در دنیای امروز همه دستگاه های الکتریکی و الکترونیکی از مدارهای سوئیچینگ با فرکانس بالا استفاده می کنند که باعث ایجاد جریان های ناخواسته با فرکانس بالا و سیگنال های فرانس بالای مزاحم در جریان یا سیگنال اصلی نموده و نویز EMI تولید می نماید. در این رابطه می توان مقاله "منابع ایجاد نویز EMI" را مطالعه نمود. تداخل الکترومغناطیسی موجب اختلال در عملکرد دستگاه و آسیب رسیدن به آن می شود.
فیلترهای تداخل الکترومغناطیسی (EMI) نویز الکتریکی را کاهش داده و از تداخل دستگاه ها با یکدیگر جلوگیری می نماید. این امر باعث می شود فیلترهای EMI در رنج وسیعی از تجهیزات و کاربردها بالاخص تجهیزات پزشکی مورد استفاده قرار گیرد.
معمولا دستگاه های احیا کننده پزشکی در مجاورت یکدیگر کار می کنند و این امر بسیار ضروری است که این دستگاه ها بصورت پیوسته با قابلیت اطمینان بالا و طبق برنامه های از پیش تعریف شده عمل نمایند. اگر عملکرد یک دستگاه پزشکی مختل شود می تواند عواقب کشنده و وخیمی داشته و موجب از دست رفتن بیمار گردد. به عنوان مثال دفیبریلاتورها و دستگاه های MRI (Magnetic Resonance Imaging ) دو منبع بزرگ ایجاد نویز EMI در بیمارستان ها و محیط های پزشکی می باشند که هرگونه تداخل از اطراف نیز بسیار بر روی عملکرد آنها تاثیر گذار است. استانداردهای پزشکی جهانی و دستور العمل های سازگاری الکترو مغناطیسی مانند UL 60601-1 ، IEC 60601-1 و CISPR 11 با هدف مهار این تداخلات و حفظ ایمنی بیمار تبیین شده اند. استفاده از فیلتر EMI و EMC مناسب و طراحی متناسب با مشخصات فنی دستگاه تحت حفاظت می تواند نقش کلیدی در محافظت از جان بیمار و عملکرد بی عیب و نقص دستگاه خواهد داشت.
اصلی ترین نکته در مورد سازگاری الکترومغناطیسی و تطابق با استانداردهای EMC در تجهیزات پزشکی این است که تجهیزات بتوانند در حالیکه جریان نشتی کمی دارند ، بطور موثر سیگنال های نویز را کاهش دهند.
جریان نشتی که در اکثر تجهیزات الکتریکی و الکترونیکی رایج است در اثر انتقال جریان به زمین تجهیزات از طریق هادی ارت ایجاد می شود. مقداری از جریان نشتی نیز می تواند از طریق محفظه و بدنه تجهیزات جریان یافته و در شرایط عادی بار الکتریکی ایجاد نماید (جریان لمسی) . در این حالت هنگام لمس بدنه ، احساس برق گرفتگی یا برقدار بودن تجهیز به انسان دست می دهد و معمولا از آستانه تحمل بدن انسان کمتر است. در این میان ، دستگاه های پزشکی که به بدن بیمار متصل هستند می توانند از نظر الکتریکی هدایت کننده جریان نشتی به بیمار شوند (نشت جریان به بیمار).
مقدار بیشتر جریان نشتی می تواند منجر به برق گرفتگی شود. اگر دستگاه بصورت داخل وریدی و یا به قلب بیمار متصل باشد ، جریان نشتی باعث فیبریلاسیون بطنی شده و منجر به مرگ بیمار شود. این امر می تواند بدلیل نشت زیاد جریان ، انحراف ناخواسته جریان لمسی یا جریان ارت بدلیل تماس فیزیکی ، خطا و یا ارت نامناسب باشد. نشت جریان باعث آسیب به ایمپلنت های بیمار ( ضربان ساز قلب ، پمپ های قلب) شده و موجب تریپ GCFI و اختلال در دیگر تجهیزات پزشکی شود. این امر می تواند سلامتی کوتاه مدت و بلند مدت و زندگی بیمار را به خطر بیندازد.
استاندارد IEC 60601-1 الزامات مربوط به نشتی جریان و سازگاری الکترومغناطیسی تجهیزات پزشکی را تدوین نموده و رعایت این استانداردها در سراسر جهان لازم الاجرا بوده ، دستگاه های پزشکی باید این شرایط را داشته باشند و تولید کنندگان می بایست محصولات خود را بر اساس این استاندارد طراحی و تولید نمایند. همچنین استاندارد CISPR 11 به آلایندگی الکترومغناطیسی ، ایمنی و الزامات آن می پردازد. بطور ساده این استانداردها بیان می کنند که هرگونه انتشار EMI توسط تجهیزات پزشکی در محیط های بیمارستانی نباید به ایمنی و سلامت بیمار و همچنین دیگر دستگاه ها آسیب رسانده و موجب تداخل عملکردی آنها شود.
فیلترهای EMI خود نیازی به تطابق با الزامات استاندارد IEC 60601 ندارند ولی با کاهش انتشار نویز EMI می توانند به تجهیزات پزشکی برای رعایت الزامات سازگاری الکترومغناطیسی کمک نمایند. شرکت الکتروتوان افتخار دارد با تولید فیلتر های EMI علاوه بر کمک به صنعت تجهیزات پزشکی ایران گامی در بومی سازی این فیلترها و تکنولوژی ساخت آن داشته باشد . فیلترهای ساخت ایران نیز می توانند به پاس کردن استانداردهای IE60601 و CISPR 11 کمک نموده و بر این اساس ساخته شوند.
