中國報告大廳網訊,在2025年,心肺復甦機行業展現出顯著的發展趨勢,其中電磁兼容性愈發受到關注。心肺復甦機作為急救場景中至關重要的生命支持設備,其可靠性直接關係到患者的生存幾率。隨著醫療設備向集成化與智能化邁進,多電源模塊設計在心肺復甦機中的應用越來越普遍,但由此引發的電磁兼容性問題也日益突出。複雜的電磁環境可能致使設備性能異常,甚至危及患者安全。
《2025-2030年全球及中國心肺復甦機行業市場現狀調研及發展前景分析報告》指出,在醫用電氣設備的範疇內,多數心肺復甦機被歸類為生命支持設備。以某特定型號的心肺復甦機為例,其主要由主機與呼吸模塊兩部分構成,內部結構相對簡潔。主機模塊的關鍵元器件包含電機、開關電源、氣缸以及濾波器組;呼吸模塊的關鍵元器件則有開關電源與電磁閥。主機通過藍牙或者 USB 對呼吸模塊的充氣量和吹氣頻率進行控制。
該心肺復甦機具備四種供電模式:模式 1 為雙網電源供電,即主機與呼吸模塊均外接 AC 220V/50Hz 電源;模式 2 為主機採用網電源,呼吸模塊使用內部鋰電池;模式 3 為主機使用鋰電池,呼吸模塊連接網電源;模式 4 為雙內部電源供電。多電源設計雖然提升了設備的使用靈活性,但不同供電模式下,電源線纜之間的耦合效應可能會加劇電磁干擾(EMI),因此,針對性地設計測試方案顯得尤為必要。
對於電磁抗擾度試驗而言,騷擾源會通過空間或者導體將電磁騷擾傳遞給受試設備。線纜作為常見的電磁騷擾傳播載體,在進行電磁抗擾度試驗時,需要充分考慮線纜的排線布局,以及多個線纜之間相互耦合、相互影響等因素,以免導致實驗結果出現偏差。
依據相關標準,在進行抗擾度試驗期間,醫用電氣設備或系統每一項與基本安全或基本性能相關的功能,都應以對患者產生最不利後果的方式來進行測試。在開展傳導騷擾抗擾度、電快速瞬變脈衝群、浪涌抗擾度、在電源供電輸入線上的電壓暫降、短時中斷和電壓變化等試驗時,通過電源線將心肺復甦機連接到實驗發生器上進行測試。應儘可能讓設備充分運行,鑑於多電源模塊的特性,在網電源供電並充電狀態下,要考慮傳導路徑的隔離。因為設備充電工作模式屬於較為複雜且嚴苛的工作狀態,所以分模塊獨立測試主機與呼吸模塊,能夠有效避免線纜耦合干擾,確保設備在複雜情況下的穩定性,進而驗證其在連接網電源時的抗干擾能力。
在進行輻射抗擾度試驗、靜電放電試驗、工頻磁場抗擾度試驗時,不僅要在心肺復甦機行業的主機模塊和呼吸模塊處於充電且工作的模式下進行測試,還需在其使用內部電源工作模式下進行測試,以此來驗證鋰電池供電時設備的抗干擾能力。
傳導發射測試,也被稱作傳導騷擾測試,主要用於測試電氣設備在正常工作時,自身電壓、電流通過線纜傳輸出去的電磁發射量,幾乎所有帶有電源線的產品都會涉及此項測試。騷擾電流在導線上的傳輸方式主要有共模干擾和差模干擾兩種,其中共模干擾通常發生在線纜與參考地之間,而差模干擾則多發生在線纜與線纜之間。
在針對該心肺復甦機的試驗中,傳導騷擾通過設備產生的電磁干擾能量,從主機充電線纜和呼吸模塊充電線纜進行傳輸,進而對環境中的其他敏感設備造成干擾。其騷擾源的傳播路徑主要為主機充電線纜和呼吸模塊充電線纜。當設備通過充電線纜進行傳導騷擾時,若線纜中流過大電流,兩根線纜之間便會產生相互耦合。當主機模塊和呼吸模塊同時測量的傳導發射量超出標準限值時,很難判定究竟是主機模塊還是呼吸模塊的發射量超標。通過分模塊獨立測試,則能夠精準定位超標源,有效避免因交叉耦合導致的誤判。所以,為提高測試效率和結果的準確性,在對該設備進行傳導騷擾試驗時,需要依次對主機和呼吸模塊分開獨立測試。
