Источники питания MEAN WELL для медицинских устройств и оборудования

20 октября 2016

медицинаответственные применениялабораторные приборыMEAN WELLстатья

Новые источники питания для изделий медицинского назначения из серии RPS производства MEAN WELL расширяют существующий диапазон выходных мощностей и напряжений среди ИП подобной спецификации. Теперь диапазон выходных напряжений составляет 3,3…48 В, выходной мощности – 30…400 Вт.

Компания MEAN WELL – ведущий производитель импульсных источников питания. Она широко известна инженерам-разработчикам медицинского оборудования, так как среди продукции отдельно выделена специализированная линейка источников питания. Совсем недавно компания представила новые серии, расширяющие линейку продукции источников питания для медицинских устройств – семейство RPS. Эти миниатюрные устройства, выпускаемые как в открытом, так и в закрытом исполнении, обладают очень привлекательным соотношением цены и качества.

Новыми представителями семейства стали импульсные источники питания RPS-30, RPS-45 и RPS-65 открытого типа, а также RPS-120 и RPS-200, которые опционально выпускаются и в защитном кожухе (серии RPS-120-C и RPS-200-C). Устройства рассчитаны на стандартные величины выходного напряжения в диапазоне 3,3…48 В (таблица 1). Они обладают сверхнизким током утечки и уровнем изоляции, достаточным для применения в медицинском оборудовании, контактирующем с пациентом: ирригаторах, устройствах медицинского контроля и предотвращения апноэ (остановки дыхания) во время сна, аппаратах гемодиализа, медицинских автоматизированных кроватях, стоматологических креслах и прочем.

Таблица 1. Основные технические характеристики

Параметр Наименование
RPS-30 RPS-45 RPS-65 RPS-120(-С) RPS-200(-С)
Выходная мощность, Вт 30 45 65 120 200
Выходное напряжение (из ряда), В 3,3; 5; 7,5; 12; 15; 24; 48 12; 15; 24; 27; 48
Входное напряжение, В 110/220
Входное напряжение, В AC 80…264
Входное напряжение, В DC 113…370
Напряжение изоляции «вход-выход», В 4000
Ток утечки, менее, мкА 100 190
Шум, мВ 150 300 80 150 150
Размер, ДхШхВ, мм 76,2×50,8×24,0 101,6×50,8×29 (103,4×62,0×40,0)
Рабочая температура, °С -30…70

Отличительная особенность описываемых устройств – компактные габаритные размеры. Разумеется, наиболее объемным является корпусное исполнение источника питания, что отражено в таблице 1 (рисунок 1). Кроме того, новые представители семейства RPS на холостом ходу обладают незначительным энергопотреблением: RPS-30/45/65 – менее 100 мВт, RPS-120/200 – не более 500 мВт. Рабочий температурный диапазон новых представителей серии составляет -30…70°С.

Рис. 1. Импульсный источник питания в корпусе RPS-200-C

Рис. 1. Импульсный источник питания в корпусе RPS-200-C

При разработке важно учесть необходимость принудительного охлаждения для импульсных источников питания RPS-120/200, работающих на полной мощности. Для реализации этого требования предусмотрен дополнительный выход на 12 В и 0,5 А. Без принудительного охлаждения применение источника питания возможно лишь при условии, что величина нагрузки будет составлять не более 70% от номинального значения выдаваемой мощности.

Новые представители серии RPS имеют ряд функций, предотвращающих выход из строя вследствие короткого замыкания, перегрузки, перегрева или превышения выходного напряжения. Это, в свою очередь, делает их более безопасными при контакте с пациентом или оператором. Также источники энергии по электромагнитной совместимости соответствуют требованиям класса В по EN55011 (CISPR11).

Следует отметить, что источники питания RPS-30/45/65 и RPS-120/200 спроектированы таким образом, что величина тока утечки не превышает 190 мкА, а установленный уровень безопасности 2хМОРР позволяет их отнести к медицинским источникам питания.

Медицинский источник питания – это сложная электронно-механическая система, которая отвечает очень высоким требованиям безопасности, так как обычно применяется в оборудовании, непосредственно контактирующем с пациентом или лечащим персоналом, и надежности, потому что должна обеспечивать непрерывную работу устройств. Разумеется, не менее высокие требования предъявляются и к источникам энергии в оборудовании, которое необходимо в повседневной жизни, в промышленности. Бытует мнение о возможности применения в медицинском оборудовании источников питания, сертифицированных по требованиям безопасности для промышленного назначения. Но большая чувствительность медоборудования к электромагнитным помехам ввиду работы с сигналами очень низкого уровня опровергает предположение о взаимозаменяемости источников энергии медицинского и, например, промышленного исполнения.

Более того, следует учитывать состояние человека, который будет контактировать с проектируемым медицинским прибором или устройством. Ведь зачастую организм пациента очень ослаблен, и воздействие тока даже самой незначительной величины может привести к ухудшению состояния. Поэтому допустимая величина тока утечки не может превышать нескольких сотен микроампер для установки в целом. Таким образом, поскольку для RPS-30/45/65 ток утечки менее 100 мкА, а для RPS120/200 – не более 190 мкА, то применение новых источников питания серии RPS производства компании MEAN WELL допустимо в медицинском оборудовании.

Вообще, требования к медицинскому оборудованию по безопасности возможного электрического воздействия на человека регламентированы в ГОСТ Р 50267.0-92 «Изделия медицинские электрические. Часть 1. Общие требования безопасности» для России и в 3-й редакции стандарта безопасности EN60601-1:2006 для стран Европы и Северной Америки.

