醫療級PCB板是開啟健康和護理未來的關鍵。隨著醫療保健行業朝著更先進技術、更精密自動化水平邁進，具備高級功能的醫療機器人將成為常態。

　　它們將不僅僅處理基本的維護任務。也許很快就能在診室或醫院中看到與機器人員工、護士甚至臨時外科醫生交流和互動的場景。這一場景雖然有些令人覺得不可思議，但考慮到這些技術多數非常可靠，因此完全可能利用它們完成人類專家無法完成的工作。鑒于此，工程師該如何設計醫療級PCB板，適應不同的現場需求和狀況呢？

　　電路板設計

　　設計過程可能略有出入，但總體架構基本相同。以下是醫療機器人PCB板設計和開發階段的部分通用步驟：

　　1.創建原理圖。*步是收集所有相關信息，開始創建PCB圖紙或原理圖。這是*初的計劃階段，應該仔細考慮設計的電路板類型、材料選型、功耗要求以及其他關鍵因素，如排序或分割內電層等。醫療級PCB板必須遵循非常復雜的技術規范。

　　需要重點了解的是，原理圖只是一個總體的指導原則。雖然必須滿足規范要求，但隨著工作=進展，部分其他要素也可能發生變化。例如，如果發現某些設計不當或不如預期高效，可能會考慮采用不同的器件布局設計。

　　2.選擇電路板外殼。外殼很重要的，可保護電路板不外露，避免受其他狀況影響——這對于機器人內部設備尤為重要。但由于PCB板通常是定制化設計，因此還需定制外殼確保與電路板匹配。在開始開發前，需要投入大量時間選擇材料和設計，并采購或生產元件。

　　以下是在選擇外殼時需要考慮的部分事項：

　　?外殼*宜采用哪種配置——立式還是臥式？

　　?外殼需要支持多少板層？

　　?是否需要裁剪或修整電路板，適應外殼形狀？

　　?哪些地方可以鉆孔，有哪些安全防護措施？

　　?理想的布線寬度和間距是多少？

　　?是否存在電氣間隙及檢查孔，是否需要專門添加？

　　?生產或獲取額外元件需要多少時間？

　　3.器件布放。無論是在設計還是組裝階段，器件布放花費的時間都*長。器件布局必須滿足機械和電氣要求，但也需要考慮性能方面——電路必須組合在一起。這可能需要圍繞板面移動器件，通過測試響應或響應時間確定*佳配置。

　　此外，除了*器件外，還應儲備替代器件。測試其成功率和失敗率非常重要。如果發現某一器件不符合標準，就能使用替代品進行更換——前提是已對替代品進行過了測試。

　　4.規劃主要電流走向。雖然有一些自動選路工具，但也需要認識到它們的局限性。這類工具并不總是遵循*優流程，所以有必要檢查功耗曲線，并在必要時進行手動調整。

　　無論如何，每一次PCB設計和組裝流程都應該考慮到這一點。適當的間距、布線寬度、接地面和信噪比(SNR)是構建PCB板的關鍵要素。

　　5.創建測試點。在組裝前、組裝期和組裝后，電路板的主要測試點分別在哪里？測試點越多，越有助于減少誤差，確保在運行過程實現理想狀態。更重要的是，根據所選的設計和布局，每個電路板都是*的，因此在每次更改或更新時都需要評估適當的測試方式——在后續的產品修訂中也應如此。

　　完整的文檔記錄不可或缺，所以務必記錄下測試流程、位置和結果，并妥善保管這些信息。

　　6.組裝。流程*后一步當然是對電路板進行組裝。這一步包括初始電路板開發、錫膏噴印和焊接、器件挑選和布放，以及其他任何微小的調整。*后必須經過檢查確保質控。隨后，視必要插入通孔器件。

　　必須進行功能測試，確保電路板、所有器件和產品本身處于完好工況。

　　PCB板保護

　　按照設計規格開發PCB板時，需要考慮很多事情，尤其是物理保護和耐腐蝕。例如，必須妥善計劃組裝過程，為嵌入式及焊接器件提供通孔器件安裝、貼裝或表面貼裝方案。成品通常用于醫療成像系統，如CT和CAT掃描儀，以及心率、血壓和血糖監測儀。

