EN
Швидкі посилання
Медичні електронні пристрої сприяють профілактиці, діагностиці, лікуванню та моніторингу захворювань, відіграючи ключову роль у сфері охорони здоров’я. Через їхню причетність до безпеки життя медичні пристрої встановлюють надзвичайно жорсткі вимоги до систем живлення, які повинні відповідати суворим медичним стандартам безпеки, а також відрізнятися високою надійністю, наднизьким рівнем шумів, компактністю та міцною конструкцією, а також чудовою адаптацією до навколишнього середовища.
1- Виклики, з якими стикаються при проектуванні джерел живлення для медичної електроніки
Оскільки медичні прилади значною мірою залежать від складних електронних систем, вони також стикаються з різноманітними проблемами, характерними для електронних схем, такими як втрати компонентів, перешкоди від електричних шумів та вплив зовнішніх умов. Крім того, медичні прилади мають вирішувати виклики, специфічні для медичної галузі, наприклад, дотримання суворих стандартів безпеки медичних приладів, відповідність вимогам IEC60601 та іншим медичним стандартам безпеки, виконання вимог щодо стерилізації приладів та забезпечення високих вимог до безперервної надійності в критичних застосунках, що стосуються загроз для життя.
1.1 Електричні виклики
Інтеграція енергетичних систем у медичні пристрої створює унікальні електричні виклики, які не існують у загальних електронних пристроях. Висока надійність та постійна доступність є вирішальними, оскільки багато медичних пристроїв потребують круглодобового безперервного функціонування і не можуть допускати несподіваних простоїв, особливо в сценаріях застосування в пристроях життєзабезпечення або виконання критичних завдань. Для застосунків, пов’язаних із життям, резервне живлення є обов’язковим і вимагає миттєвого перемикання на акумулятори або джерела безперебійного живлення (UPS), щоб запобігти перервам у роботі.
1.2 Механічні виклики
Щоб забезпечити компактність та міцність конструкції енергосистеми в обмеженому внутрішньому просторі без погіршення продуктивності чи безпеки, енергосистеми медичних пристроїв також стикаються з механічними викликами проектування. У портативних та носимих медичних пристроях зменшення ваги є критично важливим для покращення зручності використання, зменшення втому та забезпечення рухливості пацієнтів. Тому зменшення розмірів енергосистеми є неминущою тенденцією.
Керування відведенням тепла є ще одним важливим фактором, який слід враховувати, оскільки в малих корпусах може накопичуватися тепло, яке необхідно безпечно відводити, не збільшуючи рівень шуму, не створюючи ризику виходу з ладу компонентів і не завдаючи дискомфорту пацієнтові.
1.3 Експлуатаційні виклики
Системи електроживлення в медичних пристроях повинні надійно працювати в різних експлуатаційних умовах. Це включає стійкість до різних температур і рівнів вологості, які можуть впливати на продуктивність пристрою та термін служби компонентів. Для мобільних пристроїв, що використовуються на місці події, або пристроїв аварійного застосування, здатність витримувати вібрації, механічні та експлуатаційні удари є однаково важливою для забезпечення стабільного живлення та запобігання внутрішнім пошкодженням.
1.4 Стандарти безпеки
Медичні джерела живлення повинні відповідати міжнародним стандартам, таким як IEC 60601-1, який визначає загальні вимоги щодо безпеки та основних експлуатаційних характеристик медичного електричного обладнання. Він охоплює багато електричних викликів, зокрема ізоляцію, обмеження струму витоку та стійкість до несправностей, а також передбачає механічну цілісність та стійкість до впливу навколишнього середовища. Додаткові стандарти, такі як IEC 60601-1-2, регулюють вимоги щодо електромагнітної сумісності (ЕМС), забезпечуючи надійну роботу обладнання без генерації електромагнітних перешкод (ЕМП) або чутливості до них.
