當今社會,隨著科學技術的不斷進步,越來越多的現代醫療器械得到了飛速發展,特別是直接與人體相接觸的電子儀器,除了對儀器本身性能的要求越來越高外之外,對人體安全方面的考慮也越來越備受關注。例如:心臟穿刺監視器、超聲波、母嬰監護儀、嬰兒保溫儀、生命監護儀等一些與人體緊密接觸的儀器,也就是說病人使用儀器時不能因為使用儀器而對人體造成有觸電或者其他方面的任何危險。醫療電子,與其他定位于大眾市場及在乎成本的消費電子和其它低價產品應用領域的電子和功率電子不同,醫療電子要遵守的規則多得多。
一臺醫療設備在醫院是否能夠發揮其最大效能,除了與機器本身的技術性能有直接的關系外,還和供電電源的質量有著極其重要的關系。電源品質的好壞,將直接影響醫療設備的運行穩定性和可靠性,甚至導致重大醫療設備事故和造成巨大的經濟損失。
目前,國內的醫療設備大多采用220V市電供電。由于各種不同類型的醫療設備供電需求,目前使用最多的是集中式供電結構。即由一個集中的電源變換器產生所需各種電壓等級的輸出電壓。由于它成本低廉、效率高、輸出電壓可調整、輸出噪音小、動態響應快等非常適合醫療類設備使用,是醫療類設備目前使用最多的一種供電方式。
由于醫療電子產量一般相對較低,設計人員必須考慮購買或自制的問題。醫療電子的設計人員很少考慮自己設計離線功率電源。因為這類特殊的設計和測試所需的投資與最終的產量規模不相配,設備制造商會發現產品的產量難于或不可能分攤設計階段付出的投資。所以,向已經擁有相應專業設計能力和測試技術的公司直接購買功率電源更合算。
安全與隔離是普通商用電源與醫療用電源的一個重大差別。通常,除了一些實驗分析類儀器,醫療設備大多安裝在病床或手術臺附近,離人和操作者的距離比較近,外殼常常會被觸及到。醫療設備內部有各種各樣的強,弱電的部件,如果強弱電之間的隔離或者是外殼材料絕緣有問題,就會非常危險。
要為醫療類設備選擇或者搭建一個好的供電系統,必須注意提高電源的電磁兼容性和抗電磁干擾能力。主要要從以下幾個方面來考慮:
1.設計。 PCB的設計和布局,一般的電源模塊會包含一些高頻信號,PCB上的任何印刷線路都可以充當天線,印刷線路的長度和寬度會影響其阻抗和電感,從而影響頻率響應,及時傳遞直流信號的印刷線路也會耦合到相鄰印刷線路的射頻信號,并引起電路問題。因此,醫療電源必須選擇具有強大研發能力的大品牌和公司的產品。這些產品可以保證在設計和生產技術方面的優良品質。
2.屏蔽。為了抑制開關電源產生的輻射并消除電磁干擾對醫療設備中其他電子設備的影響,最好的方法是屏蔽電源的磁場,然后將整個屏蔽蓋連接到醫療設備的外殼或地面。這是用一半的努力就能獲得兩倍結果的一種方法。
3.認證。在此階段,一般醫療設備電源需要通過FCC-B,CISPR22-B,EN55011 \ 55022 \ 61204 \ 61000等電磁兼容性和抗電磁干擾能力。選擇完成這些測試的產品不僅可以確保不會對設備中的其他電子組件產生電磁影響,而且可以減少醫療設備的研發周期和投放市場之前的檢查時間。
4.尺寸和高功率密度。當前,除了多功能,高檢測和調節精度的發展以外,醫療設備也是尺寸更小且易于攜帶的發展方向。這就要求醫療設備的電源在板面積較小的情況下必須具有較高的功率輸出。
5.特殊應用。目前,市場上大多數集中式電源產品均具有標準輸出。即使某些電源產品可以通過外部電路調節輸出,調節范圍也不大,并且存在穩定性問題。如果遇到低電壓,大電流或極高的直流電壓,該如何處理,當然可以使用定制方法,但是價格很高,無論客戶是否接受。
在研究設計過程中,一定會有這樣或著那樣的問題,這就需要我們的科研工作者在設計過程中不斷總結經驗,這樣才能促進產品的不斷革新。