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碳化硅 x 医疗影像设备-X光高压发生器
医疗影像设备被誉为大国重器,技术壁垒极高,经过30多年自主创新,已逐步实现了打破进口垄断的局面。随着国产化率的不断提高,中国造影像设备已走出国门,面向全球市场。
实现整机自主可控后,下一个挑战是解决影像设备核心子部件的卡脖子难题。国家工业和信息化部已将影像设备核心零部件列为“卡脖子”技术,在《“十四五”医疗装备产业发展规划》提出,到2025年,我国高端医疗装备关键零部件取得重大突破,产品性能和质量达到国际水平。
CT影像设备三大核心部件——高压发生器、球管和探测器,其中,高压发生器和球管共同组成X射线系统,负责提供X射线,其质量直接决定成像质量。因此,要得到精确的X射线,必须精准控制球管的管电压、管电流,这一切都来自高压发生器。
高压发生器是CT影像设备中的重要部件,碳化硅被认为在这个领域大有用武之地。
此次美国展会上,中国企业博思得携带了公司在CT高压发生器领域,依靠4个平台,开发出5个系列的产品,基本实现了CT高压发生器的全覆盖。
博思得表示,公司全系型号可以选配碳化硅(SiC)技术以实现更高的频率,而且可选配能谱功能(kV快速切换技术,小于100us),也可选配支持液态金属轴承球管功能,此外部分型号产品可以选择X-DFS及Z-DFS功能,博思得CT高压发生器领域已经和多家国内外CT厂家做了集成,并成功实现稳定量产。
实际上,碳化硅应用在医疗领域,碳化硅X射线探测器具有高灵敏度、低噪声、高分辨率等优点,有助于提高疾病诊断效率和治疗效果。
博思得总经理黄强先生曾在行业会议报告中指出:随着碳化硅的应用、元器件国产化和绝缘材料的开发使得大功率逆变技术和高压绝缘技术得以实现,并成功应用于X光高压发生器。
基于这些新技术的应用,博思得开发出了新一代的DR、CT类高压发生器产品,其绝缘等级更高、可靠性更强,并且体积更小。
实际上,在医疗影像设备领域,国内另一家专注碳化硅应用的公司--忱芯科技。2021年,忱芯科技曾发布自己的碳化硅CT高压发生器产品,此款42kW 168kV碳化硅双能一体式CT高压发生器,性能参数上改款产品kV上升和下降时间小于200微秒,比彼时市场占有率最高的美国同款产品快约100倍,此外,通过自研超低杂感碳化硅功率半导体模组,极低分布电容绝缘封装以及500kHz超高频精密控制,可实现80kV与140kV高速切换,切换时间小于150微秒,赋能CT系统双能成像。
除此之外,忱芯还有Coolidge系列一体式碳化硅X射线源:主要用于口腔CBCT,电源转换与控制模块采用高速碳化硅功率半导体驱动及保护。
在该领域,忱芯科技还服务于飞利浦、联影、锐珂等全球头部公司。
实际上,除了在技术要求更高的CT影像设备中应用之外,碳化硅产品在严格医疗要求的电源设备中也有一定的应用,医疗用电源的设计不仅要达到理想的效率,还需要尽可能保持小巧紧凑,且必须满足医疗电源的严格要求和一系列的技术标准,确保医疗电气设备的安全性和性能。该领域国内碳化硅二极管产品已有一定的渗透。
碳化硅产品在医疗产品中的应用探索还在持续!