Стандарты дают классификацию основных частей медицинского оборудования в зависимости от контакта с пациентом или оператором, приводят соответствующие пиктограммы для нанесения на установки и оговаривают допустимые величины электрических характеристик (таблица 2).

Таблица 2. Типы медицинского оборудования

Тип
оборудования
Обозначение Электрическая прочность изоляции, кВ АС Ток утечки на пациента/на землю/на корпус, мкА
Вход-выход Вход-земля Выход-земля Нормальное
состояние
Единичное
нарушение
В (Body) – изделие, обеспечивающее определенную степень защиты от поражения электрическим током, в частности, в отношении допустимого тока утечки, надежности соединений защитного заземления при его наличии. 37225 4 1,5 0,5 100/500/100 500/1000/500
BF (Body Floating) – изделие типа В с рабочей частью, изолированной от других частей изделия так, что ток утечки на пациента не превышает допустимого значения в условиях единичного нарушения при случайном соединении пациента с внешним источником напряжения, приложенным между рабочей частью и землей (тип F). 37219 4 1,5 1,5 100/500/100 500/1000/500
CF (Cardiac Floating) – изделия с рабочей частью типа F, соответствующей требованиям настоящего стандарта и имеющей более высокую степень защиты от поражения электрическим током, чем рабочая часть типа BF. 37213 4 1,5 1,5 10/500/100 50/1000/500

В соответствии с ГОСТ условием единичного нарушения для тока утечки на землю является обрыв одного из питающих проводов.

Спектр медицинского оборудования всех типов очень широк. К оборудованию В-типа, среди прочего, можно отнести автоматизированную кровать. При ее эксплуатации контакт с телом пациента подразумевается сам собой, соответственно, все составляющие в совокупности должны удовлетворять требования ГОСТа по электрической безопасности. Благодаря току утечки ниже 190 мкА, наличию защиты от короткого замыкания и перегрузки источники питания RPS нашли свое применение в оборудовании такого рода.

Кроме того, в стандартах отражены варианты заземления и изоляции, предупреждающих поражение электрическим током. Их комбинация обеспечивает максимальный уровень защиты в случае утечки. В соответствии с нормативными документами выделены следующие типы изоляции:

  • основная изоляция – изоляция частей, находящихся под напряжением для обеспечения основной защиты от поражения электрическим током;
  • дополнительная изоляция – независимая изоляция, применяемая в дополнение к основной изоляции для обеспечения защиты от поражения электрическим током при нарушении основной изоляции;
  • двойная изоляция – изоляция, состоящая из основной изоляции и дополнительной изоляции;
  • усиленная изоляция – единая система изоляции находящихся под напряжением частей, которая обеспечивает степень защиты от поражения электрическим током, эквивалентную двойной изоляции.

Для проверки типов изоляции предусмотрены испытания под напряжением, по форме и частоте схожим с рабочими величинами, но выше по значению (таблица 3). Во время испытаний недопустимо возникновение поверхностного перекрытия или пробоя изоляции.

Таблица 3. Испытательные напряжения

Испытуемая изоляция Испытательное напряжение для рабочего
напряжения U, В
50<U≤150 150<U≤250
Основная изоляция 1000 1500
Дополнительная изоляция 2000 2500
Усиленная или двойная изоляция 3000 4000

В отношении источников питания третья редакция стандарта безопасности EN60601-1:2006 разделяет понятия «средства защиты оператора медицинского оборудования» (Means of Operator Protection, MOOP) и «средства защиты пациента» (Means of Patient Protection, MOPP). Вследствие разделения понятий для электрических цепей, с которыми могут иметь контакт пациент или оператор, предъявлены совершенно разные требования к величине электрической изоляции, зазорам и расстояниям.

Рассматриваемым источникам питания присвоен уровень защиты 2хМОРР, что делает возможным их применение в медицинских изделиях, непосредственно контактирующих с пациентом. Примером служит стоматологическое кресло, механизмы перемещения которого должны придать удобное положение для пациента и работы врача. Выполнение этой задачи требует наличия относительно мощного и безопасного для здоровья человека источника питания. В качестве решения компания MEAN WELL предлагает бескорпусный импульсный источник питания RPS-120 (рисунок 2).

Рис. 2. Импульсный источник питания RPS-120

Рис. 2. Импульсный источник питания RPS-120

Заключение

Новые представители серии RPS производства компании MEAN WELL упрощают проектирование медицинских приборов и устройств, удовлетворяя требования по электрической безопасности. Более того, они обеспечивают эффективную работу различных устройств, будь то малогабаритный прибор для стабилизации дыхания или автомат для гемодиализа. Выпуск новых источников питания расширил уже существующий диапазон выходных мощностей и напряжений среди ИП подобной спецификации, укрепив лидирующее положение компании MEAN WELL среди производителей импульсных источников питания.

Получение технической информации, заказ образцов, заказ и доставка.

•••

Наши информационные каналы

О компании MEAN WELL

Компания MEAN WELL Enterprises Co., Ltd. основана в 1982 году. В настоящее время MEAN WELL является одним из ведущих и крупнейших тайваньских производителей источников питания. Номенклатура изделий фирмы включает более 5000 наименований источников питания AC/DC, конверторов DC/DC и инверторов DC/AC, производимых на заводах в КНР и на Тайване. Продукция компании характеризуется высоким качеством, конкурентоспособными ценами и широтой номенклатуры. Особенно хорошо представлена номенклатура исто ...читать далее