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Convertidores Aimtec en el mercado de suministro de energía médica

2020-09-18

CONVERTIDORES AIMTEC EN EL MERCADO DE SUMINISTRO DE ENERGÍA MÉDICA

La medicina moderna cuenta con una amplia gama de equipos para el diagnóstico y tratamiento de diversas enfermedades. El equipo médico a menudo juega un papel clave en el trabajo de un médico y puede ser un factor decisivo para salvar la vida de una persona. Los médicos utilizan con éxito herramientas y aparatos que, sin embargo, deben someterse a pruebas rigurosas y cumplir con los más altos estándares. Además, las fuentes de alimentación que suministran electricidad a estos dispositivos deben cumplir con estándares estrictos, lo que garantiza la seguridad tanto del personal como de los pacientes.

Para que una fuente de alimentación se clasifique como de grado médico, debe cumplir con la norma IEC 60601-1, con posibles modificaciones según las normativas específicas del país. La norma 60601-1 se introdujo en 1977. Desde entonces, se han introducido muchos cambios y actualizaciones para garantizar el uso seguro del equipo médico. Los conceptos básicos de los estándares 60601-1 se presentan a continuación:

Protección (MOP)

Para proteger a los pacientes y al personal del riesgo de descarga eléctrica, IEC60601-1 introduce el concepto de Medios de protección (MOP, del inglés: Means of Protection). Hay dos tipos de medidas de protección: medios de protección del operador (personal) MOOP (del inglés: Means of Operator Protection) y medios de protección del paciente MOPP (de inglés: Means of Patient Protection). Como los pacientes a menudo no pueden responder adecuadamente en caso de una descarga eléctrica, el Equipo de protección del paciente (MOPP) debe cumplir con estándares mucho más estrictos. Las medidas de seguridad se implementan a través de la adecuada fuga (creepage), espacio libre (clearance), y puesta a tierra.

Dependiendo de su voltaje de funcionamiento, se proporcionan diferentes distancias de fuga, espacios libres y métodos de prueba para diferentes dispositivos. Ciertos tipos de dispositivos médicos deben cumplir con los estándares 2xMOOP o 2xMOPP.

Elementos adheridos al cuerpo del paciente (AP)

Según el tipo de dispositivo, puede ser necesario el contacto físico entre el cuerpo del paciente y los componentes del dispositivo. Dicho contacto puede conducir una fuga de corriente y poner al paciente en peligro potencial. Para determinar el nivel de protección requerido, las partes del dispositivo que entran en contacto directo con el paciente durante el uso normal se dividen en tres categorías:

  • Tipo CF (elementos aplicados al músculo cardíaco, del inglés: cardiac float)
    • Son elementos que entran en contacto directo con el corazón del paciente, p. ej. marcapasos, desfibriladores (AED), etc.
  • Tipo BF (elementos adheridos al cuerpo, del inglés: body float)
    • Son partes del dispositivo que están conectados directamente al cuerpo del paciente. Se trata de respiradores, electrocardiógrafos, etc.
  • Tipo B (del inglés: body)
    • Son partes del dispositivo que no están conectadas directamente al cuerpo del paciente, p. ej. camas de cuidados intensivos, máquinas de rayos X, etc.

Corrientes bajas de fuga

Incluso una pequeña corriente eléctrica que fluye a través del cuerpo puede ser un peligro grave. De acuerdo con la norma IEC60479-1, la corriente alterna con una intensidad de 0,5 mA a 5 mA que fluye por el cuerpo puede provocar contracciones musculares involuntarias. La exposición a una corriente alterna de 5-40 mA puede provocar contracciones musculares involuntarias graves, inmovilización o arritmias. Si una corriente superior a 40 mA fluye a través del cuerpo desde la mano izquierda a ambos pies durante más de 3 segundos, puede producirse un paro cardíaco, un paro respiratorio y otros daños celulares. Es extremadamente importante prevenir la exposición a tales corrientes, especialmente para los pacientes que pueden estar inconscientes o no pueden responder adecuadamente.

