Peranti elektronik perubatan menyokong pencegahan, diagnosis, rawatan, dan pemantauan penyakit, memainkan peranan penting dalam bidang penjagaan kesihatan. Disebabkan keterlibatannya dalam keselamatan nyawa, peranti perubatan mengenakan keperluan yang sangat ketat terhadap sistem kuasa, yang memerlukan pematuhan terhadap piawaian keselamatan perubatan yang ketat, serta kebolehpercayaan yang luar biasa, bunyi bising yang sangat rendah, struktur yang padat dan kukuh, dan keupayaan penyesuaian alam sekitar yang cemerlang.
1- Cabaran yang Dihadapi dalam Reka Bentuk Kuasa Elektronik Perubatan
Memandangkan peranti perubatan sangat bergantung kepada sistem elektronik yang kompleks, mereka juga menghadapi pelbagai isu yang biasa berlaku pada litar elektronik, seperti kehilangan komponen, gangguan hingar elektrik, dan kesan tekanan persekitaran. Selain itu, peranti perubatan juga perlu menangani cabaran khusus dalam bidang perubatan, seperti mematuhi piawaian keselamatan peranti perubatan yang ketat, memenuhi keperluan IEC60601 dan piawaian keselamatan perubatan lain, memenuhi keperluan pensterilan peranti, serta memastikan keperluan tinggi terhadap kebolehpercayaan berterusan dalam aplikasi kritikal yang mengancam nyawa.
1.1 Cabaran Elektrik
Mengintegrasikan sistem kuasa ke dalam peranti perubatan membentangkan cabaran elektrik unik yang tidak wujud dalam peranti elektronik am. Kebolehpercayaan tinggi dan ketersediaan berterusan adalah penting, kerana banyak peranti perubatan memerlukan operasi tanpa henti 24/7 dan tidak dapat bertolak ansur dengan gangguan tidak dijangka, terutamanya dalam senario aplikasi perubatan sokongan hayat atau tugas kritikal. Bagi aplikasi kritikal kepada hayat, kuasa sandaran adalah penting, memerlukan peralihan serta-merta kepada bateri atau bekalan kuasa tanpa gangguan (UPS) untuk mencegah sebarang gangguan operasi.
1.2 Cabaran Mekanikal
Untuk memastikan rekabentuk kuasa adalah padat dan kukuh dalam ruang dalaman yang terhad tanpa mengorbankan prestasi atau keselamatan, sistem kuasa peranti perubatan juga menghadapi cabaran rekabentuk mekanikal. Dalam peranti perubatan mudah alih dan boleh dipakai, pengurangan berat adalah penting untuk meningkatkan kebolehgunaan, meminimumkan kelesuan, dan memastikan pergerakan pesakit. Oleh itu, pengecilan sistem kuasa adalah satu trend yang tidak dapat dielakkan.
Pengurusan penyebaran haba adalah faktor kritikal lain yang perlu dipertimbangkan, kerana kandungan kecil mungkin mengumpulkan haba, yang perlu disebar secara selamat tanpa meningkatkan bunyi bising, menyebabkan risiko kegagalan komponen, atau menyebabkan ketidakselesaan kepada pesakit.
1.3 Cabaran Persekitaran
Sistem kuasa dalam peranti perubatan mesti beroperasi dengan boleh dipercayai di bawah pelbagai keadaan persekitaran. Ini termasuk rintangan terhadap suhu dan tahap kelembapan yang berbeza, yang boleh mempengaruhi prestasi peranti dan jangka hayat komponen. Bagi peranti yang mudah alih, digunakan di lapangan, atau digunakan dalam kecemasan, keupayaan untuk menahan getaran, hentakan mekanikal, dan hentakan operasi adalah sama pentingnya untuk memastikan bekalan kuasa yang stabil dan mencegah kerosakan dalaman.
1.4 Piawaian Keselamatan
Bekalan kuasa perubatan mesti mematuhi piawaian antarabangsa seperti IEC 60601-1, yang menentukan keperluan keselamatan umum dan prestasi asas bagi peralatan elektrik perubatan. Ia merangkumi pelbagai cabaran elektrik, termasuk penebatan, had arus bocor, dan rintangan terhadap kegagalan, selain juga menuntut integriti mekanikal dan ketahanan persekitaran. Piawaian tambahan seperti IEC 60601-1-2 mengendalikan keperluan kesesuaian elektromagnetik (EMC), memastikan operasi peralatan yang boleh dipercayai tanpa menghasilkan gangguan elektromagnetik (EMI) atau terjejas olehnya.
