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MEDICAL 10 - APRILE 2016

IX

POWER SUPPLY

paziente, i progettisti di alimentatori si trovano ad af-

frontare una serie di problematiche che possono essere

risolte utilizzando le tecnologie più idonee, ma che ri-

chiedono anche lo sviluppo di nuove metodologie per

poter rendere disponibile potenze maggiori utilizzando

prodotti sempre più compatti e con ventilazione limitata

(o assente). Senza dimenticare la necessità di garantire

un elevato MTBF e bassi livelli di interferenze EMI come

previsto da IEC60601-1-2 e dai requisiti ITE.

Scegliere la tecnologia più idonea nella fase iniziale del

progetto è sicuramente il fattore chiave. Nel caso degli

alimentatori esterni per dispositivi medici la topologia

è un fattore importante quando si prendono in consi-

derazione ingombri, costi e prestazioni. Nelle topolo-

gie convenzionali di solito vengono impiegati circa 200

componenti. Utilizzando un approccio innovativo, che

prevede una conversione di tipo “one step” abbinata a

un PFC (Power Factor Correction) passivo, è possibile

utilizzare solo 120 componenti (una riduzione in misura

pari a circa il 40%), con indubbi benefici in termini sia

di MTBF e di compattezza dimensionale (Fig. 1).

Se in teoria ridurre il numero di componenti sembra es-

sere facile, in pratica è molto più complicato in quanto

bisogna conseguire obbiettivi” impegnativi” quali livello

di efficienza superiore al 90% e correzione del fattore di

potenza superiore a 0,90 (come richiesto da IEC60601-

1-11), capacità di operare con raffreddamento mediante

convezione libera o in un contenitore chiuso e garantire

consumi di energia pari a circa 0,3W in assenza di carico.

Un esempio di dispositivo che soddisfa questi requisiti è

riportato in figura 4.

Meccanica nel rispetto del paziente - Come accennato in

precedenza, la progettazione di alimentatori esterni per

applicazioni mediche e in particolare per l’assistenza sa-

nitaria a domicilio richiede una stretta collaborazione

tra progettisti e utenti finali. Ciò non solo per assicurare

il massimo livello di sicurezza elettrica ma anche la co-

modità di utilizzo nell’ambiente dove si trova il paziente.

Un esempio di tale cooperazione è lo sviluppo di una

nuova generazione di alimentatori esterni per struttu-

re ospedaliere e l’assistenza a domicilio, conformi alla

IEC60601-1-11 e progettato tenendo nella dovuta consi-

derazione il comfort del paziente.

Convenzionalmente il box degli alimentatori esterni

per attrezzature mediche con potenze superiori a 150W

sono molto simili ai comuni adattatori per PC: si tratta di

un parallelepipedo rettangolare con spigoli vivi, che in

caso di assistenza domiciliare potrebbe creare problemi

di mobilità, per esempio, il blocco di una sedia a rotelle.

Un altro parametro spesso non preso in considerazione

durante la progettazione di questo tipo di alimentazione

è la pulizia della stanza del paziente. Un parallelepipe-

do, inoltre, non è facile da pulire.

Un lavoro di squadra condotto con un gruppo di utenti

ha portato allo sviluppo di un concetto basato su una

forma lenticolare, che eviterà il blocco della sedia a ro-

telle e contribuirà a semplificare le operazioni di pulizia:

senza dimenticare l’aspetto piacevole, un fattore impor-

tante quando il prodotto è visibile o posto su una scri-

vania.

Una volta definita la forma, il problema per i progetti-

sti era integrare un alimentatore da 225W nella parte

centrale nella forma lenticolare per garantire il funzio-

namento a piena potenza del prodotto nella camera del

paziente. Utilizzando un numero limitato di componen-

ti e la conversione “One Step” che permette di espletare

le funzioni di conversione di potenza, filtraggio e mo-

nitoraggio, è stato possibile realizzare un alimentatore

compatto e sicuro che non richiede un raffreddamento

supplementare (Fig. 3).

Un altro aspetto importante è quello di garantire la si-

curezza dei cavi di ingresso e di uscita: grazie ad appositi

fermi è possibile evitare interruzioni di alimentazione

dovute a cause accidentali.

Il connettore di ingresso AC è in grado di reggere una

trazione di 100 Nm , mentre il connettore di uscita, pro-

tetto da un blocco meccanico, richiede un intervento

dell’operatore per lo sblocco (Fig. 4).

Fig. 4 – Il connettore di uscita è dotato di un mec-

canismo di blocco per prevenire disconnessioni ac-

cidentali e interruzione dell’alimentazione dell’appa-

recchiatura medicale