मेडिकल इलेक्ट्रॉनिक पावर डिज़ाइन और इंडक्टर उत्पाद आवश्यकताओं में चुनौतियाँ

मेडिकल इलेक्ट्रॉनिक उपकरण बीमारियों की रोकथाम, निदान, उपचार और निगरानी में सहायता करते हैं तथा स्वास्थ्य सेवा क्षेत्र में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। चूंकि इनका संबंध जीवन सुरक्षा से है, मेडिकल उपकरण पावर सिस्टम पर अत्यंत कठोर आवश्यकताएं लागू करते हैं, जिसमें कठोर मेडिकल सुरक्षा मानकों का पालन, असाधारण विश्वसनीयता, अत्यंत कम शोर, कॉम्पैक्ट और मजबूत संरचना तथा उत्कृष्ट पर्यावरणीय अनुकूलन क्षमता शामिल है।

1- मेडिकल इलेक्ट्रॉनिक पावर डिज़ाइन में उठाई जाने वाली चुनौतियाँ

चूंकि मेडिकल उपकरण जटिल इलेक्ट्रॉनिक सिस्टम पर भारी मात्रा में निर्भर करते हैं, इसलिए वे इलेक्ट्रॉनिक सर्किट्स की सामान्य समस्याओं जैसे घटकों की हानि, विद्युत शोर हस्तक्षेप और पर्यावरणीय तनाव के प्रभाव आदि का भी सामना करते हैं। इसके अतिरिक्त, मेडिकल उपकरणों को मेडिकल क्षेत्र के विशिष्ट चुनौतियों का भी सामना करना पड़ता है, जैसे कि मेडिकल उपकरण सुरक्षा मानकों का कड़ाई से पालन करना, IEC60601 और अन्य मेडिकल सुरक्षा मानकों के अनुपालन करना, उपकरण के निर्जर्मीकरण आवश्यकताओं को पूरा करना और जीवन-संकटपूर्ण अनुप्रयोगों में निरंतर विश्वसनीयता के उच्च आवश्यकताओं को सुनिश्चित करना।

1.1 विद्युत चुनौतियाँ

मेडिकल उपकरणों में पावर सिस्टम के एकीकरण में सामान्य इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में नहीं पाई जाने वाली विशिष्ट विद्युत चुनौतियाँ आती हैं। उच्च विश्वसनीयता और निरंतर उपलब्धता अत्यंत महत्वपूर्ण है, क्योंकि कई मेडिकल उपकरणों को 24/7 बिना रुकावट के संचालन की आवश्यकता होती है और अप्रत्याशित डाउनटाइम को सहन नहीं कर सकते, विशेष रूप से जीवन-समर्थन या महत्वपूर्ण कार्य वाले मेडिकल अनुप्रयोग परिदृश्यों में। जीवन-आधारित अनुप्रयोगों के लिए, बैकअप पावर आवश्यक है, जिसमें संचालन में बाधा न हो इसके लिए तत्काल बैटरियों या अविरत पावर आपूर्ति (UPS) पर स्विच करने की आवश्यकता होती है।

1.2 यांत्रिक चुनौतियाँ

सीमित आंतरिक स्थान के भीतर प्रदर्शन या सुरक्षा के बिना संकुचित और मजबूत पावर डिज़ाइन सुनिश्चित करने के लिए, मेडिकल उपकरण पावर सिस्टम को यांत्रिक डिज़ाइन चुनौतियों का भी सामना करना पड़ता है। पोर्टेबल और वियरेबल मेडिकल उपकरणों में, उपयोगकर्ता की सुविधा में सुधार, थकान को कम करने और रोगी की गतिशीलता सुनिश्चित करने के लिए वजन कम करना महत्वपूर्ण है। इसलिए, पावर सिस्टम के आकार को छोटा करना एक अपरिहार्य प्रवृत्ति है।

ऊष्मा अपव्यय प्रबंधन एक अन्य महत्वपूर्ण कारक है, क्योंकि छोटे आवरणों में ऊष्मा का संचय हो सकता है, जिसे शोर बढ़ाए बिना, घटक विफलता के जोखिम के बिना या रोगी को असुविधा के बिना सुरक्षित रूप से अपव्ययित करना चाहिए।