همانطور که در بالا ذکر شد جریان نشتی یک پارامتر ایمنی مهم در تجهیزات پزشکی می باشد. جریان نشتی توسط خازن های Y متصل شده از خط به زمین (نشت مستقیم جریان) و یا توسط عایق ها و دی الکتریک بکار رفته در تجهیزات (نشت غیر مستقیم و سرگردان) ایجاد می شود. استانداردها میزان جریان نشتی مجاز را برای کاربردها و تجهیزات مختلف که در تماس مستقیم با بیمار هستند را مشخص می نمایند و عبارتند از :
- تجهیزات تیپ B (Body) : تجهیزات تیپ B معمولا کانداکتیو نیستند و بدلیل اینکه بیمار به راحتی می تواند آنها را در هنگام خطر قطع کند ، کمترین سختگیری EMC جریان نشتی توسط استانداردها بر آن اعمال می شود. نمونه هایی از تجهیزات پزشکی تیپ B عبارتند از اسکنرها ، دستگاه MRI ، لیزرها ، تجهیزات فوتو تراپی و تخت های بیمارستانی . تجهیزات تیپ B را می توان مستقیما به زمین متصل نمود.
- تجهیزات تیپ BF (Body Floating) : این تجهیزات اغلب با بدن بیمار تماس داشته و این تماس گاها بلند مدت و کوتاه مدت هستند. نمونه هایی از دستگاه های تیپ BF عبارتند از تجهیزات سونوگرافی ، انکیباتورها و کاف فشار خون می باشد. همانطور که از نام تجهیزات BF مشخص هست این دستگاه ها جزو قزعات فلوت (شناور) بوده و با زمین ارتباطی ندارند.
- تجهیزات تیپ CF (Cardiac Floating) : استانداردها در رابطه به دستگاه های تیپ CF سختگیرانه ترین قوانین را دارند. تمام قطعاتی که متصل به قلب و عروق خونی می شوند مانند دستگاه دیالیز و تجهیزات جراحی ، جزو تیپ CF می باشند و به زمین ارت متصل نیستند.
در دستگاه های تیپ B ، ممکن است قطعات اعمال شده و در تماس با بیمار به زمین متصل شوند ولی در تیپ های BF و CF ، قطعات بصورت شناور بوده و از باید از زمین جدا شوند. محدودیت های جریان نشتی در شرایط طبیعی بر اساس تیپ دستگاه در جدول زیر آمده است :
طبق استاندارد در تجهیزات تیپ CF : جریان نشتی به بیمار :10 میکرو آمپر ، جریان نشتی در بدنه دستگاه : 100 میکرو آمپر و جریان نشتی به زمین : 500 میکرو آمپر
طبق استاندارد در تجهیزات تیپ BF : جریان نشتی به بیمار :100 میکرو آمپر ، جریان نشتی در بدنه دستگاه : 100 میکرو آمپر و جریان نشتی به زمین : 500 میکرو آمپر
طبق استاندارد در تجهیزات تیپ B : جریان نشتی به بیمار :100 میکرو آمپر ، جریان نشتی در بدنه دستگاه : 100 میکرو آمپر و جریان نشتی به زمین : 500 میکرو آمپر
با توجه به اینکه منابع غیر قابل اجتناب زیادی در تجهیزات پزشکی موجب ایجاد جریان نشتی می شوند اما جریان نشتی در فیلتر ها تقریبا صفر است و وجود خازن های Y در فیلترها امری ضروری است. خازن های Y بزرگتر به عملکرد بهتر فیلتر EMI و سازگاری الکترومغناطیسی کمک می کنند اما در عین حال جریان نشتی بیشتری را تولید خواهند کرد و این شرایط چالش بزرگی برای طراح فیلتر EMI ایجاد می نماید. اگر مقدار خازن Y برای پاس کردن استانداردها و کنترل جریان نشتی کاهش یابد باعث تنزل عملکرد فیلتر در میراسازی نویز EMI شده و ممکن است نتواند از پس تست های آلایندگی مغناطیسی برآید. برای جبران این مورد می بایست خازن Y بصورت بهینه انتخاب شده و مقادیر سایر اجزای فیلتر با آن هماهنگ شوند که منجر به سفارشی شدن فیلتر می شود . به عبارتی برای هر دستگاه خاص باید فیلتری متناسب با عملکرد آن دستگاه و استانداردهای مرتبط با جریان نشتی آن دستگاه طراحی شود. یکی از ویژگی هایی که در یک فیلتر EMI می باشد و برای تجهیزات پزشکی بسیار مهم است ، قابلیت انتخاب خازن Y توسط بهره بردار تجهیز است . ظرفیت خازن های Y استاندارد و بهینه برابر است با : 0.1 ، 0.22 ، 0.33 ، 0.47 ، 0.68 و 1.0 نانوفاراد .
تنظیم خازن Y به کاربران این امکان را می دهد تا مقدار بهینه ای را برای حفظ عملکرد فیلتر و کنترل جریان نشتی انتخاب نمایند.
شرکت الکترو توان نماینده شرکت شافنر سوئیس در ایران و تولید کننده انواع فیلترهای نویز تک فاز ، سه فاز ، سه فاز با نول ، فیلتر درایو و اینورتر با ضمانت یکسال و گارانتی کیفیت می باشد.
بیشتر بخوانید
نویز فیلتر تجهیزات پزشکی (سه فاز با نول) مدل FN 355 فیلتری اقتصادی برای حذف نویز مغناطیسی EMI با رنج وسیعی از کاربردها می باشد. نویز فیلتر مدیکال در ایران توسط شرکت الکتروتوان قابل ساخت و تولید بوده و دارای ضمانت کیفیت و خدمات پس از فروش می باشد.
بیشتر بخوانید