Por lo tanto, para proteger a los pacientes de los daños causados ​​por corrientes de fuga, IEC60601-1 define estándares estrictos para valores aceptables de corriente de fuga.

Corriente de fuga para el paciente (μA) Condiciones normales Avería única
Tipo B 100 500
Tipo BF 100 500
Tipo CF 10 50

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Esquemas de dispositivos médicos y métodos de su alimentación mediante convertidores AIMTEC:

Dispositivo para el aislamiento automático de ácidos nucleicos:

El aislamiento (extracción) de ácidos nucleicos es a veces una introducción a la mayoría de los experimentos biomédicos. Su impecable desempeño asegura una alta calidad de las próximas etapas del experimento. Como el aislamiento de ácidos nucleicos no se produce en contacto con el paciente, las soluciones utilizadas en tecnologías de la información y la comunicación (TIC) son suficientes.

Sin embargo, se requiere una alta compatibilidad electromagnética (EMC) y una alta inmunidad a las interferencias para evitar perturbaciones en el funcionamiento del módulo de grabación de datos. El dispositivo que se muestra a continuación consta de un módulo de comunicación, una computadora, un panel de control (HMI), un motor, un controlador de motor, un elemento de desinfección UV y dos módulos de calefacción. La fuente principal de CA/CC aquí es el convertidor de la serie AIMTEC AMESP-NZ con la función PFC (corrección del factor de potencia), que aumenta la resistencia a las interferencias de la red. Tres módulos CC/CC aislados proporcionan el voltaje apropiado para cada componente y los aíslan de las interferencias.

Dispositivo para el aislamiento automático de ácidos nucleicos

Dibujo 1. Dispositivo automático para el aislamiento de ácidos nucleicos.

Máquina de rayos X (rayos X) para aplicaciones médicas:

Las máquinas de rayos X son insustituibles en el diagnóstico clínico. Hay tres tipos de estos dispositivos: tomógrafos computarizados, máquinas de fluoroscopia y máquinas tradicionales de rayos X. Se utilizan en el diagnóstico de diversas enfermedades.

Dado que el equipo de rayos X se utiliza en las inmediaciones del paciente, pero sus partes no están unidas al cuerpo, estos dispositivos deben cumplir con los estándares para elementos B.

El siguiente es un ejemplo de un sistema de control de rayos X con brazo en C. El dispositivo consta de un microcontrolador (MCU), un módulo de rayos X, un módulo de detección de desplazamiento y un intensificador de imágenes. El convertidor CA/CD AMESP-NZ ITE proporciona al sistema un voltaje de 24V. Tres convertidores 2xMOPP de grado médico convierten el voltaje para alimentar los otros módulos. Puede elegir entre el modelo AM6TW-NZ con aislamiento 6KVDC o el modelo AM20EWM-NZ con aislamiento 5KVAC para cumplir con los requisitos de protección contra fugas y aislamiento.

Máquina de rayos X (rayos X) para aplicaciones médicas

Figura 2. Máquina de rayos X (rayos X) para aplicaciones médicas

Analizador para pruebas de inmunoensayo:

Un analizador de inmunoensayo se utiliza para identificar sustancias de prueba en una muestra determinada. El principio de tales pruebas se basa en el uso de moléculas marcadas recubiertas con anticuerpos que reconocen la sustancia de prueba, se adhieren a ella y permiten su detección. Las moléculas marcadas emiten luz de una longitud de onda específica, que es capturada por un fotodetector apropiado. Luego, la información capturada se analiza y procesa en el resultado de la prueba.

Al igual que con el aislador de ácido nucleico, el inmunoanalizador no se coloca cerca del paciente, por lo tanto, en el ejemplo que se muestra a continuación, se utilizan transductores que cumplen con los estándares de las TIC.

El analizador consta de una unidad de vigilancia, un sistema de colocación de cubetas, un sistema de carga de muestras y un módulo de comunicación de control. El modelo AIMTEC AMESP-NZ es una fuente de voltaje de 24 V adecuada para alimentar un generador de alto voltaje (HV), elementos calefactores y un tubo de vacío. Tres convertidores CC/CC aislados convierten los voltajes de 24 V a 5 V y 12 V necesarios para alimentar el módulo de comunicación sensible y los motores con un alto grado de interferencia electromagnética (EMI). Los módulos restantes están alimentados por tres estabilizadores de voltaje económicos y no aislados.

