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用于医疗DC/DC转换器的安全规范

用于医疗DC/DC转换器的安全标准-医疗应用中使用的AC/DC转换器需要高级别的防触电保护的原因显而易见,如果手术期间没有高级别的防触电保护,高压交流电可能会直接接触到患者、甚至是患者器官,形成致命的安全隐患。

专业和家庭医疗保健是一个快速开展的商场。从生命体征到床垫传感器,越来越多的电子监控用在许多的事物上。在许多状况下,电子设备的电源需求电气阻隔。本文将解说为什么在这些状况下需求电气阻隔,一起介绍所需的安全标准,并以板载DC/DC转换器为例,供给一些标准和阐明。

在欧盟,医疗器械有必要契合MDD指令93/42/EEC Article 3的要求,商场上的产品有必要契合ArTIcle 3、ER1、Annex I、Annex II、Annex III及Annex VII的危险剖析指定要求。这是为了保证设备的安全性和根本功用,特别是要维护操作员和患者免受电击。假如产品契合ES/EN/IEC 60601-1(目前为第4版),则推定产品契合标准。

AC/DC转换器的阻隔要求十分清晰

医疗运用中运用的AC/DC转换器需求高档其他防触电维护的原因清楚明了,假如手术期间没有高档其他防触电维护,高压沟通电或许会直触摸摸到患者、乃至是患者器官,构成丧命的安全隐患。医疗安全标准为操作员和患者清晰地界说了两个等级的阻隔或维护措施(MOP)。每个等级有必要有两个MOP,分别是2MOOP和2MOPP。针对医疗设备是否和患者直触摸摸又分为三个进一步的界说:

B型:不与患者直触摸摸,或许接地。

BF型:衔接患者但不直接衔接心脏,不接地。

CF型:衔接患者心脏,不接地。

与一切安全标准相同,环境要素也会影响阻隔特性,例如体系电压、污染程度、过电压等级以及海拔高度。是否有功用性接地(FE)或维护接地(PE)、都是重要的要素。

DC/DC也需求阻隔

在医疗设备中,一般需求DC/DC转换器,把输入电压转换为电路中所需的实践值,用来驱动比如传感器的外围设备。该DC/DC转换器的输入电压来源于电池或AC/DC的电源,在大多数的状况下,DC/DC输入是低电压,如5V或12V,并以低电压输出,如+/-5V或3.3V。虽然输入和输出电压很低而且在“安全”电压的界说范围内,且从功用来说不一定需求阻隔,可是阻隔能够断开输入和输出的地回路以协助操控电磁搅扰(EMI)或产生负电压,而且出于安全原因依然有必要要有阻隔。

DC/DC和AC/DC或许成为医疗核准体系的一部分

沟通供电的医疗设备有必要运用具有阻隔体系的“医疗认证”电源以满意运用要求,例如契合欧洲的IEC 60601标准的2 x MOOP或2 x MOPP要求,以及美国的ANSI/AAMI ES 60601标准。这些电源的商场有限,因而一般比工业或商业电源更贵重,挑选也相对有限。

假如要运用价格更低、有IT安全标准认证(如EN 60950-1或EN 62368-1)的群众商场产品,有一种办法是“串”在一起(图1)加强阻隔等级来到达安全标准的要求。AC/DC输出与触摸到操作员或患者的电路之间的DC/DC转换器能够供给另一层阻隔。整体本钱或许远低于购买认证的专用医疗用品。可是,医疗设备中的漏电流的也有清晰的规则,而绝大部份的IT级电源会超出医疗电源标准的要求。

能够在AC/DC中削减或去除线路与地之间的‘Y’型电容器来削减漏电流,但这是以献身EMI作为价值,因而有必要经过其他的方法来按捺EMI。契合IEC 60950-1的AC-DC仅针对维护操作员,但在医疗环境中,AC线路和中性线有必要有保险丝,每个熔断容量为1500A。此外,体系有必要恪守最新版别的IEC 60601(第4版)所修订的EMC标准,因而运用IT级电源来代替医疗电源不见得是一个简略的计划。

图一:串联“维护措施”

DC/DC可防止毛病电流以患者或医护人员为导体构成回路

医疗体系危险评价的其间一个安全要求是有必要考虑到设备毛病。最糟糕的状况是患者或操作员成为触摸到毛病设备的导体,即产生“单一失效状况”(SFC),假如电流经过人体流向地上,则或许会导致人员伤亡。因而设备与患者的触摸有必要与地阻隔,阻隔程度须到达指定的等级。“与地阻隔”是一种相对的衡量标准;经过衔接多个设备,从患者到地总是会有一些杂散或寄生电容,容许约50/60Hz的电流。因为不同途径的电流会累加,因而标准标准每个源头仅能有十分低的电流(图2)。

图2:不同医疗运用答应的最大漏电流。 NC =正常状况

DC/DC转换器一般作为额外的阻隔以供给单一失效状况的维护。设备能够是沟通线供电、满意class I或class II要求的设备、或电池供电、手持的,以及任何未指定的衔接,例如经过以太网衔接到网络,或许经过USB衔接到数据记录器或打印机。电缆或许有或没有屏蔽,也或许有或没有接地。因而,DC/DC的阻隔级其他标准不是那么简单拟定的。图3为DC/DC转换器的比如,用于class II设备(无接地、塑料外壳)。这儿首要的AC/DC阻隔(B)为2 x MOOP维护,而在整体需2 x MOPP的 BF或CF状况中,为触摸患者身体部件供电的DC/DC仅需1 x MOPP。请注意,DC/DC阻隔有必要满意额外体系电压(在这种状况下为240VAC),塑料外壳的厚度有必要至少1mm并具有恰当的电气额外值,而且没有其他的外部器材或设备衔接到低压电路。

图3:运用高阻隔DC/DC转换器、Class II设备的衔接状况

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