2- Основний Застосування та вимоги до котушок індуктивності в медичних джерелах живлення
Котушки індуктивності відіграють важливу роль у медичних електронних пристроях, найфундаментальнішим і найважливішим застосуванням яких є управління живленням. Їх застосування включає насамперед:
2.1 Імпульсні джерела живлення та DC-DC перетворювачі: Індуктивності є основними компонентами імпульсних джерел живлення, працюючи разом з ключовими транзисторами та конденсаторами для накопичення енергії, фільтрації сигналів і перетворення напруги. Незалежно від того, чи йдеться про основне джерело живлення великих систем візуалізації (наприклад, КТ, МРТ), чи про схеми управління зарядом акумуляторів у портативних пристроях (наприклад, моніторах, інфузійних помпах), силові дроселі є незамінними. Вони ефективно перетворюють змінний струм на різні постійні напруги, необхідні для роботи пристрою, або виконують підвищення та зниження напруги постійного струму.
Схематична діаграма застосування джерела живлення в медичних пристроях
2.2 Фільтрація шумів та електромагнітна сумісність: Медичні пристрої дуже чутливі до електромагнітних перешкод (ЕМП), і шум, що генерується самими пристроями, не повинен впливати на інше обладнання. Магнітні кільця та дроселі зі спільним режимом широко використовуються на вході живлення та ключових вузлах схеми для фільтрації високочастотних перешкод, забезпечуючи відповідність пристрою суворим стандартам електромагнітної сумісності (ЕМС) (наприклад, IEC 60601-1-2).
Через специфіку сценарію застосування, індуктивності, що використовуються в джерелах живлення медичного обладнання, мають вищі вимоги до електричних характеристик, ніж звичайні індуктивності побутового рівня. Їхні вимоги в основному відображаються в таких аспектах:
◾ Висока надійність: Медичні пристрої пов’язані з безпекою життя і повинні надійно працювати протягом усього терміну експлуатації, що вимагає надзвичайно низького рівня відмов.
◾ Низький рівень шуму: Конструкція з низьким рівнем шуму, щоб запобігти впливу шумів джерела живлення на внутрішні чутливі аналогові схеми (наприклад, підсилювачі ЕКГ, ЕЕГ тощо)
◾ Висока ефективність: Використання матеріалів магнітного осердя з низькими втратами для зменшення втрат в індуктивності та виділення тепла, особливо важливо для імплантуючих та портативних пристроїв, може подовжити термін роботи акумулятора.
◾ Магнітна екрануюча структура: Використовуйте індуктивності з магнітною екрануючою структурою, щоб запобігти витоку магнітного поля різних компонентів у медичних пристроях, уникнувши перешкод для навколишніх кіл або обладнання.
◾ Відповідність стандартам безпеки: Індуктивності (особливо ізолюючі трансформатори) повинні відповідати стандартам безпеки в медицині, забезпечуючи достатню відстань по поверхні та повітряний проміжок.
Отже, індуктивності є «серцем» та «очисником» системи живлення медичних пристроїв, забезпечуючи ефективне перетворення енергії та чистоту та безпеку живлення. Це незамінний основний компонент, який відповідає високим стандартам та суворим вимогам медичних приладів.
3- Рішення індуктивностей для джерел живлення медичної електроніки
Як зазначено вище, індуктивності відіграють важливу роль у системах електроживлення медичного призначення та мають відповідати високим вимогам обладнання для медичного живлення. Тому під час вибору продуктів слід враховувати такі фактори, як висока надійність, низький рівень шумів, висока ефективність та стійкість до електромагнітних перешкод (EMI).
Як провідний постачальник магнітних компонентів у галузі, Codaca протягом понад 24 років займається дослідженням та розробкою магнітних матеріалів для осердь, а також проектуванням і оптимізацією котушок та індуктивностей. Тісно співпрацюючи з інженерами, які спеціалізуються на джерелах живлення для медичного обладнання, Codaca постачає високоефективні продукти для галузі медичної електроніки та надає технічну підтримку, допомагаючи клієнтам у виборі потрібних магнітних компонентів. Codaca самостійно розробляє та виробляє кілька серій індуктивностей, зокрема індуктори високого струму , формовану індуктивність , а також затиснільні моменти , що широко використовуються в медичних пристроях та компонентах, таких як ультразвукові датчики, аналізатори крові, вентилятори, тонометри та реабілітаційні роботи.
