フィルムコンデンサの応用
心臓除細動器において
除細動は突然心臓死を治療する唯一の効果的な方法です。
心臓除細動器は現在、広く臨床で使用されている救命機器です。パルス電流を用いて心臓に作用し、電気ショック療法を実施することで不整脈を解消し、心臓を洞調律に戻します。.
その動作原理は、図に示すように、主にRLC減衰放電方式を採用している。
| 典型的なデータ | |
| エネルギー | 100～500J |
| 電圧 | 2000～5000VDC |
| キャパシタンス | 32～200μF |
| 放流負荷 | 20Ω/50Ω/100Ω |
| 最大パルス電流 | 100～1kA |
まず、蓄電コンデンサCを充電して、コンデンサに一定量のエネルギーを蓄えます。除細動治療中は、C、インダクタンスL、および人体（負荷）が直列に接続され、人体の心臓に電気ショック治療を行います。
●蓄積されたエネルギー
除細動ショック前にエネルギー貯蔵装置に充電された電気エネルギー。コンデンサに蓄積されたエネルギーとコンデンサの電圧の関係：
E=½cu²
除細動器への応用において、CREフィルムコンデンサは特別なカスタム設計が施されており、より高い性能上の利点を備えています。
市場における1万回の耐用回数と比較して、特殊なフィルム構造設計により、充放電寿命は3万回以上となっています。
屋外などの不確実で過酷な環境での使用を考慮し、耐湿性と耐高温性に優れた特殊な設計を採用しており、信頼性が高い。
特に小型の体外式自動除細動器（AED）（携帯型など）の設計においては、高エネルギー密度材料を使用することで、従来設計に比べて体積と重量を50％削減できる。
アプリケーション1：
ある360J除細動器モデル、コンデンサモデルの選択：195UF/2200VDC
仕様：
1．定格電圧（Un）：2200VDC
2．定格容量：200μF
3、静電容量の許容差: 1KHz、+25℃において ε5%(J)
4．動作温度：-25℃～+70℃
5．損失係数（DF）：100Hz、+25℃において≤0.0060
6．試験電圧：端子間：2300VDC/10秒
7．絶縁抵抗：+25℃で100VDCを300秒間通電後
端末間：最小IRは5000秒以上とする
ケースの終端：最小IRは≥3000M 2とする
8．最大パルス立ち上がり時間（ΔV/ΔT）：5V/μs
9．最大ピーク電流：+25℃で1000アンペア
10．パルス放電試験（最大電流440A、充電電圧2200V、35ショット）
11．ケース材質：FR-PP、UL94 Vo、グレーホワイト
12．封止材：FRエポキシ、UL94 Vo、グレーホワイト
13．リード線：1x1 UL 3239 22AWG 150℃、白と赤
14．端末：YT396(A)(396-03JR)
15．耐用年数：10Q負荷時2500回放電
16．日付コード：日付コードは以下の4桁の数字で構成されます。
当社製品と市場でよく見かける2つのメーカーの製品で同様の比較試験を実施しました。高温多湿という使用条件下において、当社製品はより長い寿命を示しました。
試験条件：
1. 静的試験条件：容量、損失、等価直列抵抗を記録します。静的パラメータは、10,000回の充放電ごとに記録されます。データ記録の精度を確保するため、収集時のコンデンサ温度は周囲温度にできるだけ近づける必要があります。試験は、温度差が5℃以下の状態で実施されます。
2. 動的試験条件：環境55℃、湿度95%、試験端子電圧2200V DC、充電時間4秒、放電時間1秒、電圧変化率ΔV/ΔT=4.7V/μS、パルスピーク電流940A、充放電回数20000回。試験加速パルス電流は、当社公称電流（585A）の1.6倍です。
3. 試験プロセス：試験前のコンデンサの静的パラメータ。
| いいえ。 | メーカー | @100Hz | @1000Hz | ||
| 静電容量（μF） | 損失正接 | ESR（mΩ） | |||
| 1# |  | FA** | 192.671 | 0.00678 | 55.6 |
| 2# | CRE | 192.452 | 0.00218 | 15.9 | |
| 3# | EI** | 190.821 | 0.00428 | 34.84 | |
●試験対象のコンデンサを試験用電源に接続し、試験パラメータを設定し、温度および湿度試験室を規定の試験環境条件に調整する。
●設定されたパラメータに従って、コンデンサのインパルス放電試験を開始します。
●試験中に電圧が異常に変動したり、コンデンサの故障が発生した場合は、直ちに試験を中止し、コンデンサの静的データ取得と解析を実施して、試験を継続する必要があるかどうかを確認する必要があります。
| 充電および放電時間 | 1#FA** | |||
| C(uF)@100Hz | tgδ@100Hz | ESR（mΩ） | 注記 | |
| 初期値 | 192.671 | 0.00678 | 55.6 | 492回の試験後、コンデンサ端子電圧が1720VDCまで低下し、静電容量が8.17%減少しました。試験を継続するには不適切です。 |
| 492回 | 176.932 | 0.00584 | 51.3 | |
| / | テストを中止する | |||
| 変化率 | -8.17% | 衰退 | -7.73% | |
| 充電および放電時間 | 2#CRE | |||||
| C(uF)@100Hz | tgδ@100Hz | ESR（mΩ） | 注記 | |||
| 初期値 | 192.452 | 0.00218 | 15.9 | 1Wの試験では静電容量が0.72%、2Wの試験では2.15%減少した。コンデンサに明らかな異常は見られなかった。試験は継続した。 | ||
| 10000回 | 191.07 | 0.0019 | 14.86 | |||
| 20000回 | 188.315 | 0.0017 | 14.22 | |||
| 30000回 | 進行中のテスト | |||||
| 変化率 | -0.72% | -2.15% | 衰退 | -6.54% | -10.57% | |
| 充電および放電時間 | 3#EI** | |||
| C(uF)@100Hz | tgδ@100Hz | ESR（mΩ） | 注記 | |
| 初期値 | 192.452 | 0.00218 | 15.9 | 257回の試験後、静電容量は1.89%減少した。コンデンサの端子電圧はゼロに低下した。コンデンサが短絡状態になったため、テストは停止しました。 |
| 257回 | 191.07 | 0.0019 | 14.86 | |
| / | テストを停止する | |||
| 変化率 | -1.89% | 損失の接線角度が異常です | 異常 | |
アプリケーション2：
このプログラムは、180Jの小型携帯型自動体外式除細動器（AED）向けに特別に設計されており、仕様は100μF/2000VDCです。
| サイズ（mm） | 体積（m³） | |
| 従来型スキーム | Φ50*115 | 225.8 |
| 小型化計画 | Φ35*120 | 115 |
| 小型化設計により、体積と重量は従来設計に比べて50％小さくなった。 | ||
小型化されたデザインとオリジナルサイズの比較
5000回のインパルス放電後の製品パラメータを比較すると、容量減衰は3%未満であり、長期使用寿命を保証できる。
| テスト前の静電容量 | 試験後の静電容量 | テスト前の損失 | 検査後の損失 | |
| 1 | 95.38 | 93.80 | 0.00236 | 0.00243 |
| 2 | 95.56 | 94.21 | 0.00241 | 0.00238 |
| 3 | 96.58 | 95.33 | 0.00239 | 0.00243 |
| 4 | 95.53 | 92.81 | 0.00244 | 0.00241 |
ファイルをダウンロード