Analizador para pruebas de inmunoensayo

Figura 3. Analizador para pruebas de inmunoensayo

Respiradores

Los respiradores están destinados a pacientes que no pueden respirar de forma independiente. Estos dispositivos que salvan vidas consisten en una bomba (soplador) que suministra aire respirable y elimina el dióxido de carbono de los pulmones. Dependiendo de la forma en que el dispositivo suministra aire a los pulmones del paciente, existen dos tipos de ventiladores: no invasivos e invasivos.

Respiradores

Figura 4. Esquema del respirador

  • Un respirador no invasivo suministra aire a los pulmones a través de una mascarilla que se coloca sobre la boca y la nariz del paciente.
  • El respirador invasivo sopla aire en los pulmones del paciente a través de un tubo traqueal que pasa por la boca o la nariz y se conecta al tubo del ventilador.

Los respiradores modernos suelen ser dispositivos computarizados que consisten en una bomba de aire, una serie de sensores y válvulas. La bomba mueve el aire de una fuente de gas respirable (que puede ser solo aire o una mezcla de aire y oxígeno) a través de una válvula de inhalación y una serie de sensores, hasta los pulmones del paciente. Al mismo tiempo, el microcontrolador monitorea las lecturas del sensor y regula la tasa de purga y el grado de apertura de la válvula para lograr la presión, tasa de flujo y nivel de oxígeno deseados.

Respirador de cuidados intensivos:

Los respiradores de cuidados intensivos están diseñados para su uso en unidades de cuidados intensivos. Tienen una gama más amplia de opciones de ajuste de caudal y presión y, a menudo, son más grandes que otros tipos de ventiladores porque las limitaciones dimensionales no son una prioridad en el diseño de tales dispositivos.

Dichos respiradores requieren una conexión física con el paciente y, por lo tanto, deben cumplir los requisitos para un dispositivo de tipo BF. Como este tipo de aparato permite una mayor presión y caudal de aire, la fuente de alimentación principal debe ser un convertidor AC/DC de grado médico, con mayor potencia: 200-300W. En este ejemplo, el convertidor CA/CC de AIMTEC suministra 24V a la pantalla y al motor de la bomba directamente. Cuatro convertidores CC/CC aislados convierten 24 V en 12 V, 5 V y -12 V. Dado que las válvulas suelen generar la mayor perturbación electromagnética, es posible utilizar fuentes de alimentación AM10TWM-YZ o AM20EWM-NZ diseñadas para válvulas para aislar la perturbación.

Respirador de cuidados intensivos

Figura 5. Respirador de cuidados intensivos

La tensión 5V, también proporcionado por los modelos de las series AM10TWM-YZ y AM20EWM-NZ, alimenta el circuito de control electrónico y el módulo de comunicación. Para garantizar una señal RS232 de alta calidad, se pueden utilizar los modelos AM1DM-NZ o AM2DM-NZ, que proporcionan un aislamiento de 6000KVDC para alimentar la línea de señal. El voltaje de -12 V suministrado por el modelo AM2DM-NZ proporciona el voltaje de referencia necesario al amplificador operacional (OPA) y al convertidor de digital a analógico (DAC).

Respirador portátil:

Los respiradores portátiles están sujetos a restricciones importantes de peso y tamaño y, por lo tanto, a menudo tienen un rango más pequeño de opciones de ajuste de presión y velocidad de flujo en comparación con los ventiladores de cuidados intensivos.

Debido a una gama más pequeña de funciones y configuraciones, estos dispositivos necesitan menos energía, alrededor de 80-150W. El dispositivo que se muestra en el diagrama de bloques a continuación puede ser alimentado por un convertidor AC/DC incorporado o un adaptador de grado médico de 24V externo.

