Новости

Как выбрать импульсный источник питания для медицинского устройства

Импульсные источники питания широко используются в медицинских приборах, таких как аппарат искусственной вентиляции лёгких (аппарат ИВЛ), детектор нуклеиновых кислот ПЦР, термометр для измерения температуры тела, рентгеновский аппарат, позитронно-эмиссионная/компьютерная томография, анализкрови, аппараты искусственного кровообращения, диагностические устройства. и т. д. Следуйте этим советам, чтобы выбрать наиболее подходящий безопасный источник питания с низким током утечки, надежной изоляцией и хорошими параметрами ЭМС для «сердца» медицинского прибора.


Ключевые слова: медицинский прибор, медицинские источники питания, аппарат искусственной вентиляции лёгких (аппарат ИВЛ) 

Типы медицинского применения по уровню защиты

В медицинских приборах необходимо учитывать не только защиту оператора, например, доктора или медсестры, но и защиту пациента. Требования для защиты оператора и защиты пациента разные. Поскольку состояние здоровья пациента и оператора различно и пациент обычно находится в более слабом состоянии, таким образом, пациенту требуется более высокий уровень защиты. Медицинское оборудование подразделяется на три типа (см. рисунок ниже) в соответствии с тем, находится ли оно в электрическом контакте с пациентом и каким образом с ним контактирует.



Для тех медицинских приборов, которые не имеют прямого электрического контакта с пациентом (тип B), считается, что они обеспечивают защиту оператора, поэтому к таким медицинским приборам предъявляют более низкие требования по источникам питания. Однако если медицинские устройства контактируют с сердцем пациента (тип CF), которое является наиболее чувствительной частью человеческого тела, считается, что он обеспечивает самый высокий уровень защиты для пациента, в этом случае к медицинским устройствам предъявляют более высокие требования по источникам питания.


Советы по выбору источников питания для медицинского применения
Прежде всего, необходимо убедиться, имеет ли медицинское устройство электрический контакт или возможность такого контакта с пациентом. Если устройства, используемые в больницах, имеют прямой электрический контакт с пациентами, которые в некоторых случаях находятся в слабом состоянии, даже небольшое количество тока утечки может оказать негативное влияние на пациентов. Ток утечки источника питания для медицинского устройства должен быть ограничен допустимым значением. Медицинское устройство, как правило, более чувствительно к электромагнитным помехам, чем большинство промышленных устройств, поэтому источник питания для медицинского устройства должен соответствовать более строгим стандартам EMI (ЭМС). Ключевой особенностью источника питания для применения в медицинских устройствах является безопасность и надежная изоляция между входом и выходом, поскольку любой недостаток изоляции может привести к поражению электрическим током. Напряжение изоляции между первичной и вторичной сторонами трансформатора, безопасное расстояние (расстояние утечки и расстояние до токоведущих частей) обеспечивает меры изоляции. Поэтому при выборе источника питания для медицинского устройства необходимо учитывать ток утечки, электромагнитные помехи и надежную изоляцию.
Если медицинское устройство не имеет электрический контакт с пациентом, достаточно использовать медицинский или промышленный источник питания, способный обеспечить достаточную защиту оператора.
Мы можем следовать следующему процессу, чтобы судить о требованиях для выбора источника питания.

Рисунок - Идентификация СРЕДСТВА ЗАЩИТЫ ПАЦИЕНТОВ (MOPP) и СРЕДСТВА ЗАЩИТЫ ОПЕРАТОРА(MOOP) 
(Рисунок из страницы 263 IEC 60601-1 Edition 3.1 2012-08)


На рисунке выше показаны MOP (MOP(средства защиты) - это аббревиатура от “Means of Protection”), которые включают изоляцию, (расстояние утечки, расстояние до токоведущих частей, импедансы и соединения защитного заземления. MOPP (Means of Patient Protection) - это средство защиты пациента, а MOOP (Means of Operator Protection) - средство защиты оператора.
Для медицинских устройств типа BF / CF источник питания должен соответствовать 2x MOPP, в то время как для медицинских устройств типа B можно использовать источник питания медицинского класса, который соответствует 2x MOOP или источник питания, соответствующий промышленному стандарту.

Блок-схема аппарата искусственной вентиляции лёгких (аппарат ИВЛ) 
Аппарат ИВЛ - это аппарат, который обеспечивает механическую вентиляцию путем перемещения вдыхаемого и выдыхаемого воздуха в легкие, чтобы обеспечить дыхание пациенту, который физически неспособен дышать или дышит недостаточно. Пациенты с тяжелой степенью заболевания пневмонией обычно используют аппарат ИВЛ во время процесса лечения, который считается жизненно важной спасительной соломинкой и стал незаменимым медицинским устройством в клиническом лечении. Он все шире используется в областях первой помощи, анестезии, интенсивной терапии и респираторной терапии.
Схема применения аппарат ИВЛ показана ниже, она контролирует воздух через клапан вдоха и выдоха и в то же время определяет поток воздуха, давление, плотность кислорода и т. д., чтобы своевременно подавать сигнал тревоги, когда у пациента нарушается дыхание.


