電磁場強度之放大效應,進而改善設備之整體電磁相容性表現。


小結

綜合上述配置方式,吸波材料於醫療設備中主要扮演高頻電磁能量耗散之角色,並需與既有之金屬屏蔽結構與接地設計相互配合,形成多層次之電磁干擾抑制架構。透過適當之材料選擇與配置方式,吸波材料可有效降低醫療設備中之電磁干擾風險,對提升量測準確性、系統穩定度及設備安全性具有實質助益。