電源模塊在醫療器械中的應用

前言：

進入21世紀以來以歐美國家為代表的國外市場醫療產品發展持續升高，是21世紀十分活躍的新經濟增長點。但總體而言，我國醫療器械的發展與發達國家相比差距還較大，這不僅與器械廠家有關，更與基礎的醫療配件跟不上需求密切相關。電源模塊作為系統的核心部件，起著至關重要的作用，本文就電源模塊在醫療器械中的應用進行簡單的闡述和分享。

關鍵詞：醫療器械、高可靠性、金升陽、開關電源、醫療認證

1、醫療器械對電源模塊有哪些普遍的要求?

醫療設備通常用于病人治療或者常規的家庭理療，因此幾乎全部的醫療設備都是要與人接觸的，基于此條件，醫療設備相對其他設備對安全的要求最為苛刻的，簡單羅列如下：

a、EMC指標的要求：

醫療設備的傳導和輻射需要滿足EN55011，限值和EN50552 ITE設備相同?？紤]到醫療系統既要滿足高安全、高隔離的要求，傳導和輻射又要求滿足標準要求，這對電源的設計是一個很大的考驗，設計人員在設計中既要確保高隔離又要把EMI做好，實際上一件很困難的事，因此很多的醫療設備也不得不妥協，只要求EMI性能滿足CLASSA等級即可。

b、安全距離和耐壓：

醫療標準不同于常規的認證，為了確保安全可靠，在標準中明確規定了系統的安全距離和耐壓指標需求，這些距離和耐壓的要求會根據應用場合和人群進行區分，按照防護方式分為MOPP(病人防護方式)和MOOP(操作者防護方式)，按照設備類型又分為B類、BF類、CF類。考慮到模塊的通用性，醫療電源工程師在設計的過程中，通常會盡可能的滿足最苛刻的要求，簡單如下：

①L，N對PE 1500VAC隔離，電氣間隙2.5mm，爬電距離4.0mm。

②變壓器原邊對副邊4000VAC，電氣間隙5mm，爬電距離8mm。

③輸出對PE，500VDC(浮地)，電氣間隙2.5mm，爬電距離4mm。

c、超低漏電流的要求：

低漏電流是醫療電源的核心指標，IEC的要求為醫療設備正常狀態下測試264VAC，50Hz，漏電流≤500uA，但是醫療設備通常遠遠不止一路隔離電源，一些大型的CT甚至會有5路甚至以上的電源。因此對于電源廠家而言，一個電源模塊的漏電流最好能夠做到≤100uA。對于與人體接觸的后級DCDC電源，因為直接與人體接觸，對隔離要求更為苛刻，尤其是與心臟接觸的CF類設備，醫療認證中明確要求≤10uA。

d、接地連續性的要求：

醫療電源之所以對這一指標有要求主要是因為接地電阻大的時候，很容易導致不同電源供電的設備的地電位差相差大，對重病患者可能存在危害，因此接地連續性也必須經過嚴格測試，IEC要求PE對殼體任何可接觸金屬處的電阻0.1Ω。

e、其他要求：

除去以上的常規要求，醫療設備還需要滿足常規民用家電的所有要求，如需要滿足ROHS的要求，人手可觸及的溫度必須滿足常規標準要求等等，不詳細列出來。

2、電源模塊是如何應用于醫療器械的?

醫療電源通常指可以滿足上面所列要求的電源模塊，隨著科技的發展各種類型的醫療器械不斷涌出，小到微型的醫療穿戴設備，大到X光機、CT機都離不開供電電源，而滿足以上要求的醫療電源是醫療器械安全可靠的重要保障，下面我們簡單的列幾個醫療電源在醫療器械中的應用：

a、醫療電源在注射泵中的應用：

圖1注射泵

圖1為常規的醫療注射泵，與其他的微量注射泵、輸液泵等相比雖然形態結構有所差別，但是基本的電氣供電是相同的，大致如下圖2。

圖2注射泵供電框圖

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b、醫療電源在內窺鏡清洗器中的應用：

圖3內窺鏡清洗器

圖3為常見的內窺鏡清洗器，顧名思義是用于清理內窺鏡的醫療器械，內窺鏡鏡頭深入患者體內，能否安全清理直接影響患者身體的健康狀況，因此要求嚴格。詳細的電源供電框圖如下圖4。

圖4內窺鏡清洗器的供電框圖

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c、醫療電源在高電位治療儀中的應用：

圖5高電位治療儀

高電位治療儀主要通過高壓低頻交變電場，在空間內形成高壓電子的移動，通過高壓電子的力量對人體血液中的蛋白質、膽固醇、中性脂肪、甘油三脂等進行分解和中和，同時可以通過高壓電子對人體的內臟神經進行刺激，具有凈化血液和調節植物神經的作用，最終達到將體內廢物排出體外的目的。

目前市面上常見的高電位治療儀產生的交變電場，大部分頻率為每秒50次，屬于低頻電場。詳細的供電框圖如下圖6。

圖6高電位治療儀供電框圖

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3、金升陽電源是如何定位醫療電源的?

隨著生命科學及機械制造技術的不斷發展，必將催生出大量先進的醫療器械，金升陽非常看好這一部分市場 ，目前已經陸陸續續推出了各類醫療專用電源，包含10-60W的ACDC電源及6W以下的DCDC電源，這些電源模塊都能滿足本次文章中所探討的技術要求，它們主要用于注射泵、監控儀、分析儀、呼吸機、營養箱等場合。后期隨著各類新型醫療器械的不斷涌現，金升陽也會不斷根據設備的要求，開發新的電源模塊出來，也很樂意接受各種醫療模塊的定制。