انتخاب منبع تغذیه Power Supply مناسب برای تجهیزات پزشکی

گروه تحقیقاتی دیجی برد- جهان پزشکی نسبت به گذشته تغییرات زیادی کرده است و تجهیزات پزشکی الکترونیکی تر شده اند. این تجهیزات به منبع تغذیه (باتری) نیاز دارند.

منبع های تغذیه ای که برای مصارف پزشکی کاربرد دارند شباهت هایی نسبت به سایر منابع تغذیه دارند. اما استانداردهایی که برای منبع تغذیه های پزشکی در نظر گرفته شده دارای ویژگی های خاص خود است. چرا که عبور جریان برق از بدن بیمار میتواند منجر به خطرات بسیاری برای او شود. پس با دیجی برد همراه باشید تا نگاهی به جهان صنعت تجهیزات پزشکی الکترونیک داشته باشیم تا تفاوت این صنعت با سایر صنایع را بهتر متوجه شویم.

انواع تجهیزات پزشکی

برای شناخت بهتر انواع منبع تغذیه ابتدا بهتر است که انواع تجهیزات پزشکی را بشناسیم. چرا که انتخاب منبع تغذیه مناسب به نوع وسیله پزشکی ما وابسته است.

امرزوه بسیاری از وسایل و تجهیزات پزشکی که در بیمارستان ها و درمانگاه ها با آن ها سر و کار داریم به نوعی به منبع تغذیه نیاز دارند. چند نمونه از این دستگاه ها عبارتند است:

دستگاه اشعه ایکس (X-Ray)
تصویرسازی تشدید مغناطیسی (MRI)
برش‌نگاری با گسیل پوزیترون (PET Scan)
برش‌نگاری رایانه‌ای (CT Scan)

منبع های تغذیه پزشکی چه تفاوتی با سایر منبع های تغذیه تجاری دارند؟

اگر به یک منبع تغذیه سوییچینگ ۵۰۰w که برای مصارف پزشکی کاربرد دارد نگاهی بیندازید، احتمالا می توانید تفاوت معناداری را با سایر منبع های تغذیه احساس کنید. البته هر دو گروه یک کار را انجام می دهند- برق رسانی به دستگاه ها- پس چه چیزی منبع های تغذیه پزشکی را متمایز می کند؟

۱. ایمنی

ابتدا بهتر است مقدمه ای را برای ایمنی منبع های تغذیه پزشکی بیان کنیم. تجهیزات پزشکی نه تنها نیاز دارند که ایمنی اپراتور (مانند پزشک ها، پرستاران) را تامین کنند، بلکه بایستی بتوانند ایمنی بیماران را هم در نظر بگیرند. باید بدانیم که ایمنی اپراتور و بیمار با یکدیگر تفاوت دارند؛ چرا که وضع سلامت جسمانی این دو گروه با یکدیگر متفاوت است و بیمار طبعا در وضع جسمانی ضعیف تر و ناپایدارتری قرار دارد. پس بنابراین باید سطح ایمنی بالاتری برای بیمار تامین شود.

بر اساس استانداردهای جهانی IEC60601-1، تجهیزات پزشکی الکترونیکی بسته به ارتباط و تماسی که با بیمار دارند به سه دسته (مانند شکل زیر) تقسیم می شوند.

دسته B: تجهیزاتی که تماس الکتریکی مستقیمی با بیمار ندارند یا برق آن ها به زمین متصل شده است. مانند LED های موجود در اتاق عمل، یونیت های لیزری پزشکی و …
دسته BF: به صورت الکتریکی با بدن بیمار تماس دارند؛ اما با قلب انسان تماس ندارند. همچنین احتمال خطر برای بیمار در صورت خرابی دستگاه وجود دارد. مانند انکوباتورها، دستگاه های آلتراسونیک، دستگاه های تشخیص بیماری(دیاگنوز)
دسته CF: به صورت الکتریکی مستقیما با قلب بیمار تماس دارند. همچنین خطر جراحت یا حتی مرگ در صورت خرابی برای بیمار وجود دارد. مانند: دستگاه الکتروشوک قلبی، دستگاه بای‌پس قلبی ریوی.

منبع های تغذیه پزشکی برای دسته ای BF و CF از درجه ایزولاسیون بالاتری برخوردارند. چرا که ارتباط ببیشتری با بیمار دارند.

پس منبع های تغذیه پزشکی تا جایی که امکان دارد باید محافظت بهینه از بیمار را تامین کنند و همچنین تا جایی که امکان دارد نسبت به محیط اطراف ایزوله باشند تا خطر شوک الکتریکی را هم برای بیمار و هم برای اپراتور کاهش دهند.

