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隔離技術(shù)與部件在醫(yī)療系統(tǒng)安全中的應(yīng)用

作者:吳康 時(shí)間:2013-02-28 來(lái)源:電子產(chǎn)品世界 收藏

  醫(yī)療領(lǐng)域與其它領(lǐng)域的區(qū)別在于隔離要求。隔離在這些中起到關(guān)鍵作用,它必須是強(qiáng)健和可靠的,并且僅需較少空間和成本。然而隨著技術(shù)的發(fā)展,更小、更可靠和高性能件出現(xiàn)了,如單封裝、多通道數(shù)字、AC電流感應(yīng)器和隔離柵驅(qū)動(dòng)器。這些隔離產(chǎn)品采用主流與USB技術(shù),其COMS隔離產(chǎn)品與USB等是眾多電子的理想選擇。

本文引用地址:http://2s4d.com/article/142549.htm

  本文將對(duì)新型隔離技術(shù)與部件在電子安全保障中的應(yīng)用作研剖,并以心電圖與自動(dòng)外部去纖顫器(AED)及睡眠呼吸機(jī)等應(yīng)用系統(tǒng)為例以及USB隔離技術(shù)是醫(yī)療系統(tǒng)中安全保障的有效選擇等作分析說(shuō)明。

  隔離器技術(shù)與安全特征

  隔離器的核心是絕緣體,介電強(qiáng)度決定了隔離器的電壓等級(jí),隔離分類(lèi)包括“基本型”和“增強(qiáng)型”。基本型隔離提供了對(duì)電擊的保護(hù)特性,但沒(méi)有考慮安全失效狀況(即故障不會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)自動(dòng)轉(zhuǎn)變到一個(gè)安全、可靠的狀態(tài));基本型隔離裝置能夠被用戶(hù)使用,但必須被包含于系統(tǒng)之內(nèi)。 其CMOS隔離器具有先進(jìn)的電路設(shè)計(jì)技術(shù)和可達(dá)150Mbps數(shù)據(jù)傳輸速度、10ns傳播延遲及5.6mW/通道的功耗,以及其他許多業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的性能規(guī)格。CMOS隔離器在最大操作電壓和溫度下平均無(wú)故障時(shí)間(MTTF)超過(guò)1000年,這是光耦合器的10倍。常用差分隔離代替單端隔離,因差分信號(hào)路徑和接收靈敏度使在無(wú)差錯(cuò)操作下CMTI(共模瞬變免疫)超過(guò)25kV/us,良好的外部RF抗干擾特性可達(dá)300V/m,磁場(chǎng)抗擾度可超過(guò)1000A/m,這些特性使得CMOS隔離器也適用于惡劣的工作環(huán)境(強(qiáng)電場(chǎng)和磁場(chǎng))對(duì)于基本型隔離設(shè)備的認(rèn)證測(cè)試是在1分鐘、1.6kVRMS電壓下,最小漏電距離4mm。增強(qiáng)型隔離為破壞安全操作提供兩級(jí)保護(hù),并允許用戶(hù)訪問(wèn)。增強(qiáng)型隔離設(shè)備的認(rèn)證測(cè)試是在1分鐘、4.8kVRMS電壓下,最小漏電間距8mm。而醫(yī)療電子系統(tǒng)幾乎總是需要增強(qiáng)型隔離特性,因?yàn)樗缶邆浒踩ПWo(hù)特性。

  COMS隔離與DSP技術(shù)在醫(yī)療系統(tǒng)安全中的應(yīng)用例舉

  COMS隔離器在心電圖中應(yīng)用

  人類(lèi)的醫(yī)療數(shù)據(jù)采集系統(tǒng).特別是患者監(jiān)測(cè)系統(tǒng),設(shè)計(jì)人員必須從非常大的共模電壓及噪聲中提取出非常微弱的電信號(hào),前端放大器起到了必不可少的調(diào)節(jié)作用,以補(bǔ)償后續(xù)的數(shù)字處理,從而改進(jìn)了測(cè)量以及與其他系統(tǒng)的通信。要確保該模擬前端(AFE)準(zhǔn)確可靠其首要的是此類(lèi)醫(yī)療設(shè)備的安全保障,由此在模擬前端(AFE)與處理器之間采用先進(jìn)隔離技術(shù)成為重中之重。在此僅以心電圖(ECG)的模擬前端COMS隔離器為例作說(shuō)明。

  圖1為COMS隔離器在心電圖(ECG)前端應(yīng)用配置圖。圖1中,來(lái)自設(shè)備差分放大器的模擬輸出經(jīng)過(guò)高通濾波器,然后通過(guò)串行ADC轉(zhuǎn)換成數(shù)字格式。轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)通過(guò)增強(qiáng)型(5kV)數(shù)字隔離器si8630進(jìn)入控制器進(jìn)行處理。該數(shù)字隔離器每個(gè)通道都可進(jìn)行高達(dá)150Mbps“無(wú)瓶頸”數(shù)據(jù)傳輸。如果采用并行多個(gè)ADC輸出,則隔離功能可以使用少于4個(gè)的六通道隔離器實(shí)現(xiàn)(對(duì)于16位ADC而言)。  

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