EN
Snabblänkar
Medicinska elektroniska enheter stödjer förebyggande, diagnostik, behandling och övervakning av sjukdomar och har därför en avgörande roll inom hälso- och sjukvården. Eftersom dessa enheter påverkar livsnödvändig utrustning ställs extrema krav på effektsystemen, vilket innebär att de måste uppfylla strikta medicinska säkerhetsstandarder samt ha exceptionell tillförlitlighet, extremt låg brusnivå, kompakt och robust konstruktion samt utmärkt anpassningsförmåga till omgivningsförhållanden.
1 - Utmaningar inom konstruktion av medicinsk elektronisk effektelektronik
Eftersom medicintekniska produkter till stor del förlitar sig på komplexa elektroniksystem stöter de också på olika problem som är vanliga inom elektronikkretsar, såsom komponentförluster, störningar från elektrisk brus och effekter av miljöpåfrestning. Dessutom måste medicintekniska produkter hantera utmaningar som är specifika för den medicinska sektorn, såsom att följa stränga säkerhetsstandarder för medicintekniska produkter, efterleva IEC60601 och andra medicinska säkerhetsstandarder, uppfylla krav på sterilisering av enheter samt säkerställa höga krav på kontinuerlig tillförlitlighet i kritiska livshotande tillämpningar.
1.1 Elektriska utmaningar
Att integrera elförsörjningssystem i medicinska enheter innebär unika elektriska utmaningar som inte förekommer i allmänna elektroniska enheter. Hög tillförlitlighet och kontinuerlig tillgänglighet är avgörande, eftersom många medicinska enheter kräver obestriden drift dygnet runt och inte kan tolerera oväntade avbrott, särskilt i livsuppehållande eller kritiska medicinska tillämpningar. För livsviktiga tillämpningar är reservkraft väsentlig och kräver momentan omkoppling till batterier eller oavbrutna strömförsörjningssystem (UPS) för att förhindra driftavbrott.
1.2 Mekaniska utmaningar
För att säkerställa att kraftdesignen är kompakt och robust inom begränsat internt utrymme utan att kompromissa prestanda eller säkerhet, står medicinska enheters strömsystem även inför mekaniska designutmaningar. I portabla och bärbara medicinska enheter är det avgörande att minska vikten för att förbättra användbarheten, minimera trötthet och säkerställa patients rörlighet. Därför är miniatyrisering av strömsystemet en oundviklig trend.
Värmeavledningshantering är en annan avgörande faktor att ta hänsyn till, eftersom små höljen kan samla på sig värme, vilken måste avledas säkert utan att öka brus, orsaka komponentfel eller medföra obehag för patienten.
1.3 Miljömässiga utmaningar
El-system i medicinska enheter måste fungera tillförlitligt under olika miljömässiga förhållanden. Detta inkluderar tolerans för olika temperaturer och fuktighetsnivåer, vilket kan påverka enhetens prestanda och komponenternas livslängd. För mobila enheter, enheter för fältanvändning eller nödanvändning är förmågan att tåla vibrationer, mekanisk chock och driftrelaterad stöt lika viktig för att säkerställa en stabil strömförsörjning och förhindra inre skador.
1.4 Säkerhetsstandarder
Medicinska kraftförsörjningar måste följa internationella standarder såsom IEC 60601-1, som anger allmänna säkerhetskrav och grundläggande prestandakrav för medicinsk elektrisk utrustning. Den omfattar många elektriska utmaningar, inklusive isolation, begränsning av läckström och feltolerans, samtidigt som den kräver mekanisk integritet och miljöbeständighet. Kompletterande standarder som IEC 60601-1-2 behandlar elektromagnetisk kompatibilitet (EMC), vilket säkerställer tillförlitlig drift av utrustningen utan att generera elektromagnetiska störningar (EMI) eller påverkas av dem.