1.3 पर्यावरणीय चुनौतियाँ

चल रहे, क्षेत्र में तैनात या आपातकालीन उपयोग के उपकरणों के लिए वाइब्रेशन, यांत्रिक झटके और संचालनात्मक झटके का सामना करने की क्षमता एक स्थिर बिजली आपूर्ति सुनिश्चित करने और आंतरिक क्षति को रोकने के लिए समान रूप से आवश्यक है। चिकित्सा उपकरणों में बिजली प्रणालियों को विभिन्न पर्यावरणीय परिस्थितियों के तहत विश्वसनीय रूप से संचालित होना चाहिए। इसमें विभिन्न तापमानों और आर्द्रता स्तरों के प्रति सहनशीलता शामिल है, जो उपकरण के प्रदर्शन और घटकों के जीवनकाल को प्रभावित कर सकते हैं।

1.4 सुरक्षा मानक

चिकित्सा उर्जा आपूर्ति को अंतर्राष्ट्रीय मानकों जैसे IEC 60601-1 के अनुपालन करना चाहिए, जो चिकित्सा विद्युत उपकरणों के लिए सामान्य सुरक्षा और मूल प्रदर्शन आवश्यकताओं को निर्दिष्ट करता है। यह इलेक्ट्रिकल चुनौतियों के कई पहलुओं जैसे इन्सुलेशन, लीकेज धारा सीमना और दोष सहनशीलता को कवर करता है, साथ ही यांत्रिक अखंडता और पर्यावरणीय स्थायित्व की भी मांग करता है। IEC 60601-1-2 जैसे पूरक मानक विद्युत चुम्बकीय संगतता (EMC) आवश्यकताओं को संबोधित करते हैं, जो उपकरण के विश्वसनीय संचालन को सुनिश्चित करते हैं बिना विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप (EMI) उत्पन्न किए या उसके प्रभावित होने के।

2- मुख्य अनुप्रयोग और चिकित्सा उर्जा आपूर्ति में प्रेरकों की आवश्यकताएँ

चिकित्सा इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में प्रेरकों की एक महत्वपूर्ण भूमिका होती है, जिसमें उर्जा प्रबंधन सबसे मौलिक और महत्वपूर्ण अनुप्रयोग है। इनके मुख्य अनुप्रयोग शामिल हैं:

2.1 स्विचिंग पावर सप्लाई और डीसी-डीसी कन्वर्टर: प्रेरक (इंडक्टर) स्विचन पावर सप्लाई के मुख्य घटक हैं, जो स्विचन ट्रांजिस्टर और संधारित्रों के साथ काम करके ऊर्जा को संग्रहीत करते हैं, संकेतों का फ़िल्टर करते हैं और वोल्टेज को परिवर्तित करते हैं। चाहे बड़े इमेजिंग उपकरणों (जैसे सीटी, एमआरआई) की मुख्य बिजली आपूर्ति हो या पोर्टेबल उपकरणों (जैसे मॉनिटर, इंफ्यूजन पंप) के बैटरी प्रबंधन सर्किट हों, पावर इंडक्टर अपरिहार्य हैं। वे उपकरण द्वारा आवश्यक विभिन्न डीसी वोल्टेज में प्रत्यावर्ती धारा को कुशलतापूर्वक परिवर्तित करते हैं या डीसी वोल्टेज के स्टेप-अप और स्टेप-डाउन रूपांतरण करते हैं।

चिकित्सा उपकरणों में बिजली आपूर्ति अनुप्रयोग का आरेख चित्र

2.2 शोर फ़िल्टरिंग और विद्युत चुंबकीय सुसंगतता: चिकित्सा उपकरण विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप (EMI) के प्रति अत्यंत संवेदनशील होते हैं, और उपकरणों द्वारा स्वयं उत्पन्न शोर अन्य उपकरणों में हस्तक्षेप नहीं करना चाहिए। उच्च-आवृत्ति शोर को फ़िल्टर करने के लिए बिजली के इनपुट छोर और महत्वपूर्ण परिपथ नोड्स पर चुंबकीय मनके और सामान्य-मोड इंडक्टर्स का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, जिससे यह सुनिश्चित होता है कि उपकरण कठोर विद्युत चुम्बकीय सुसंगतता (EMC) मानकों (जैसे IEC 60601-1-2) को पूरा करते हैं।

अनुप्रयोग परिदृश्य की विशेषता के कारण, चिकित्सा उपकरणों की बिजली आपूर्ति में उपयोग किए जाने वाले इंडक्टर्स के लिए सामान्य उपभोक्ता-ग्रेड इंडक्टर्स की तुलना में विद्युत प्रदर्शन की आवश्यकताएं अधिक होती हैं। इनकी आवश्यकताएं मुख्य रूप से निम्नलिखित पहलुओं में देखी जाती हैं:

