電源模塊在醫(yī)療器械中的應(yīng)用

前言：

進(jìn)入21世紀(jì)以來以歐美國家為代表的國外市場醫(yī)療產(chǎn)品發(fā)展持續(xù)升高，是21世紀(jì)十分活躍的新經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)。但總體而言，我國醫(yī)療器械的發(fā)展與發(fā)達(dá)國家相比差距還較大，這不僅與器械廠家有關(guān)，更與基礎(chǔ)的醫(yī)療配件跟不上需求密切相關(guān)。電源模塊作為系統(tǒng)的核心部件，起著至關(guān)重要的作用，本文就電源模塊在醫(yī)療器械中的應(yīng)用進(jìn)行簡單的闡述和分享。

關(guān)鍵詞：醫(yī)療器械、高可靠性、金升陽、開關(guān)電源、醫(yī)療認(rèn)證

1、醫(yī)療器械對電源模塊有哪些普遍的要求?

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

a、EMC指標(biāo)的要求：

醫(yī)療設(shè)備的傳導(dǎo)和輻射需要滿足EN55011，限值和EN50552 ITE設(shè)備相同?？紤]到醫(yī)療系統(tǒng)既要滿足高安全、高隔離的要求，傳導(dǎo)和輻射又要求滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，這對電源的設(shè)計(jì)是一個(gè)很大的考驗(yàn)，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)中既要確保高隔離又要把EMI做好，實(shí)際上一件很困難的事，因此很多的醫(yī)療設(shè)備也不得不妥協(xié)，只要求EMI性能滿足CLASSA等級即可。

b、安全距離和耐壓：

醫(yī)療標(biāo)準(zhǔn)不同于常規(guī)的認(rèn)證，為了確保安全可靠，在標(biāo)準(zhǔn)中明確規(guī)定了系統(tǒng)的安全距離和耐壓指標(biāo)需求，這些距離和耐壓的要求會根據(jù)應(yīng)用場合和人群進(jìn)行區(qū)分，按照防護(hù)方式分為MOPP(病人防護(hù)方式)和MOOP(操作者防護(hù)方式)，按照設(shè)備類型又分為B類、BF類、CF類。考慮到模塊的通用性，醫(yī)療電源工程師在設(shè)計(jì)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(yī)療電源的核心指標(biāo)，IEC的要求為醫(yī)療設(shè)備正常狀態(tài)下測試264VAC，50Hz，漏電流≤500uA，但是醫(yī)療設(shè)備通常遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止一路隔離電源，一些大型的CT甚至?xí)?路甚至以上的電源。因此對于電源廠家而言，一個(gè)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?yàn)橹苯优c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(shè)備，醫(yī)療認(rèn)證中明確要求≤10uA。

d、接地連續(xù)性的要求：

醫(yī)療電源之所以對這一指標(biāo)有要求主要是因?yàn)榻拥仉娮璐蟮臅r(shí)候，很容易導(dǎo)致不同電源供電的設(shè)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(xù)性也必須經(jīng)過嚴(yán)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(guī)要求，醫(yī)療設(shè)備還需要滿足常規(guī)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(guī)標(biāo)準(zhǔn)要求等等，不詳細(xì)列出來。

2、電源模塊是如何應(yīng)用于醫(yī)療器械的?

醫(yī)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(fā)展各種類型的醫(yī)療器械不斷涌出，小到微型的醫(yī)療穿戴設(shè)備，大到X光機(jī)、CT機(jī)都離不開供電電源，而滿足以上要求的醫(yī)療電源是醫(yī)療器械安全可靠的重要保障，下面我們簡單的列幾個(gè)醫(yī)療電源在醫(yī)療器械中的應(yīng)用：

a、醫(yī)療電源在注射泵中的應(yīng)用：

圖1注射泵

圖1為常規(guī)的醫(yī)療注射泵，與其他的微量注射泵、輸液泵等相比雖然形態(tài)結(jié)構(gòu)有所差別，但是基本的電氣供電是相同的，大致如下圖2。

圖2注射泵供電框圖

醫(yī)療電源推薦：

b、醫(yī)療電源在內(nèi)窺鏡清洗器中的應(yīng)用：

圖3內(nèi)窺鏡清洗器

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

圖4內(nèi)窺鏡清洗器的供電框圖

醫(yī)療電源推薦：

c、醫(yī)療電源在高電位治療儀中的應(yīng)用：

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(nèi)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(zhì)、膽固醇、中性脂肪、甘油三脂等進(jìn)行分解和中和，同時(shí)可以通過高壓電子對人體的內(nèi)臟神經(jīng)進(jìn)行刺激，具有凈化血液和調(diào)節(jié)植物神經(jīng)的作用，最終達(dá)到將體內(nèi)廢物排出體外的目的。

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

圖6高電位治療儀供電框圖

醫(yī)療電源推薦：

3、金升陽電源是如何定位醫(yī)療電源的?

隨著生命科學(xué)及機(jī)械制造技術(shù)的不斷發(fā)展，必將催生出大量先進(jìn)的醫(yī)療器械，金升陽非常看好這一部分市場 ，目前已經(jīng)陸陸續(xù)續(xù)推出了各類醫(yī)療專用電源，包含10-60W的ACDC電源及6W以下的DCDC電源，這些電源模塊都能滿足本次文章中所探討的技術(shù)要求，它們主要用于注射泵、監(jiān)控儀、分析儀、呼吸機(jī)、營養(yǎng)箱等場合。后期隨著各類新型醫(yī)療器械的不斷涌現(xiàn)，金升陽也會不斷根據(jù)設(shè)備的要求，開發(fā)新的電源模塊出來，也很樂意接受各種醫(yī)療模塊的定制。