Respirador portátil

Figura 6. Respirador portátil

La corriente de 24 V del convertidor CA/CC integrado o del adaptador externo alimenta el motor y la válvula directamente. EL convertidor CC/CC AIMTEC AM20EWM-NZ con aislamiento de 5000 KV CA se utiliza para aislar el ruido del motor y las válvulas, convertir 24 V a 5 V y circuitos de control de potencia, sensores y pantalla. Para garantizar la integridad de la señal RS232 del módulo de comunicación , los modelos de fuente de alimentación AM1DM-NZ o AM2DM-NZ también se utilizan en este ejemplo.

Respirador mecánico:

Los respiradores mecánicos tienen las dimensiones más pequeñas y la opción más pequeña de opciones en comparación con los otros dos tipos de respiradores. La limitación de la gama de funciones les permite operar con una fuente de alimentación menor. Al igual que con el ventilador portátil, el respirador del ejemplo siguiente puede funcionar conectado a una fuente de CA o CC.

El dispositivo tiene un convertidor CC/CC AIMTEC de grado médico integrado, modelo AM20EWM-NZ con un rango de potencia de entrada 4: 1, lo que facilita la conexión a fuentes de alimentación CC externas. La corriente de entrada se convierte a 24 V y alimenta la válvula, el ventilador y el ventilador del sistema. Para alimentar los sensores y microcontroladores, también puede usar estabilizadores de voltaje, convirtiendo el voltaje de 24 V a 9 V y 5 V.

Respirador mecánico

Figura 7. Respirador mecánico

Cámara de desinfección por radiación UV-C:

La mayoría de los métodos de desinfección de superficies requieren el uso de productos químicos. La eficacia de estos métodos depende del agente elegido, el método de uso (inmersión o contacto superficial) y el tiempo de contacto. Los dispositivos electrónicos como teléfonos, tabletas y computadoras no deben estar expuestos a productos químicos agresivos que se utilizan para combatir virus y gérmenes. El uso de desinfectantes químicos puede corroer los materiales y dañar los propios dispositivos (y en algunos casos anular la garantía). La cámara UV-C proporciona un método alternativo de desinfección de superficies, adecuado para todos los materiales resistentes a la radiación UV-C no ionizante.

Cámara de desinfección por radiación UV-C

Figura 8. Cámara de desinfección por radiación UV-C

La cámara de desinfección UV-C no se coloca cerca del paciente, por lo tanto, para alimentar dispositivos de este tipo, se utilizan fuentes de alimentación para dispositivos TIC. En el siguiente ejemplo, se utiliza una lámpara con una matriz de LED que emiten radiación UV-C para la desinfección de superficies. (UV-C LED array). AIMTEC ofrece controladores de CA/CC para LED de 30 ~ 60 W, que convierten la fuente de corriente CA en una salida de CC, que puede alimentar directamente la lámpara de matriz de LED UV-C. El microcontrolador MCU, la pantalla LCD, la pantalla táctil y los sensores también funcionan con CC. Puede utilizar fuentes de alimentación compactas de CA / CC de AIMTEC, por ejemplo, de las series AME3-CJZ, AME3-HAVZ o AME3-VZ.

Robot para desinfección por radiación UV-C:

El robot para desinfección UVC es la base de un robot móvil autónomo (AMR) conectado al módulo superior del emisor de luz ultravioleta (UV), que desinfecta y elimina bacterias y virus de una zona determinada. El sistema de robot desinfectante UV-C proporciona un excelente rendimiento bactericida gracias al uso de radiación UV-C. Gracias a la aplicación basada en la nube, el departamento de control de infecciones del hospital puede rastrear y registrar regularmente la implementación de sus protocolos de saneamiento, reduciendo así el número de infecciones nosocomiales y mejorando la calidad de la atención médica.