2- Huvud Tillämpningar och krav på induktorer i medicinska kraftförsörjningar
Induktorer spelar en avgörande roll i medicinska elektroniska enheter, där effekthantering är den mest grundläggande och viktiga tillämpningen. Deras tillämpningar inkluderar främst:
2.1 Växelriktare och DC-DC-omvandlare: Induktorer är kärnkomponenter i switchade elkraftsförsörjningar och fungerar tillsammans med switchande transistorer och kondensatorer för att lagra energi, filtrera signaler och omvandla spänning. Oavsett om det gäller huvudkraftförsörjningen i stora avbildningsutrustningar (till exempel CT, MRI) eller batterihanteringskretsar i bärbara enheter (till exempel monitorer, infusionspumpar) är effektsinduktorer oersättliga. De omvandlar växelström effektivt till de olika likspänningar som enheten kräver, eller utför spänningshöjning och spänningssänkning av likspänning.
Schematiskt diagram över kraftförsörjningsapplikation i medicinska enheter
2.2 Brusfiltrering och elektromagnetisk kompatibilitet: Medicinska enheter är mycket känsliga för elektromagnetisk störning (EMI), och den brus som genereras av enheterna själva bör inte störa annan utrustning. Magnetiska perlor och gemensamma ledare används ofta vid ströminmatningsänden och viktiga kretsnoder för att filtrera bort högfrekvent brus, vilket säkerställer att enheten uppfyller stränga krav på elektromagnetisk kompatibilitet (EMC) (till exempel IEC 60601-1-2).
På grund av särskild karaktär hos användningsscenariot har induktorer som används i medicinsk utrustnings strömförsörjning högre krav på elektrisk prestanda än vanliga konsumentinduktorer. Deras krav speglas främst i följande avseenden:
◾ Hög tillförlitlighet: Medicinska enheter rör livets säkerhet och måste säkerställas att fungera stabilt under hela enhetens livscykel, vilket kräver en extremt låg felfrekvens.
◾ Låg ljudnivå: Lågbrusdesign för att förhindra att strömförsörjningsbrus stör interna känsliga analoga kretsar (till exempel EKG-, EEG-förstärkare etc.)
◾ Hög effektivitet: Genom att använda magnetiska kärnmaterial med låga förluster minskas förlusterna och värmeutvecklingen i induktorer, särskilt viktigt för implanterbara och portabla enheter, vilket kan förlänga batterilivslängden.
◾ Magnetisk skärmstruktur: Använd induktorer med magnetisk skärmstruktur för att förhindra läckage av magnetfält från olika komponenter i medicinska apparater, och därigenom undvika störningar mot omgivande kretsar eller utrustning.
◾ Efterlevnad av säkerhetsstandarder: Induktorer (särskilt isolationstransformatorer) måste uppfylla medicinska säkerhetsstandarder och säkerställa tillräcklig krypksträcka och elektrisk klarans.
Sammanfattningsvis är induktorer "hjärtat" och "renaren" i elkraftsystemet för medicinska apparater, ansvariga för effektiv energiomvandling samtidigt som renhet och säkerhet i strömförsörjningen säkerställs. De är en oumbärlig kärnkomponent som uppfyller de höga standarder och stränga krav som ställs på medicinska apparater.
3- Induktorlösningar för medicinska elektroniska strömförsörjningar
Som nämnts ovan spelar induktorer en avgörande roll i medicinska strömförsörjningssystem och måste uppfylla höga krav på medicinsk strömförsörjningsutrustning. Därför måste faktorer som hög tillförlitlighet, låg brusnivå, hög verkningsgrad och EMI-resistens beaktas vid produktspecifikation.
Som en ledande leverantör av magnetiska komponenter inom branschen Codaca har ägnat sig åt forskning och utveckling av magnetkärnmaterial, samt design och optimering av spolar och induktorer i över 24 år. Genom nära samarbete med ingenjörer inom medicinsk strömförsörjning tillhandahåller Codaca produkter med högt värde för medicinell elektronik och erbjuder teknisk support för att hjälpa kunder att välja rätt magnetiska komponenter. Codaca utvecklar och tillverkar självständigt flera serier av induktorer, inklusive högströmströmsinduktorer , molerade induktorer , och vanliga kvävningsmedel , vilka har fått brett genomslag i medicinska enheter och komponenter såsom ultraljudsdetektorer, blodanalyser, ventilatorer, blodtrycksmätare och rehabiliteringsrobotar.