輻射發射測試主要是檢驗醫用電氣設備及其部件在正常使用過程中,對外產生的電磁發射量是否符合相關標準規定的限值要求。騷擾源的耦合路徑包括空間或者導體(線纜)。在實際環境中,該心肺復甦機的電纜既是高效的電磁波接收天線和輻射天線,也是電磁干擾傳播的良好通道。當導線中有電流流過時,導線中和導線周圍都會產生磁場,電纜埠處存在共模電壓,進而產生輻射電磁波。當線纜相互接近或者交叉時,產生的電磁場會相互作用,這無疑增加了電磁兼容環境的複雜性。
在對該心肺復甦機進行輻射發射測試時,除電源連接模式不同外,其他參數設置均保持一致。分別對主機和呼吸模塊同時連接網電源、主機連接網電源及呼吸模塊使用內部電源、主機使用內部電源及呼吸模塊連接網電源、主機和呼吸模塊同時使用內部電源這四種不同供電模式進行輻射發射測試,結果顯示均符合相關標準規定的限值要求,但在不同的頻段,發射量存在差異。
在30 - 60MHz 頻率段範圍內,當主機和呼吸模塊同時連接網電源時,較多頻率點輻射發射量超過 40dB (μV/m);在 100 - 200MHz 頻率段範圍內,較多頻率段輻射發射量超過 45dB (μV/m),接近標準規定的限值 50dB (μV/m)。而當主機和呼吸模塊同時使用內部電源時,在 30 - 60MHz 頻率段,輻射發射量遠低於 40dB (μV/m);在 100 - 200MHz 頻率段,輻射發射量也遠低於 45dB (μV/m),與其他幾種供電模式相比,此測試模式下的輻射發射量最低。
對比四種不同供電模式下的測試結果可以發現,主機和呼吸模塊任一模塊採用外部網電源供電時,其輻射發射的測試結果圖走勢大致相同,尤其是在 200MHz - 1GHz 頻率段之間的輻射發射量基本相同,而在 30 - 200MHz 頻率段之間的輻射發射量存在微小差異。相對而言,當主機和呼吸模塊均採用外部電源供電時,設備的輻射發射量最大。對於這種內部電路結構簡單、外部線纜單一的多電源模式醫用電氣設備,由於電源線之間存在相互耦合現象,且線纜之間的相互耦合影響並非特別顯著,因此,可以優先考慮同時使用網電源和同時使用內部電源這兩種典型工作模式,如此既能覆蓋最嚴苛與最穩定工況,又能提升測試效率及實驗結果的準確性。
目前,針對不同電源模塊的心肺復甦機設備,電磁兼容檢驗檢測標準並未對測試方法作出具體規定。檢測人員在進行測試時,應當充分考慮不同電源模式下電磁騷擾的風險。分模塊獨立測試能夠有效識別傳導發射超標源;雙網電源模式下輻射發射風險最高,需要加強屏蔽設計;典型供電模式組合測試法可節省 40% 的測試時間,適用於相同設備。作為醫療器械產品質量的把關者,檢測人員必須嚴格按照標準要求進行測試,並依據自身對標準的理解以及對產品的把控,制定合理、高效的檢驗方法。在提高檢驗效率的同時,切實把好產品質量關。
隨著醫療器械產品的快速更新換代,人們對醫療器械質量的要求也越來越高。自新版《醫療器械監督管理條例》在2021年實施以來,醫療器械行業不斷發展壯大,正處於產業升級與變革的關鍵時期。電磁兼容性作為醫用電氣設備的重要性能指標,檢測人員在檢測過程中必須嚴格把控。特別是隨著第三方醫療器械檢測市場的開放,第三方檢測機構作為獨立於製造商和監管機構之外的主體,在提高檢測效率、服務市場的同時,也肩負著保障醫療器械質量、確保人民用械安全的重要使命。通過對多電源模塊心肺復甦機電磁兼容測試方法的優化研究,不僅能夠提升檢測效率與成本效益,還能為同類醫療器械的電磁兼容性風險評估及標準化測試提供有力的理論依據,對推動整個醫療器械行業的健康發展具有重要意義。
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