　　為對醫療級的PCB板提供保護并制定更安全的設計規劃，需要充分了解設計規格、要求、用途和*終產品。如有必要，可以創建一個表面貼裝式的電路板，確保使用過程及可能遇到的狀況不會影響器件安全。

　　大多數醫療級設備不會遭受*端的使用環境，但可能用于無菌環境。它們可能應用于人體內，還可能遇到其他復雜環境。即使在*初設計和規劃階段，還必須考慮到這些情況和可能性。

　　醫療機器人可以在體內和體外使用。這將隨著技術的不斷進步而改變和發展。想象一下，納米機器人可以進入患者血液評估健康狀況，還可進行醫學測量或治療小型疾病。它們甚至可用于牙科或治療用途。這些設備中的PCB板均十分微小，因此緊湊型設計無疑不可或缺。

　　設備和器件保護需要考慮許多不同的場景。常見因素有：

　　如何使用該設備？

　　設備會接觸哪些條件？

　　是否需要對機器進行清洗或消毒，PCB板是否需要防潮？

　　使用了哪些材料？

　　電路布局是怎樣的，需要安裝哪些器件？

　　采用了哪種組裝工藝？是否有更優的選擇？

　　PCB器件的布放和布局的設計是一項復雜的流程，即使是小型DIY項目，機器人也需要循線或循墻移動，避開路徑上的障礙。必須滿足項目的機械需求，通過對電路進行分組實現更高的效率和可靠性，確保所有元件都能無縫安裝到電路板上。這也僅僅是電路板本身的設計，選材、焊接、組裝工藝和外殼也很重要。

　　PCB板設計存在的挑戰

　　了解如何為醫療應用和機器人構建印制電路板只是一個開始。每種應用或機器人都需要獨立的設計，這有可能會遇到以下幾種困難：

　　?質量：醫療級PCB板具有不容妥協的更高標準，需要符合ISO13485標準。即，當技術和監管要求發生變化時，設備仍能符合規范標準。因此，重點在于風險管理和基于風險的決策以及供應鏈的變化。

　　?風險管理：如果智能手表或智能手機出現故障，簡單重啟不會對任何人造成傷害。但如果像心臟起搏器這樣的醫療級設備或支持技術出現問題，患者則有可能會失去生命。醫療機器人和設備必須符合ISO14971標準，實現可托付實際使用的安全可靠等級。

　　?原型設計：醫療級的PCB板和醫療機器人將需要越來越多的定制化設計，以處理更復雜的任務。適當的原型設計系統必須到位，從而建立有效的產品，并以安全、負責任的方式對其進行測試和使用。

　　?生物友好型材料：在人體內外使用的材料必須與人體相容，包括PCB板、器件和電路的材料。對于那些將在體內無限期使用的設備（例如心臟起搏器）而言尤為如此。為了患者的健康，必須確保這些器件能夠被接受并正常工作。

　　?制造和組裝：電路的制造需要時間，但通過更智能的組裝方式可以在不影響質量的情況下提高產量。從某種程度上講，設計也需要將這一挑戰考慮在內，因為過于復雜的布局會使情況復雜化，并可能會引起故障。應給予這一步驟很大的關注。

　　醫療行業的未來

　　醫療機器人將有助于塑造健康和醫療行業的未來。它們可以提高護理和服務效率、處理日益復雜的任務并彌補現場人工短缺。美國醫學院聯合會(AAMC)預計，到2033年，醫生數量缺口將達到13.9萬人。這些機器人尺寸各異，可以在人體內外扮演重要的角色。

　　醫療級PCB板對這些技術的持續使用和發展有著重要的作用。印制電路板是這些設備和系統的核心，可以實現多種功能，即建立一套有著適當功能的電路。必須將這些PCB板和機器人作為一個整體進行保護，從而以*優方式運行設備，并保護患者安全。這將推動醫學領域的持續進步。