2- Utama Aplikasi dan Keperluan Perengkuh dalam Bekalan Kuasa Perubatan
Perengkuh memainkan peranan penting dalam peranti elektronik perubatan, dengan pengurusan kuasa merupakan aplikasi paling asas dan penting. Aplikasinya terutamanya merangkumi:
2.1 Bekalan Kuasa Denyut dan Penukar DC-DC: Induktor adalah komponen utama bekalan kuasa suis, berfungsi bersama transistor suis dan kapasitor untuk menyimpan tenaga, menapis isyarat, dan menukar voltan. Sama ada dalam bekalan kuasa utama peralatan pengimejan besar (seperti CT, MRI) atau litar pengurusan bateri peranti mudah alih (seperti monitor, pam infus), induktor kuasa adalah penting. Mereka menukar arus ulang alik kepada pelbagai voltan AT yang diperlukan oleh peranti atau melakukan penukaran voltan AT naik atau turun dengan cekap.
Gambarajah Skematik Aplikasi Bekalan Kuasa dalam Peranti Perubatan
2.2 Penapisan Hingar dan Keserasian Elektromagnet: Peranti perubatan sangat sensitif terhadap gangguan elektromagnetik (EMI), dan bunyi bising yang dihasilkan oleh peranti itu sendiri tidak sepatutnya mengganggu peralatan lain. Manik magnet dan induktor mod biasa digunakan secara meluas di hujung masukan kuasa dan nod litar utama untuk menapis bunyi bising frekuensi tinggi, memastikan peranti memenuhi piawaian kesesuaian elektromagnetik (EMC) yang ketat (seperti IEC 60601-1-2).
Disebabkan keistimewaan senario aplikasi, induktor yang digunakan dalam bekalan kuasa peralatan perubatan mempunyai keperluan prestasi elektrik yang lebih tinggi berbanding induktor gred pengguna biasa. Keperluan mereka terutamanya tercermin dalam aspek-aspek berikut:
◾ Kebolehpercayaan tinggi: Peranti perubatan berkaitan dengan keselamatan nyawa dan mesti dipastikan berfungsi secara stabil sepanjang kitar hayat peranti, memerlukan kadar kegagalan yang amat rendah.
◾ Bunyi rendah: Reka bentuk bunyi bising rendah untuk mencegah gangguan bekalan kuasa daripada menganggu litar analog dalaman yang sensitif (seperti penguat ECG, EEG, dll.)
◾ Kecekapan tinggi: Menggunakan bahan teras magnetik berkehilangan rendah untuk mengurangkan kehilangan dan penjanaan haba perengkuh, terutamanya penting untuk peranti yang boleh ditanam dan mudah alih, dapat memperpanjangkan jangka hayat bateri.
◾ Struktur perisai magnetik: Gunakan perengkuh dengan struktur perisai magnetik untuk mencegah kebocoran medan magnet pelbagai komponen dalam peranti perubatan, mengelakkan gangguan terhadap litar atau peralatan sekitar.
◾ Pematuhan Standard Keselamatan: Perengkuh (terutamanya transformer penebat) mesti mematuhi piawaian keselamatan perubatan, memastikan jarak merayap dan laluan elektrik yang mencukupi.
Secara ringkasnya, perengkuh adalah "jantung" dan "penapis" sistem bekalan kuasa dalam peranti perubatan, bertanggungjawab untuk penukaran tenaga yang cekap sambil memastikan keluhan dan keselamatan bekalan kuasa. Ia merupakan komponen utama yang tidak dapat dipisahkan bagi memenuhi piawaian tinggi dan keperluan ketat peranti perubatan.
3- Penyelesaian Perengkuh untuk Bekalan Kuasa Elektronik Perubatan
Seperti yang disebutkan di atas, induktor memainkan peranan penting dalam sistem bekalan kuasa perubatan dan mesti memenuhi keperluan tinggi peralatan bekalan kuasa perubatan. Oleh itu, semasa memilih produk, faktor-faktor seperti kebolehpercayaan tinggi, bunyi bising rendah, kecekapan tinggi, dan rintangan EMI perlu dipertimbangkan.
Sebagai pembekal komponen magnetik terkemuka dalam industri, Codaca telah mencurahkan diri kepada penyelidikan dan pembangunan bahan teras magnetik, reka bentuk dan pengoptimuman gegelung serta induktor selama lebih daripada 24 tahun. Dengan bekerjasama rapat bersama jurutera bekalan kuasa perubatan, Codaca menyediakan produk bernilai tinggi untuk bidang elektronik perubatan dan menawarkan sokongan teknikal bagi membantu pelanggan memilih komponen magnetik yang sesuai. Codaca membangunkan dan mengilangkan secara bebas beberapa siri induktor, termasuk induktor Kuasa Tenaga Berkuasa Tinggi , induktor berbentuk , dan penghambat Mod Biasa , yang telah digunakan secara meluas dalam peranti dan komponen perubatan seperti pengesan ultrabunyi, penganalisis darah, ventilator, pemantau tekanan darah, dan robot pemulihan.
EN