Hasta bağlantı ekipmanının güç sistemi
Bu makale, hasta bağlantı uygulamaları için tıbbi cihazların dahili güç sistemi için iki yöntemi tartışmaktadır. Cihazın hasta ile temas eden kısımlarına "uygulanan kısımlar" denir. Bir uygulama bileşeni, bir tıbbi cihazın bir parçası olarak tanımlanır.Tüm cihazın işlevini yerine getirebilmesi için, hasta ile doğrudan temas halinde olması gerekir. Bu aynı zamanda hasta ile temas halinde olabilecek alanlar için de geçerlidir.
Hasta temasının türüne ve tıbbi cihazın türüne veya niteliğine göre, uygulama parçalarının 60601-1 serisi standartlara uygun olması gerekir. En son sürüm olan 60601-1, üçüncü baskıdır ve ilk olarak Aralık 2005'te yayınlandı. Bu standart, dünyanın belli başlı ülke ve bölgelerinde benimsenmiş ve en son sürüm olarak aşağıdaki şekilde yayınlanmıştır:
IEC 60601-1: 2005 (üçüncü baskı) + düzeltme 1: 2006 + düzeltme 2: 2007 + A1: 2012
Avrupa: EN 60601-1: 2006 / A1: 2013 / A12: 2014
Amerika Birleşik Devletleri: ANSI / AAMI ES60601-1: A1: 2012, C1: 2009 / (R) 2012 ve A2: 2010 / (R) 2012
Kanada: CSA CAN / CSA-C22.2 No. 60601-1: 14
Her kategorinin elektrik çarpması koruması için farklı gereksinimleri vardır. En düşükten en katıya doğru sınıflandırma şu şekilde özetlenir:
Tip B (ana gövde). Tip B sınıflandırması, genellikle iletken olmayan ve topraklanabilen uygulama parçaları için uygundur.
BF tipi (yüzer gövde). Tip BF sınıflandırması, hastaya elektriksel olarak bağlanan ve yüzdürülmesi ve zeminden ayrılması gereken uygulama parçaları için uygundur. Bu sınıflandırma, kalp ile doğrudan temas halinde olan uygulamalı kısımları kapsamaz.
CF (yüzen kalp) yazın. CF tipi sınıflandırması, doğrudan kardiyak bağlantı için uygun olan uygulamalı parçalar için geçerlidir (damarlar dahil hastanın kalbine bağlantı). Bu parçalar yüzmeli ve yerden ayrılmalıdır.
Tip BF ve Tip CF tıbbi ekipmanın güç kaynağı sistemleri, ikincil çıkıştan toprağa ek yalıtım sağlamak için tasarlanmıştır ve genellikle AC hat voltajında 1 x Hasta Koruyucu Cihaz (MOPP) olarak derecelendirilir.
250V AC çalışma voltajına dayalı izolasyon testi voltajı.
MOP = koruma aracı
MOOP = Çalışma koruma modu
MOPP = hasta koruma aracı
Ek olarak, bu güç sistemleri toprak kaçak akımını, muhafaza kaçak akımını, özellikle aşağıdaki tabloda tanımlanan hasta kaçak akımını sınırlamalıdır.
NC = normal durum
SFC = tek hata durumu
* Amerika Birleşik Devletleri'ndeki hasta bakım ekipmanının maksimum topraklama ve kabuk kaçak akımı 300A'dır
Verilen rakamlar taşınabilir cihazlar içindir.
Toprak kaçak akımı = topraklama iletkeninden akan akım
Vaka kaçak akımı = vakadan hastadan toprağa akan akım
Hasta kaçak akımı = uygulanan parçadan hastadan zemine akan akım
Hasta yardımcı akımı = iki uygulama parçası arasındaki akım
Elektrik bağlantısı gerektiren hasta temaslı ekipmanlarda, güç sistemi tasarımcılarının karşılaştığı zorluk, sistemin normal çalışma sırasında kaçak akımı en aza indirmesini ve hastayı toprak arızası koşullarından korumasını sağlamaktır. Bu sistemlerde, güç kaynağı sistemi bu önemli gereksinimleri karşılayan kilit faktördür.
Tıbbi güvenlik standartlarını karşılayan çoğu güç kaynağı, hastalara doğrudan bağlantı için uygun değildir. Bunun nedeni, çıkıştan toprağa gerekli yalıtıma sahip olmamaları ve hasta kaçak akım gereksinimlerini karşılamamalarıdır. Girişten çıkışa gereken 2 x MOPP'yi ve girişten toprağa gereken 1 x MOPP'yi sağlayabilmelerine rağmen, bu ürünlerin çoğu çıkıştan toprağa işletim yalıtımı kullanır ve genellikle yaklaşık 500VAC / VDC olarak derecelendirilir. Hasta bağlantı uygulaması, güç kaynağı voltajı altında en azından temel izolasyon gerektirir.Gerekli test voltajı 1500VAC'dir ve kaçak mesafesi ve boşluk mesafesi gözlenmelidir. Ek olarak, girişten çıkışa kadar yalıtım kapasitansı çok yüksektir ve çıkıştan toprağa aşırı kaçak akıma izin verir.