◾ उच्च विश्वसनीयता: चिकित्सा उपकरण जीवन सुरक्षा से संबंधित होते हैं और उपकरण के जीवन चक्र के दौरान स्थिर रूप से काम करने की गारंटी देनी चाहिए, जिसके लिए अत्यंत कम विफलता दर की आवश्यकता होती है।

◾ कम शोर: आंतरिक संवेदनशील एनालॉग परिपथों (जैसे ईसीजी, ईईजी एम्पलीफायर आदि) में बिजली आपूर्ति के शोर के हस्तक्षेप को रोकने के लिए कम शोर डिज़ाइन।

◾ उच्च कार्यक्षमता: इंडक्टर में हानि और ऊष्मा उत्पादन को कम करने के लिए कम-हानि चुंबकीय कोर सामग्री का उपयोग करना, विशेष रूप से प्रत्यारोपित और पोर्टेबल उपकरणों के लिए महत्वपूर्ण है, जो बैटरी जीवन को बढ़ा सकता है।

◾ चुंबकीय शील्डिंग संरचना: मेडिकल उपकरणों में विभिन्न घटकों के चुंबकीय क्षेत्र रिसाव को रोकने और आसपास के सर्किट या उपकरणों के साथ हस्तक्षेप से बचने के लिए चुंबकीय शील्डिंग संरचना वाले इंडक्टर्स का उपयोग करें।

◾ सुरक्षा मानकों का अनुपालनः इंडक्टर्स (विशेष रूप से आइसोलेशन ट्रांसफार्मर) को मेडिकल सुरक्षा मानकों का पालन करना चाहिए, जिससे पर्याप्त क्रीपेज दूरी और विद्युत अंतराल सुनिश्चित हो।

संक्षेप में, मेडिकल उपकरणों में बिजली आपूर्ति प्रणाली के लिए इंडक्टर्स "हृदय" और "शुद्धिकारक" के रूप में कार्य करते हैं, जो कुशल ऊर्जा रूपांतरण के लिए जिम्मेदार हैं और बिजली आपूर्ति की शुद्धता और सुरक्षा सुनिश्चित करते हैं। वे एक अनिवार्य मुख्य घटक हैं जो मेडिकल उपकरणों के उच्च मानकों और कठोर आवश्यकताओं को पूरा करते हैं।

3- मेडिकल इलेक्ट्रॉनिक पावर सप्लाई के लिए इंडक्टर समाधान

ऊपर उल्लेख के अनुसार, चिकित्सा बिजली आपूर्ति प्रणालियों में प्रेरकों की एक महत्वपूर्ण भूमिका होथे अउ चिकित्सा बिजली आपूर्ति उपकरणों की उच्च आवश्यकताओं के पूरा करना होथे। इसलिए, उत्पादों के चयन करते समय उच्च विश्वसनीयता, कम शोर, उच्च दक्षता अउ EMI प्रतिरोध जैसे कारकों पर विचार करना आवश्यक होथे।

उद्योग में एगो प्रमुख चुंबकीय घटक आपूर्तिकर्ता के रूप में, Codaca 24 वर्षों से अधिक समय तक चुंबकीय कोर सामग्री के अनुसंधान अउ विकास, कुंडलियों अउ प्रेरकों के डिजाइन अउ अनुकूलन में समर्पित छलाह। चिकित्सा बिजली आपूर्ति इंजीनियरों के साथ निकटता से सहयोग करते हुए, कोडाका चिकित्सा इलेक्ट्रॉनिक्स के क्षेत्र में उच्च मूल्य वाला उत्पाद प्रदान करथे अउ ग्राहकों कें सही चुंबकीय घटक चुनने में सहायता करय के लेल तकनीकी सहायता प्रदान करथे। कोडाका स्वतंत्र रूप से कई श्रृंखला के प्रेरकों के विकास अउ निर्माण करथे, जिनमें शामिल हई उच्च धारा शक्ति प्रेरक , मोल्डेड इंडक्टर , और सामान्य मोड चोक , जे अल्ट्रासाउंड डिटेक्टर, ब्लड एनालाइज़र, वेंटिलेटर, ब्लड प्रेशर मॉनिटर, अउ पुनर्वास रोबोट जैसे चिकित्सा उपकरणों अउ घटकों में व्यापक रूप से लागू कएल जा चुकल हई।