ヘルスケア デバイスのイノベーションを促進: バイタル サインを監視する柔軟なシステムの作成

医療機器は、オフィス機器よりも厳しい安全基準を満たす必要があり、次の2つのカテゴリに分類されます。

オペレーターは健康でよく訓練されていると見なされます。オペレーターとのみ接触する機器は、MOOP(オペレーター保護手段)の要件を満たす必要があります。代表的な例は、体外診断用医薬品(IVD)です

病気の人は感電の影響を受けやすく、患者に接続された、または患者の近くにあるデバイスは、より厳しいMOPP(患者保護手段)の要件を満たす必要があります。

次の表と図に、MOPP の分類を示します。

電気的絶縁とリーク電流をナビゲートする際の課題の克服

主にAC電源のEMIフィルタによって生成される漏電電流は500μAに制限されており、エンクロージャの漏電電流は100μAを超えてはなりません。漏電電流が100μA未満の場合、すべてのP-DUKE AC/DCソリューションで両方の値を簡単に満たすことができます。

患者のリーク電流はアプリケーションの種類によって異なり、100μAから10μAの間で変化しますが、これは別のケーススタディで取り上げています。
 

ポータブル患者モニタリングプロジェクトの成功:

患者の搬送を容易にするために、あるお客様は、さまざまなモニタリングケース用に、基地局と小型プラグインモジュールで構成されるモジュール式の患者モニターを設計しました。輸送のために、モジュールは基地局から引き出され、バイタルサインを監視し続けながら患者のベッドに置かれます。再び基地局に接続すると、データは基地局と病院情報システムにアップロードされます。
 

ベースユニットの電源ソリューション:

ベースステーションには20W、プラグインモジュールには最大7Wが必要です。 10.8Vリチウムイオンバッテリーは、最大6時間のバックアップ時間を提供し、その後6時間で再充電する必要があります。内部損失を考慮すると、デバイスが消費する最大電力は約60Wです。15V/100W出力のP-DUKEのMED100 AC/DC製品は、十分な電力マージンを提供し、2xMOPPに準拠し、わずか75μAの漏電電流を持つクラスB EMIフィルタを備えています。

主電源に接続する場合、内部バスの電圧は15Vです。バッテリバックアップモードでは、バッテリが90%以上放電すると9Vに低下する可能性があります。したがって、ダウンストリームコンバータは9〜15Vの入力範囲をカバーする必要があります。

データ処理とタッチスクリーンには、合計15Wの5Vが必要です。画面に触れるのはオペレーターだけですが、患者も画面に触れることができます。そのため、MPM20ファミリの2xMOPP準拠の20Wコンバータで、絶縁電圧が5000Vac、クリアランスと沿面距離が8mmのものを選択しました。

この5Vバスから、HSRP6ファミリの非絶縁型コンバータが内部WLANモジュール用の3.3V電源電圧を生成します。

隔離されたLANインターフェースは、病院のネットワークに接続されています。ネットワーク内の他のデバイス内で配線または接続エラーおよび絶縁障害が発生すると、システムの安全コンセプトが無効になる場合があります。そのため、お客様はMPL02ファミリの低電力コンバータを使用して、2xMOPP準拠の絶縁バリアを追加しました。

ベースユニットソリューション:

プラグインモジュール用電源ソリューション:

お客様はさまざまな構成から選択でき、それぞれにセンサーとタッチディスプレイに2xMOPP準拠の電源電圧が必要です。解決策は、10WのMPP10モジュールを使用して、5Vの2xMOPP準拠のバス電圧を生成することでした。

データ処理、ディスプレイ、およびすべての5V患者センサーは、このバスから直接供給できます。ノイズに敏感なセンサーに他の電圧や絶縁が必要な場合、P-DUKEは、3.3Vから最大24Vまでの単一の正負またはデュアル出力電圧を提供する絶縁型および非絶縁型モジュールの最大範囲の1つを提供します。

DC/DCコンバータ・プラグイン・モジュール・ソリューション:

また、総重量を3.5kg以下に抑えることも目標としました。わずか270gで、電源の寄与度は8%未満です。
可聴ノイズがないため、ファンは許可されていません。これらの高効率コンバータはすべて自然対流のみで動作し、追加のヒートシンクを必要としないため、総重量も低く抑えられます。

一般的な構成の重量計算:

効率と重量のバランスを取る:患者モニタリング機器の具体的なニーズ

この設計では、さまざまなコンバータがシームレスに連携し、必要な絶縁バリアを提供する、複雑で軽量な電源ソリューションが必要でした。P-DUKEの非常に幅広いAC/DCおよびDC/DCコンバータに基づいて、このアプリケーションのすべての課題を解決する完全なソリューションが見つかりました。