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應(yīng)用設(shè)計(jì)

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賦能醫(yī)療設(shè)備創(chuàng)新:創(chuàng)建靈活的生命體征監(jiān)測系統(tǒng)

賦能醫(yī)療設(shè)備創(chuàng)新:創(chuàng)建靈活的生命體征監(jiān)測系統(tǒng)

2024/2/21 0:00:00

醫(yī)療設(shè)備中的電源選擇必須符合比辦公設(shè)備更嚴(yán)格的安全標(biāo)準(zhǔn),分為兩類:

操作員被認(rèn)為是健康且訓(xùn)練有素的。僅與操作員接觸的設(shè)備必須滿足 MOOP(操作員保護(hù)裝置)要求。典型的例子是IVD(體外診斷設(shè)備)

病人更容易受到電擊,與患者相連或靠近患者的設(shè)備必須滿足更苛刻的 MOPP(患者保護(hù)手段)要求。

下列圖表顯示 MOPP 的分類項(xiàng)目:

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克服電氣隔離和漏電流的挑戰(zhàn)

接地漏電流主要由交流電源中的EMI濾波器產(chǎn)生,限制在500μA,外殼漏電流不得超過100μA。當(dāng)漏電電流低于100μA時(shí),所有P-DUKE的 AC/DC 電源解決方案都可以輕松滿足這兩個(gè)值。

患者漏電流取決于應(yīng)用類型,在 100μA 和 10μA 之間變化,這是另一個(gè)案例研究中涉及的主題。

 

成功的便攜式患者監(jiān)護(hù)項(xiàng)目:

為了使患者運(yùn)輸更容易,客戶設(shè)計(jì)了一個(gè)模塊化的患者監(jiān)護(hù)儀,該監(jiān)護(hù)儀由基站和用于不同監(jiān)護(hù)案例的小型插件模塊組成。在運(yùn)輸過程中,模塊被從基站中拉出并放置在患者的床上,同時(shí)繼續(xù)監(jiān)測生命體征。當(dāng)再次插入基站時(shí),數(shù)據(jù)將上傳到基站和醫(yī)院信息系統(tǒng)中。

 

基本單元的電源解決方案:

基站需要 20W,插入式模塊最大需要 7W。 10.8V 鋰離子電池提供長達(dá) 6 小時(shí)的備用時(shí)間,然后必須在 6 小時(shí)內(nèi)充電??紤]到內(nèi)部損耗,該器件消耗的最大功率約為 60W。P-DUKE 的 MED100 AC/DC電源產(chǎn)品具有 15V/100W 輸出,可提供足夠的功率裕量,符合 2xMOPP 標(biāo)準(zhǔn),并具有 B 類 EMI 濾波器,漏電電流僅為 75μA。

當(dāng)連接到電源時(shí),內(nèi)部總線上的電壓為 15V。在備用電池模式下,當(dāng)電池放電超過 90% 時(shí),它可以降至 9V。因此,下游轉(zhuǎn)換器必須覆蓋 9 – 15V 的輸入范圍。

數(shù)據(jù)處理和觸摸屏需要 5V,總共 15W。雖然只有操作員才能觸摸屏幕,但患者也可以與屏幕接觸。因此,我們選擇了 MPM20 系列中符合 2xMOPP 標(biāo)準(zhǔn)的 20W 轉(zhuǎn)換器,具有 5000Vac 隔離電壓和 8mm 電氣間隙和爬電距離。

HSRP6 系列的非隔離式轉(zhuǎn)換器通過該 5V 總線為內(nèi)部 WLAN 模塊產(chǎn)生 3.3V 電源電壓。

隔離的LAN接口連接到醫(yī)院網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)中其他設(shè)備中的接線或連接錯(cuò)誤以及隔離故障可能會使系統(tǒng)的安全概念失效。因此,客戶通過使用 MPL02 系列的低功耗轉(zhuǎn)換器增加了一個(gè)額外的 2xMOPP 兼容隔離柵。

基本單元解決方案:

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插入式模塊的電源解決方案:

客戶可以在各種配置之間進(jìn)行選擇,每種配置都需要傳感器和觸摸屏的 2xMOPP 兼容電源電壓。解決方案是使用 10W MPP10 模塊生成 5V 的 2xMOPP 兼容總線電壓。

數(shù)據(jù)處理、顯示器和所有 5V 患者傳感器都可以直接從該總線供電。如果噪聲敏感傳感器需要其他電壓或隔離,P-DUKE 提供最大范圍的隔離和非隔離模塊之一,提供 3.3 至 24V 的單正負(fù)或雙輸出電壓。

DC/DC電源轉(zhuǎn)換器插件模塊解決方案:

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另一個(gè)目標(biāo)是將總重量控制在3.5公斤以下。僅 270g,電源貢獻(xiàn)不到 8%。

沒有可聞的噪音,因此不允許使用風(fēng)扇。所有這些高效的轉(zhuǎn)換器只能在自然對流下工作,不需要額外的散熱器,從而保持較低的總重量。

 

典型配置的重量計(jì)算:

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在效率和重量之間取得平衡:患者監(jiān)護(hù)設(shè)備的具體需求

這種設(shè)計(jì)需要一種復(fù)雜、輕量級的電源解決方案,使不同的轉(zhuǎn)換器無縫地協(xié)同工作,并提供必要的隔離柵?;赑-DUKE種類繁多的AC/DC和DC/DC電源轉(zhuǎn)換器,我們找到了一個(gè)完整的解決方案來解決該應(yīng)用中的所有挑戰(zhàn)。

審核編輯(
王靜
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