۲. جریان نشتی

نشت جریان AC زمانی اتفاق می افتد که جریان ازمسیری جایگزین عبور کند. اگر در منبع های تغذیه ای که در بیمارستان استفاده می کنیم جریان نشتی زیاد باشد، می تواند روی سلامتی بیماران تاثیر بدی داشته باشد. همه ما می دانیم که عبور جریان الکتریکی از بدن بسیار خطرناک است و ممکن است به مرگ منجر شود. برای یک فرد سالم، جریان هایی در آستانه ۴۰mA می تواند خطرناک باشد. در حالی که این منبع های تغذیه جریان نشتی پایینی دارند که سلامت بیمار برایشان مهم است !

۳. قابلیت اطمینان

یعنی می توان روی جنسشان بیشر حساب کرد ! به معنی دقیقتر اگر به برای مثال منبع تغذیه ی یک دستگاه جراحی در حین انجام عمل جراحی بر روی بیمار خراب شود و از کار بیفتد، می تواند جان بیمار را به خطر بیندازد. قطعات به کاربرده شده در منبع تغذیه دارای کیفیت بالاتری نسبت به سایر منابع تغذیه هستند و از استاندارد های جهانی برخوردارند.

۴. فیلتر EMI

بسیاری از تجهیزات پزشکی، مانند دستگاه مانیتورینگ بیمار، به سیگنال های کوچکی برای راه اندازی نیاز دارند. به همین خاطر این تجهیزات نسبت به تداخل های الکترومغناطیسی (EMI) بسیار حساس هستند. تداخل های الکترو مغناطیسی یا همان “نویز” زمانی اتفاق می افتند که سیگنال مورد نظر ما تحت تأثیر امواج الکترومغناطیسی قرار بگیرد و کیفیت آن کاهش یابد. در محیط بیمارستان نیز وسایلی قرار دارند که کیفیتِ سیگنال های تجهیزات الکترونیکی را کاهش می دهند. (مانند تلفن های همراه، Wi-Fi , …) از آن جا که دقت این تجهیزات پزشکی بسیار مهم است و می تواند روی ارزیابی وضعیت جسمی بیمار تاثیر مستقیم بگذارد، فیلترهایی به نام فیلتر EMI در منبع های تغذیه تجهیزات الکترونیکی نصب شده اند که تداخل های الکترومغناطیسی را تا حد مطلوبی کاهش می دهند.

شناختن ویژگی های یک منبع تغذیه پزشکی

در اینجا چک لیستی را در اختیارتان قرار می دهیم تا بتوانید یک منبع تغذیه پزشکی را بهتر بشناسید:

الزامات الکتریکی

ورودی خروجی DC-DC یا AC-DC
کلاس I ( ورودی ۳ سیمه AC) یا کلاس II ( ورودی ۲ سیمه AC )
نحوه اتصال الکتریکی منبع تغذیه
تعداد خروجی ها
ولتاژ و جریان هر خروجی
توان هر خروجی (ولتاژ * جریان)
به دست آوردن کل توان خروجی منبع تغذیه با جمع زدن توان هر خروجی
داشتن فیتر EMI
بازدهی منبع تغذیه
کارکردهای کنترلی و مانیتورینگ منبع تغذیه

الزامات مکانیکی

سایز فیزیکی (طول، عرض و ارتفاع)
الزامات نصب
خنک کنندگی منبع تغذیه
ملاحظات حرارتی منبع تغذیه
الزامات شوک الکتریکی احتمالی وارد شده به منبع تغذیه
میانگین زمان بین خرابی‌ها ( Mean time between failures) (به اختصار MTBF): مدت زمانی است که انتظار می‌رود یک سیستم در حال کار دوباره خراب شود.

الزامات محیطی

نصب منبع تغذیه در محیط بیمارستانی یا کلینیکی یا روی دستگاهی قابل حمل
شرایط دمای محیط
ارتفاع محیط مورد نظر از سطح دریا
دارای نشان ROHS2 که به کار بردن ۶ ماده خطرناک برای سلامتی انسان در محصولات الکترونیکی منع شده است. (مانند کادمیوم، جیوه و سرب)

پیشرفت های جدید در منبع های تغذیه پزشکی

منبع های تغذیه پزشکی در چند سال گذشته پیشرفت های زیادی کرده اند. در زیر به چند نمونه از آن ها اشاره می کنیم.

مجتمع سازی مدارات منبع تغذیه که باعث عملکرد سریعتر، قابیلت اطمینان بالاتر، کاهش حجم و وزن منبع تغذیه می شود.
دارا بودن فیدبک های دیجیتالی در مقایسه با فیدبک های آنالوگ که باعث عملکرد بهتر منبع تغدیه و کاهش قطعات می شود.
بهبود ساختار مغناطیسی منبع های تغذیه از طریق کاهش تلفات و افزایش فرکانس.
خنک سازی منبع های تغذیه با جریان طبیعی هوا بدون نیاز به فن.