تجهیزات پزشکی به کیفیت توان بسیار بالاتری نسبت به محصولات معمولی صنعتی یا الکترونیکی مصرفی نیاز دارند. دستگاه های ECG نیاز به گرفتن سیگنال های بیوالکتریکی در سطح میکروولت دارند. اسکنرهای سی تی در فرکانس های بالا برای ارائه تصاویر واضح کار می کنند. ضربان سازهای قلبی مستقیماً با زندگی بیماران مرتبط هستند. حتی کوچکترین صدای برق ممکن است منجر به تشخیص اشتباه، عملکرد نادرست تجهیزات یا حتی خطراتی برای بیماران شود. فیلتر خط برق به عنوان یک جزء مهم نصب شده در ورودی برق چنین دستگاه هایی عمل می کند و وظایف اصلی تصفیه برق و جداسازی تداخل را بر عهده می گیرد.

منابع تداخل پیچیده و شدید در محیط های پزشکی

بیمارستان ها دارای محیط های الکترومغناطیسی بسیار خشن هستند. راه اندازی موتورهای بزرگ، دستگاه های جوشکاری، سیستم های نشانی عمومی، دستگاه های ارتباطی و تجهیزات الکتریکی صنعتی مجاور همگی از طریق کابل های برق به تجهیزات پزشکی تداخل می کنند. در همین حال، منابع تغذیه سوئیچینگ داخلی، درایوهای فرکانس متغیر و اجزای گرمایش با فرکانس بالا در داخل دستگاه‌های پزشکی به طور مداوم نویز را به بیرون منتشر می‌کنند.

چنین تداخلی به دو دسته تقسیم می شود. تداخل حالت دیفرانسیل بین خطوط زنده و خنثی وجود دارد که عمدتاً از امواج یکسو کننده داخلی و هارمونیک های سوئیچینگ سرچشمه می گیرد. تداخل حالت مشترک بین خطوط زنده/خنثی و زمین ظاهر می‌شود که در اثر نشت عایق و جفت شدن میدان الکترومغناطیسی ایجاد می‌شود و به عنوان علت اصلی انتشار بیش از حد تشعشع عمل می‌کند.

فیلترهای خطوط برق از عملکرد هماهنگ سلف‌های حالت مشترک و سلف‌های حالت دیفرانسیل برای هدف قرار دادن و سرکوب این دو نوع تداخل به طور جداگانه استفاده می‌کنند. سلف های حالت معمولی از تکنیک سیم پیچی دو رشته ای استفاده می کنند. شارهای مغناطیسی یکدیگر را برای جریان فرکانس برق معمولی بدون ایجاد اختلال در منبع تغذیه جبران می کنند. برای جریان نویز حالت مشترک، شار مغناطیسی روی هم قرار گرفته امپدانس بالایی ایجاد می کند تا نویز را مسدود کند. نویز حالت معمولی باقی مانده از طریق خازن های Y به زمین منحرف می شود. نویز حالت دیفرانسیل توسط سلف‌های مد دیفرانسیل سری مسدود می‌شود، در حالی که خازن‌های X متصل به خطوط زنده و خنثی یک مسیر تخلیه با امپدانس کم را برای کوتاه کردن و از بین بردن تداخل فرکانس بالا فراهم می‌کنند.

آستانه اصلی برای فیلترهای درجه پزشکی: جریان نشتی کم و گواهینامه های ایمنی

اساسی ترین تمایز بین فیلترهای عمومی و فیلترهای درجه پزشکی در کنترل جریان نشتی نهفته است. تجهیزات پزشکی با بدن انسان تماس مستقیم دارند. خازن های Y در داخل فیلترهای قدرت جریان نشتی به زمین تولید می کنند. هنگامی که از محدودیت های ایمنی فراتر رود، ممکن است بیماران را در معرض خطرات شوک الکتریکی قرار دهد. بنابراین، فیلترهای اختصاصی پزشکی باید جریان نشتی را در سطح بسیار پایین، معمولاً بسیار کمتر از محصولات معمولی، حفظ کنند. این به طور مستقیم انتخاب خازن را برای خازن های Y دیکته می کند: ظرفیت کوچکتر جریان نشتی را کاهش می دهد و در عین حال عملکرد فیلتر را ضعیف می کند. باید بین ایمنی و قابلیت فیلتر کردن یک مبادله حاصل شود.

