引言
自动体外除颤器(Automated External Defibrillator, AED)是一种用于心源性猝死急救的便携式医疗设备,能够自动分析心律并在必要时施加电击除颤。统计显示,我国每年心源性猝死人数超过54万,AED普及率每提高10%,院外心脏骤停患者存活率可提高约5%[1]。目前国内公共场所AED配置数量与发达国家相比仍有差距,每10万人拥有量不足1台。提升设备可靠性的同时控制成本,是行业面临的重要课题。
放电系统是AED的关键模块,其性能直接关系除颤效果。H桥电路由4颗功率器件构成,用于生成双相截断指数波。功率器件选型直接决定波形质量、能量效率、系统可靠性、物料成本和整机体积[2],约占放电系统物料成本的30%~50%。
功率器件选型需满足多项要求:耐压、脉冲电流、导通电阻尽可能低、开关速度足够快、封装适应便携需求、热阻足够小、成本可控。这些指标相互制约,低导通电阻往往伴随大封装和高成本,高耐压通常导致导通电阻增大[2-3]。
工程实践中有两种选型倾向。一种依赖工程师个人经验,可能错失更优方案。另一种过度追求单项指标最优,导致整机体积超标或物料成本失控。这两种方式都缺乏系统性,容易造成过度设计或性能不足。随着医疗设备智能化趋势的深入,元器件选型方法也需与系统级设计协同优化,相关研究在集成电路应用领域已受到广泛关注[4,5]。
本文将约束理论和层次分析法引入功率器件选型,通过系统化方法在多重约束下寻求最优解。
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作者信息:
王秋颖
(湖北工业大学土木建筑与环境工程学院,湖北武汉430068;
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