Рисунок: Требования к источнику питания для аппарата ИВЛ

Требования к источнику питания для аппарата ИЛВ

Система питания аппарата ИЛВ включает в себя AC/DC, DC/DC преобразователи,  и внутренние резервные батареи. Надежная и безопасная система электропитания является одной из наиболее важных частей в аппарате ИВЛ, обеспечивающая стабильную, надежную и безопасную работу аппарата ИВЛ. Ниже приведен анализ требований к источнику питания для аппарата ИВЛ.
Сетевые AC/DC преобразователи должны соответствовать универсальному диапазону входного напряжения от 85 В до 264 В переменного тока и обеспечивать стабильное выходное напряжение 24 В постоянного тока с высокой точностью. В то же время источник питания должен быть высоконадежным, чьи электромагнитные помехи должны соответствовать стандарту EN55011 (CISPR11) CLASS B, чтобы избежать помех для других медицинских устройств. Можно использовать медицинские или промышленные AC/DC преобразователи, из-за того, что сам аппарат ИВЛ не имеет прямого электрического контакта с пациентом, поэтому здесь также допустимы промышленные  AC/DC преобразователи.
Для DC/DC преобразователей обычно требуется широкий диапазон входного напряжения от 10,8 до 33 В постоянного тока, чтобы быть совместимой с системой электропитания 12 В и 24 В постоянного тока. Резервные батареи внутри аппарата ИВЛ используются для обеспечения бесперебойной подачи питания на аппарат ИВЛ, в случае отключении электричества в больнице.
В системе управления аппаратом ИВЛ есть несколько подсистем, таких как нагнетатель, клапан, расходомер, вентилятор, и все они нуждаются в надежном источнике питания для обеспечения их работы.
Требования к источнику питания для нагнетателя: требуется 24 В пост. тока, защита, например, если вентилятор по какой-то причине перестанет работать, выход этого источника питания отключается и переходит в режим защиты от короткого замыкания. Кроме того, при выборе источника питания его выходная мощность должна соответствовать воздуходувке, которая используется в вентиляторе, от 1 А до 3 А или выше.
Подсистема клапанов включает в себя клапан вдоха, клапан выдоха и кислородный клапан, различные датчики сбора данных и для этих частей доступны неизолированные источники питания, поскольку входной AC/DC преобразователь  уже изолирован.
Функция расходомера заключается в обнаружении дыхания пациента. Система сбора данных включает в себя датчик температуры, датчик давления и т. д. Для обоих устройств требуется источник питания с высокой точностью выходного напряжения, низким уровнем пульсаций и шума. Здесь могут применяться неизолированные импульсные стабилизаторы, но если в системе есть большие помехи, лучше использовать изолированный источник питания.
Вентилятор в системе не предъявляет строгих требований к источнику питания, как правило, для этой части применяются неизолированные импульсные стабилизаторы с мощностью 5 Вт.


Решения в системе электропитания для аппарата ИВЛ 

В соответствии с указанными выше требованиями к источнику питания компания  MORNSUN предлагает свои надежные и безопасные решения по питанию, доступные в короткие сроки производства. Блок-схема решения электропитания приведена ниже.




Рисунок: Решение электропитания для аппарата ИВЛ

У компании MORNSUN имеется AC/DC преобразователь LH25-20B24MU, который обладает универсальным диапазоном входного напряжения от 85 В до 264 В переменного тока, высоким КПД, высокой надежность и низким уровенем пульсаций и шума. Напряжение изоляции этого изделия до 4000 В переменного тока, соответствует IEC60601-1, EN60601-1, ANSI / AAMI ES60601-1, CAN / CSA-C22.2 № 60601-1, обеспечивает выполнение требований (2xMOPP), EMI соответствует EN55011 (CISPR11) КЛАСС B, который необходим в медицинских аппаратах ИВЛ.
Учитывая, что аппарат ИВЛ не имеет электрического контакта с пациентом, для этой части также возможно применение AC/DC преобразователя Mornsun  - LO30-10B24. Этот продукт имеет универсальный диапазон входного напряжения от 85 В до 264 В переменного тока, хорошие характеристики EMI и соответствует стандартам IEC / EN61000-4, CISPR32 / EN55032 класса B, UL / EN / IEC62368 и EN / UL60335.
MORNSUN может предоставить DC/DC преобразователь URH2424LP-20WR3, который имеет 20 Вт выходной мощности, широкий диапазон входного напряжения от 9 до 36 В постоянного тока, высокий КПД до 89%, напряжение изоляции до 5000 В переменного тока, защиту от превышения напряжения  и защиту от короткого замыкания. Кроме того, этот продукт соответствует двойной защите пациента (2x MOPP) и соответствует стандарту EN60601-1, а его ток утечки ниже 5 мкА, что делает его идеальным выбором.