از نظر صدور گواهینامه، فیلترهای برق تجهیزات پزشکی باید با استاندارد IEC 60601-1 مطابقت داشته باشد که الزامات سختگیرانه ای را در مورد جریان نشتی، ولتاژ مقاومت دی الکتریک و فاصله الکتریکی تعیین می کند. محصولات همچنین باید الزامات EMC استانداردهای IEC 60601-1-2 و CISPR 11 را برآورده کنند تا دستگاه‌های پزشکی بتوانند آزمایش‌های EMC را پشت سر بگذارند و در کاربردهای بالینی به کار گرفته شوند.

انتخاب و نصب عملکرد نهایی را تعیین می کند

هنگام انتخاب مدل‌ها، اولویت باید به منحنی‌های تلفات درج، به ویژه قابلیت تضعیف در باند فرکانس عملیاتی تجهیزات شما داده شود. دستگاه‌های پزشکی معمولاً در فرکانس‌های نسبتاً بالا کار می‌کنند، بنابراین مدل‌هایی با تضعیف فرکانس بالا برجسته باید انتخاب شوند. جریان نامی باید حاشیه کافی داشته باشد تا از اضافه بار فیلتر جلوگیری شود.

فیلتر باید درست در کنار ورودی برق تجهیزات نصب شود تا طول کابل ورودی را کوتاه کند. محفظه فلزی آن باید زمین قابل اطمینان کم امپدانس را با شاسی تجهیزات ایجاد کند. اتصال زمین ضعیف عملکرد فیلتر حالت معمول را به شدت کاهش می دهد. کابل های ورودی و خروجی باید به طور جداگانه هدایت شوند. مسیریابی یا بسته بندی موازی اکیداً ممنوع است، در غیر این صورت خازن سرگردان یک مسیر بای پس ایجاد می کند که به تداخل فرکانس بالا اجازه می دهد از فیلتر فرار کند.

برندهای اصلی و روندهای فناوری

در بازار فیلتر برق پزشکی، برندهایی از جمله Schaffner، Schurter، TDK، BLOCK و Astrodyne TDI سهم عمده‌ای در بازار دارند. در داخل کشور، Jianli Technology، AERODEV، Phoenix Contact و Delta نیز به نفوذ عمیقی در بازار در بخش پزشکی دست یافته اند. این برندها فناوری های مربوطه را در طراحی کم نشتی، مهار پهنای باند و قابلیت اطمینان بالا انباشته کرده اند.

در آینده، فیلترهای برق پزشکی به سمت کوچک‌سازی و یکپارچه‌سازی برای قرار دادن واحدهای سونوگرافی قابل حمل فشرده، مانیتورهای بیمار پوشیدنی و سایر دستگاه‌های کوچک در حال تکامل هستند. در همین حال، راه‌حل‌های یکپارچه با ادغام حفاظت از اضافه ولتاژ، حفاظت از نوسانات و سایر ویژگی‌های چند منظوره، و همچنین محصولات تولید شده تحت سیستم مدیریت کیفیت تجهیزات پزشکی ISO 13485، بر بازار تسلط خواهند داشت.

فیلترهای خطوط برق اگرچه اندازه کوچکی دارند، پایه و اساس عملکرد پایدار تجهیزات پزشکی را تشکیل می دهند. انتخاب فیلتر مناسب به معنای محافظت از اولین خط دفاعی برای ایمنی تجهیزات و جان بیماران است.

در چین، تامین کنندگانی مانند Jianli Technology، AERODEV، Phoenix Contact، و Delta نیز راه حل های مرتبط با کاربردهای تجهیزات پزشکی را ارائه می دهند.