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電源模塊在醫療器械中的應用

2016-12-31
來源:互聯網
關鍵詞: 醫療器械 電源模塊

1、醫療器械電源模塊有哪些普遍的要求?

  醫療設備通常用于病人治療或者常規的家庭理療,因此幾乎全部的醫療設備都是要與人接觸的,基于此條件,醫療設備相對其他設備對安全的要求最為苛刻的,簡單羅列如下:

a、EMC指標的要求:

  醫療設備的傳導和輻射需要滿足EN55011,限值和EN50552 ITE設備相同。考慮到醫療系統既要滿足高安全、高隔離的要求,傳導和輻射又要求滿足標準要求,這對電源的設計是一個很大的考驗,設計人員在設計中既要確保高隔離又要把EMI做好,實際上一件很困難的事,因此很多的醫療設備也不得不妥協,只要求EMI性能滿足CLASSA等級即可。

b、安全距離和耐壓:

  醫療標準不同于常規的認證,為了確保安全可靠,在標準中明確規定了系統的安全距離和耐壓指標需求,這些距離和耐壓的要求會根據應用場合和人群進行區分,按照防護方式分為MOPP(病人防護方式)和MOOP(操作者防護方式),按照設備類型又分為B類、BF類、CF類。考慮到模塊的通用性,醫療電源工程師在設計的過程中,通常會盡可能的滿足最苛刻的要求,簡單如下:

①L,N對PE 1500VAC隔離,電氣間隙2.5mm,爬電距離4.0mm。

②變壓器原邊對副邊4000VAC,電氣間隙5mm,爬電距離8mm。

③輸出對PE,500VDC(浮地),電氣間隙2.5mm,爬電距離4mm。

c、超低漏電流的要求:

  低漏電流是醫療電源的核心指標,IEC的要求為醫療設備正常狀態下測試264VAC,50Hz,漏電流≤500uA,但是醫療設備通常遠遠不止一路隔離電源,一些大型的CT甚至會有5路甚至以上的電源。因此對于電源廠家而言,一個電源模塊的漏電流最好能夠做到≤100uA。對于與人體接觸的后級DCDC電源,因為直接與人體接觸,對隔離要求更為苛刻,尤其是與心臟接觸的CF類設備,醫療認證中明確要求≤10uA。

d、接地連續性的要求:

  醫療電源之所以對這一指標有要求主要是因為接地電阻大的時候,很容易導致不同電源供電的設備的地電位差相差大,對重病患者可能存在危害,因此接地連續性也必須經過嚴格測試,IEC要求PE對殼體任何可接觸金屬處的電阻<0.1Ω。

e、其他要求:

  除去以上的常規要求,醫療設備還需要滿足常規民用家電的所有要求,如需要滿足ROHS的要求,人手可觸及的溫度必須滿足常規標準要求等等,不詳細列出來。


2、電源模塊是如何應用于醫療器械的?

  醫療電源通常指可以滿足上面所列要求的電源模塊,隨著科技的發展各種類型的醫療器械不斷涌出,小到微型的醫療穿戴設備,大到X光機、CT機都離不開供電電源,而滿足以上要求的醫療電源是醫療器械安全可靠的重要保障,下面我們簡單的列幾個醫療電源在醫療器械中的應用:

a、醫療電源在注射泵中的應用:

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圖1注射泵

  圖1為常規的醫療注射泵,與其他的微量注射泵、輸液泵等相比雖然形態結構有所差別,但是基本的電氣供電是相同的,大致如下圖2。

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圖2注射泵供電框圖

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b、醫療電源在內窺鏡清洗器中的應用:

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圖3內窺鏡清洗器

  圖3為常見的內窺鏡清洗器,顧名思義是用于清理內窺鏡的醫療器械,內窺鏡鏡頭深入患者體內,能否安全清理直接影響患者身體的健康狀況,因此要求嚴格。詳細的電源供電框圖如下圖4。

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圖4內窺鏡清洗器的供電框圖

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c、醫療電源在高電位治療儀中的應用:

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圖5高電位治療儀

  高電位治療儀主要通過高壓低頻交變電場,在空間內形成高壓電子的移動,通過高壓電子的力量對人體血液中的蛋白質、膽固醇、中性脂肪、甘油三脂等進行分解和中和,同時可以通過高壓電子對人體的內臟神經進行刺激,具有凈化血液和調節植物神經的作用,最終達到將體內廢物排出體外的目的。

  目前市面上常見的高電位治療儀產生的交變電場,大部分頻率為每秒50次,屬于低頻電場。詳細的供電框圖如下圖6。

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圖6高電位治療儀供電框圖

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