MORNSUN медицинские источники питания
Медицинские источники питания MORNSUN не только соответствуют стандарту IEC / EN / UL60601-1, но также соответствуют требованиям по двойной защите пациента 2xMOPP, обеспечивая высокий уровень изоляции, которые подходят для различных медицинских устройств. Например, ниже представлены подобные источники питания с высокой безопасностью и надежностью для аппарата ИВЛ.


25 Вт AC / DC преобразователь LH25-20B24MU

Особенности
●  Универсальный диапазон входного напряжения: 85-264 В переменного тока / 100-370 В постоянного тока
  Напряжение изоляции 4000В переменного тока
  Стабилизированный выход, низкий уровень пульсаций и шума
  Низкое энергопотребление на холостом ходу <0,1 Вт
  Высокий КПД до 89%
  Защита от короткого замыкания, защита от перегрузки по току, защита от превышения напряжения
  Медицинская безопасность соответствует (2x MOPP)
  IEC / EN60601-1, ANSI / AAMI ES60601-1, CAN / CSA-C22.2 № 60601-1 сертифицирован
  EMI соответствует EN55011 (CISPR11) КЛАССА B


20 Вт DC / DC преобразователь мощностью  URH2424LP-20WR3
Особенности
●  Ультра-широкий диапазон входного напряжения: 9-36 В пост.
●  КПД до 89%
●  Ток утечки на пациента <5 мкА, напряжение изоляции 5000 В переменного тока
●  Низкое энергопотребление на холостом ходу  0,12 Вт
●  Диапазон рабочих температур окружающей среды: от -40 ℃ до + 85 ℃
●  Защита от пониженного напряжения на входе, защита от короткого замыкания на выходе, защита от перегрузки по току,  защита от превышения напряжения 
●  Медицинская безопасность одобрена (2x MOPP) (ожидается)
●  EN60601-1 сертифицирован (в ожидании)
●  Для получения дополнительной информации, пожалуйста, посетите www.mornsun-power.com.
Please refer to the technical manual for specific product parameters:

Series Power(W) Vin(VAC) Vout(VDC) No. of Outputs Isolation(VAC) Package Dimension(mm) Footprint & 3D Certification Datasheet Sample
LH25-20B05MU 25 85~264 5 1 4000 DIP 70.0*48.0*23.5 3D MODEL CE LH25-20B05MU
LH25-20B12MU 25 85~264 12 1 4000 DIP 70.0*48.0*23.5 3D MODEL CE LH25-20B12MU
LH25-20B15MU 25 85~264 15 1 4000 DIP 70.0*48.0*23.5 3D MODEL CE LH25-20B15MU
LH25-20B18MU 25 85~264 18 1 4000 DIP 70.0*48.0*23.5 3D MODEL CE LH25-20B18MU
LH25-20B24MU 25 85~264 24 1 4000 DIP 70.0*48.0*23.5 3D MODEL CE LH25-20B24MU
URH2403LP-20WR3 20 - 3.3 1 - DIP 51.50*26.50*12.00 - - URH2403LP-20WR3
URH2405LP-20WR3 20 - 5 1 - DIP 51.50*26.50*12.00 - - URH2405LP-20WR3
URH2412LP-20WR3 20 - 12 1 - DIP 51.50*26.50*12.00 - - URH2412LP-20WR3
URH2415LP-20WR3 20 - 15 1 - DIP 51.50*26.50*12.00 - - URH2415LP-20WR3
URH2424LP-20WR3 20 - 24 1 - DIP 51.50*26.50*12.00 - - URH2424LP-20WR3
URH4803LP-20WR3 20 - 3.3 1 - DIP 51.50*26.50*12.00 - - URH4803LP-20WR3
URH4805LP-20WR3 20 - 5 1 - DIP 51.50*26.50*12.00 - - URH4805LP-20WR3
URH4812LP-20WR3 20 - 12 1 - DIP 51.50*26.50*12.00 - - URH4812LP-20WR3
URH4815LP-20WR3 20 - 15 1 - DIP 51.50*26.50*12.00 - - URH4815LP-20WR3
URH4824LP-20WR3 20 - 24 1 - DIP 51.50*26.50*12.00 - - URH4824LP-20WR3
Series
LH25-20B05MU
LH25-20B12MU
LH25-20B15MU
LH25-20B18MU
LH25-20B24MU
URH2403LP-20WR3
URH2405LP-20WR3
URH2412LP-20WR3
URH2415LP-20WR3
URH2424LP-20WR3
URH4803LP-20WR3
URH4805LP-20WR3
URH4812LP-20WR3
URH4815LP-20WR3
URH4824LP-20WR3

0

Return
Prompt close
Пожалуйста, заполните поля правильно.

Проверка прошла успешно

This website uses cookies able to make your time on our site a lot less crummy and a much richer experience. For more information, please visit our Privacy Policy.

close
Privacy Policy

Контакты

  • File Name