La fuente de alimentación de este dispositivo es una batería de 48 VCC que impulsa los motores, los sensores láser, la cámara, el dispositivo informático y las lámparas LED UV-C o UV-C. El modelo AIMTEC AMSROL10-NZ de la fuente de alimentación puede convertir la alimentación de 48 V a 24 V, que alimenta principalmente el cerebro del robot, es decir, la plataforma informática. El modelo AMSRI-NZ convierte el voltaje de 24 V en 12 V que alimenta la cámara y los sensores para permitir que el robot reconozca y vea objetos u obstáculos. Los convertidores CC/CC aislados, como el AM6C-NZ y el AM6G-Z, proporcionan un voltaje aislado de 5 V que alimenta el sistema de subcontrol y el sensor periférico. El modelo AMLDV-NZ convierte la corriente de 48V a 5V directamente de la batería para alimentar las lámparas de matriz LED UV-C que desinfectan el área.

Robot para desinfección por radiación UV-C

Figura 9. Robot para desinfección por radiación UV-C

Los dispositivos médicos se mejoran constantemente y son más seguros de usar. Las fuentes de alimentación utilizadas para alimentar estos dispositivos también evolucionan constantemente y proporcionan mayores distancias de fuga, espacios libres y aislamiento para cumplir con los estándares de seguridad y EMC. AIMTEC ofrece una amplia gama de convertidores de grado médico que pueden alimentar una variedad de dispositivos médicos y ayudarlo a reducir el tiempo que lleva llevar los productos al mercado. A continuación se enumeran algunas fuentes de alimentación AIMTEC para dispositivos médicos:

Oferta de convertidores médicos AIMTEC

Serie Potencia (W) Entrada Salida Aislamiento (VAC) Saguridad
AM1DM-NZ 1 2.97-26.4 3.3, 5, 12, 15, ±5, ±9, ±12, ±15 1xMOPP/2xMOOP UL60601-1
AM2DM-NZ 2 2.97-26.4 3.3, 5, 12, 15, ±5, ±9, ±12, ±15 1xMOPP/2xMOOP UL60601-1
AM6TW-NZ 6 9-75 5, 6, 9, 12, 15, 24 2xMOOP EN60601-1 3
AM20EWM-NZ 20 9-75 3.3, 5, 12, 15, 24 2xMOOP EN60601-1 3
AMEL5 MJZ 5 85-264 5, 12, 15, 24 2xMOOP EN60601-1 3
AMEL10-MJZ 10 85-264 3.3, 5, 9, 12, 15, 24 2xMOOP EN60601-1 3
AMEL20 MAZ 20 90-264 3.3, 5, 12,15, 24, ±3.3/5, ±3.3/12, ±3.3/15, 3.3/24, ±5, ±5/12, ±5/15, 5/24, ±12, ±12/15, 12/24, 15/24 2xMOOP UL60601-1
AME30 MAZ 30 90-264 3.3, 5, 12,15, 24, ±5, ±12, ±15, ±24 2xMOOP UL60601-1
AME40 MAZ 40 90-264 3.3, 5, 12,15, 24, ±5, ±12, ±15, ±24 2xMOOP UL60601-1
AMEC30 MAZ 30 90-264 3.3, 5, 12,15, 24, ±5, ±12, ±15, ±24 2xMOOP UL60601-1
AMEC40 MAZ 40 90-264 3.3, 5, 12,15, 24, ±5, ±12, ±15, ±24 2xMOOP UL60601-1
AMES30-MAZ 30 90-264 3.3, 5, 12,15, 24, ±5, ±12, ±15, ±24 2xMOOP UL60601-1
AMES40 MAZ 40 90-264 3.3, 5, 12,15, 24, ±5, ±12, ±15, ±24 2xMOOP UL60601-1

Sobre la empresa AIMTEC:

Założona w 2002 roku firma AIMTEC es un diseñador y fabricante mundial de fuentes de alimentación de conversión modulares de CA/CC y CC/CC. Los productos estándar de la empresa incluyen convertidores CC/CC de hasta 200 W, convertidores CA/CC y controladores LED que alcanzan los 250 W.

Los convertidores AIMTEC ayudan a los clientes de todo el mundo a reducir el tiempo y los gastos asociados con el diseño técnico, facilitando la miniaturización y mejorando el rendimiento de sus productos finales.

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