Artículo explicativo de las necesarias consideraciones de diseño que se deben tener en cuenta sobre el funcionamiento de fuentes de alimentación en equipos médicos, escrito por el Departamento Técnico de AVNET Abacus.
Las fuentes de alimentación diseñadas para uso en equipos médicos y de asistencia sanitaria tienen que cumplir un buen número de estándares de seguridad antes de que puedan llegar al mercado.
La ISO 60601, una serie de normas técnicas para la seguridad y el rendimiento esencial de los equipos eléctricos médicos, se encuentra bien documentada y el presente artículo cubre este tema con más detalle.
Aparte de las características de diseño «críticas» requeridas por el estándar, hay varios factores que afectan al funcionamiento de la fuente de alimentación en el equipo final. En este artículo, abordaremos dos de dichos factores: mantener el «ruido audible» al mínimo y contar con una interfaz de control para la operación de la fuente de alimentación.
Los equipos médicos y de asistencia sanitaria abarcan una gama enorme de productos, desde tensiómetros portátiles hasta equipos de monitorización de pacientes montados en carros, pasando por escáneres de ultrasonido y escáneres de tomografía computarizada (TC), o TAC de instalación fija.
Los sistemas de cuidado bucal, los equipos de depilación láser y las terapias de luz ultravioleta (UV) – fototerapia son algunos ejemplos de equipos dentales y de belleza específicos para cada tarea. También están los elementos de equipamiento que se utilizan en un quirófano o un laboratorio, como bombas de aspiración, máquinas de anestesia y analizadores de química sanguínea.
Diseño de fuentes de alimentación para aplicaciones médicas y asistencia sanitaria
Dada la gran variedad de equipos enumerados con anterioridad, los requisitos de suministro de energía son igualmente diversos. Algunos equipos portátiles, como los monitores de pacientes, pueden funcionar con baterías, utilizando celdas primarias (no recargables) o secundarias (recargables).
Para este tipo de aplicación, se pueden usar internamente convertidores CC-CC que cumplan con ISO606061 para proporcionar un carril de alimentación de salida simple o doble aislado. Los convertidores CC-CC de baja potencia de hasta 15 – 20 W son increíblemente compactos y ofrecen altos niveles de eficiencia.
En el otro extremo, los equipos de instalación fija de gran tamaño, entre los que se encuentra un escáner de resonancia magnética (IRM – MRI) de Philips, consumen hasta 22 kW durante su funcionamiento.
Con múltiples subsistemas, ubicados en lugares separados, como la consola del técnico, la sala de control y la sala de examen, cada uno tiene sus requisitos energéticos específicos. Así, la mayoría de los subsistemas presentarían una arquitectura de energía distribuida, como una arquitectura de bus intermedio (IBA) que utiliza fuentes CA/CC front end de conexión en caliente (hot–pluggable) de alta potencia (> 1,5 kW) para alimentar los convertidores CC/CC del punto de carga. Por favor, observe la Figura 1.
Otro ejemplo es una autoclave de mesa empleado para esterilizar instrumentos quirúrgicos en la consulta de un odontólogo. Una unidad con capacidad de 18 litros consume 1,7 kW desde una fuente de alimentación de 240 VAC.
Una autoclave genera vapor a la hora de desinfectar la instrumentación, por lo que la mayoría de la energía consumida se usará en un elemento calefactor en el interior de la cámara de agua. Una cantidad de energía relativamente baja es demandada por el controlador y el panel LCD y, en consecuencia, una fuente de alimentación CA/CC compacta (2 x 4″) de 120 W podría ser suficiente para satisfacer las necesidades.
Pequeños inconvenientes para el paciente
Muchos equipos y aplicaciones citados en este artículo sobre equipos médicos se pueden instalar cerca de los pacientes en salas y habitaciones de hospital o utilizar en un quirófano. En ambas situaciones, junto con cualquier equipo usado para asistencia médica domiciliaria, como un respirador, resulta fundamental minimizar el ruido audible.
Por desgracia, múltiples fuentes de alimentación, normalmente las unidades CA-CC de media y alta potencia, emplean ventiladores para ofrecer un flujo de aire forzado que elimine el calor residual de la propia fuente. Los ventiladores y el movimiento del aire a través de las cubiertas y las rejillas de protección para los dedos generan altos niveles de ruido de fondo.
Otro aspecto del diseño de fuentes de alimentación, común a las aplicaciones mencionadas, es la capacidad de controlar el funcionamiento y la salida de la unidad. Existen diversas razones para este requisito, pero la reducción del consumo energético, la monitorización rigurosa de la operación de la fuente de alimentación y la secuenciación de las tensiones de salida son tres factores clave.
