任何醫(yī)療設備都離不開安全穩(wěn)定的電源
隨著醫(yī)學電子技術的高度發(fā)展,醫(yī)療設備的種類也越來越多,醫(yī)療設備與現代醫(yī)療診斷、治療關系日益密切,任何醫(yī)療設備都離不開安全穩(wěn)定的電源,且大部分為開關電源。在日常診斷與治療過程中往往會遇到設備因電源故障而無法使用,此時就需要醫(yī)療服務機構的臨床醫(yī)學工程師結合自身經驗和專業(yè)知識為臨床部門提供迅速、高效的服務。由于醫(yī)療設備的特殊性,設備電源互換性差,有的甚至缺少技術圖紙,這給維修工作帶來極大的不便。
當前,全球正面臨著COVID-19 新冠肺炎疫情、社會老齡化、醫(yī)護人員短缺等全球性醫(yī)療挑戰(zhàn)。在這種環(huán)境下,尖端的醫(yī)療器械與設備在臨床應用中提供了強有力的支持,而電源則為這些醫(yī)療器械與設備提供了穩(wěn)定的電能。在醫(yī)療器械中,交流電需要轉換成穩(wěn)定的直流電 (DC)。這種轉換器被稱為交流-直流電源。由于對患者護理的需求往往需要關鍵設備全天候運轉,因此制造商對電源的要求很高,必須具有很高的可靠性,才能持續(xù)工作。
開關電源或AC/DC轉換器的電磁發(fā)射問題由來已久,在醫(yī)療設備的電源體積和質量不成問題的場合中,可以考慮采用傳統(tǒng)的線性穩(wěn)壓電源。對于電源部分,體積與質量成為質量性能的關鍵因素,因此,如何選用具有優(yōu)良電磁兼容性能的開關電源便成為該醫(yī)療設備設計中的重要環(huán)節(jié)。
在醫(yī)用設備中,所選用的元器件本身的缺陷也會限制其性能的發(fā)揮。所有的電容器都存在寄生的串聯電感,兩者構成了一個串聯諧振電路; 而所有的線繞電感器都存在繞組匝間和層間的分布電容,兩者構成了一個并聯諧振電路。電路設計人員要充分了解這些元器件的實際性能,無論濾波器還是退耦元件,都具有在諧振狀態(tài)下工作的可能性,這將導線線路與線路之間的串擾問題,不但能對線路造成損壞,還能導致信號傳輸情況變得非常糟糕。
醫(yī)療設備開關電源一般可以分為AC/DC 和DC/DC 兩大類,一次電源AC/DC 變換器輸入為50/60Hz、220V 交流電,必須經整流、濾波,體積較大的濾波電解電容是不可少的,且交流輸入必須加上EMC 濾波及使用安全標準的器件。二次電源DC/DC 變換器用以進行功率轉換,它是開關電源的核心部分,此外還有啟動、過流與過壓保護、噪聲濾波等電路。輸出采樣電路檢測輸出電壓變化,并與基準電壓比較,誤差電壓經過放大及脈寬調制(PWM)電路,再經過驅動電路控制功率器件的占空比,從而達到調整輸出電壓大小的目的。
醫(yī)療設備開關電源和其他開關電源一樣,功率器件是必不可少的。其中用的較多的有功率二極管、可控硅(SCR)和功率場效應管等。在維修過程中,功率器件是重點檢查對象,此類器件的損壞,會導致開機保護或燒熔斷絲。在維修中發(fā)現該類器件損壞時,除更換同參數器件外,還必須檢查外圍高壓電容及限流或電流檢測電阻。
日前十三部門聯合印發(fā)了支持國有企業(yè)辦醫(yī)療機構高質量發(fā)展的工作方案。方案指出,將國有企業(yè)納入區(qū)域衛(wèi)生的規(guī)劃和醫(yī)療機構的設置規(guī)劃。業(yè)內人士就表示,國有企業(yè)辦醫(yī)療機構是醫(yī)療衛(wèi)生體系的重要組成部分。新型的國家國有企業(yè)醫(yī)療機構將成為醫(yī)療的第二國家隊。隨著國企醫(yī)院完成系統(tǒng)性的重組和定位,國有企業(yè)在醫(yī)療領域的專業(yè)化重組,并購也將提速。這將意味著對于醫(yī)療器械的需求將會增加,醫(yī)療器械即將迎來春天。
醫(yī)療設備種類繁多,大功率、大電流的開關電源在醫(yī)療設備中應用相當廣泛。開關電源故障占醫(yī)療設備故障的60% 以上。因此,掌握開關電源的維修是每個臨床醫(yī)學工程人員的基本技能,也是難點。本文只結合實際維修經驗對醫(yī)療設備開關電源的維修技術進行了探討,希望更多同行專家提出寶貴意見并對醫(yī)療設備開關電源作進一步研究。