Düşük güçlü sistemler için basit ve düşük maliyetli bir çözüm, çıkış kapasitansına minimum girişle güç kaynağı voltajı altında temel yalıtım sağlamak için tıbbi güvenlik uyumlu bir DC / DC dönüştürücü biçiminde ikincil bir yalıtım aşaması kullanmaktır ( 20-50 pF), potansiyel hasta kaçak akımını tek haneli A'ya düşürür. Program aynı zamanda kontrolsüz harici cihazlara (bilgisayarlar veya monitörler gibi) sistem giriş ve çıkış sinyallerine bağlanmak için de kullanılabilir.
Şekil 1: İkincil DC / DC yalıtımlı tıbbi güç kaynağı sistemi.
1W ila 20W DC / DC dönüştürücüler, gerekli giriş-çıkış izolasyonu ve son derece düşük dahili kapasitans ile bu uygulamalar için özel olarak tasarlanmış ve rekabetçi bir fiyatla kolayca temin edilebilir. Tıbbi standartlara uygun giriş güç kaynakları ile birlikte kullanıldıklarında, hastanın kaçak akımını 2a seviyesine kadar düşürebilirler, bu da onları BF ve CF uygulamalarında kullanıma uygun hale getirir. DC / DC dönüştürücünün gücü regüle edilmiş bir AC / DC güç kaynağından geliyorsa, sabit bir giriş, yarı regüle edilmiş bir çıkış cihazı kullanılabilir, bu da onu çok uygun maliyetli bir çözüm haline getirir. Geniş bir DC giriş ve çıkış yükleri aralığında, 2 kata kadar MOPP yalıtımı ve eşdeğer düşük dahili kapasitans ile sıkı kontrollü çıkış sağlayan geniş aralıklı giriş DC / DC ürünleri ve ayrıca DC girişi veya pille çalışan taşınabilir ekipman için herhangi bir zamanda kullanılabilir .
Şekil 2: XP Power'ın JHL ve JHM serisi
Cerrahi ekipman veya motor sürücüleri gibi yüksek güçlü uygulamalarda, ek yalıtım seviyelerinin kullanılması arzu edilmez. Bunun nedeni, yüksek güç oranlarına ve düşük güç çift dönüştürme verimliliğine sahip düzgün yalıtılmış DC / DC cihazlarının yetersiz kullanılabilirliğidir. Bu uygulamalarda gerekli izolasyon, ayırma ve hasta kaçak akımına sahip bir güç kaynağı tasarlamak gerekir.
Bunlar genellikle CF uygulamaları yerine BF olduklarından, hasta kaçak akım gereksinimleri çok yüksek değildir (10 uA yerine 100 uA) ve BF dereceli uygulamalarda hasta teması için gittikçe daha fazla standart ürün mevcuttur. XP Power'ın yeni 250W, BF dereceli CMP250 serisi, izolasyon ve kaçak akım gereksinimlerini karşılamanın iyi bir örneğidir. Kemik sıyırıcılar, cerrahi aletler ve elektrikli masalar ve sandalyeler gibi elektrikli uygulamalar için uygun olan, konveksiyon soğutmanın (sistem fan gürültüsünü ortadan kaldıran) ve 1 dakikaya kadar 2 katına kadar pik gücün ek avantajlarına da sahiptir.
Şekil 3: XP Power'ın CMP250'si
Bu yüksek yalıtım ve düşük kaçak akım kombinasyonu, AC / DC güç kaynaklarında kendi tasarım zorluklarını ortaya çıkarır. İkincil tarafın iç boşluk gereksinimleri büyük ölçüde artırılmıştır ve sistem entegrasyonu dikkate alınarak uygulanmalıdır. Düşük emisyonlar ve düşük kaçak akım gereksinimleri çelişki içindedir, düşük gürültülü bir topoloji gerektirir ve tüm üründeki diferansiyel ve ortak mod gürültüsünün en aza indirilmesine dikkat edilmelidir. Aynı zamanda, aynı girişten çıkış kondansatörüne hasta kaçak akımını azaltmak için birincil devrede hat frekansı dalgalanmalarını en aza indirmek gerekir.
Hastaların tıbbi ekipmana bağlanma gereksinimi, tıbbi ekipman güç sistemi tasarımcıları için bir zorluktur. Terminal ekipmanını en iyi değeri, en düşük riski ve en hızlı pazara sunma süresini sağlamak için EMC performans sertifikasını (yukarıda açıklandığı gibi) geçen standart, onaylanmış ve uygun şekilde derecelendirilmiş ürünleri veya ürün portföylerini kullanın, böylece terminal tıbbi ekipmanın güvenliğini ve güvenliğini basitleştirin EMC uyumluluğu.
