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詳解醫(yī)療領(lǐng)域的IEC 60601標準發(fā)展歷程

2018-08-30
關(guān)鍵詞: 醫(yī)療電子 IEC60601

  正如您所期望的那樣,醫(yī)療保健行業(yè)的管理非常嚴格,需要遵守許多指導(dǎo)性原則和標準。IEC 60601被認為是該監(jiān)管框架的基本組成部分,它包括了所有與醫(yī)療環(huán)境中使用的電氣設(shè)備相關(guān)的一系列標準。 正是通過這些標準,患者的健康狀況以及設(shè)備的使用才得到了保障。IEC 60601標準在20世紀70年代后期首次發(fā)布,之后其所涵蓋的標準在過去40年中得到很快擴展。

  即將于2019年初開始實施的IEC 60601標準第四版將對服務(wù)于醫(yī)療行業(yè)的原始設(shè)備制造商(OEM)產(chǎn)生深遠影響。鑒于產(chǎn)品開發(fā)、測試、兼容認證等都可能花費大量時間用于醫(yī)療硬件設(shè)備,原始設(shè)備制造商已經(jīng)將此標準的最新版本作為首要考慮因素。

  更新后的標準關(guān)鍵考慮之一在于,用于健康監(jiān)測活動的設(shè)備已經(jīng)在家里變得越來越普遍。這意味著患者能夠有更好的生活質(zhì)量,并且對醫(yī)院資源的影響也更小。因此,更新后的標準將包括處理不同應(yīng)用環(huán)境(包括家庭環(huán)境)內(nèi)電磁兼容性(EMC)的新內(nèi)容,特別是要解決附近無線輻射源(如Wi-Fi,藍牙等)的潛在干擾問題。其他的重要方面包括,家庭使用的設(shè)備將不會由經(jīng)過培訓(xùn)的醫(yī)療專業(yè)人員操作,而是依靠患者本人或其護理人員,并且這些使用環(huán)境下的電源可能無法像醫(yī)院環(huán)境中那樣穩(wěn)定。

  IEC 60601-1是IEC 60601的核心標準,涵蓋了“基本安全和主要性能的一般性要求”。它還擁有相伴隨的“附屬”和“特定”標準,分別是IEC 60601-1-x和IEC 60601-2-x。這些標準的確立,是要解決更具體的性能需求問題,或與特定類型醫(yī)療設(shè)備有關(guān)的要求問題。甚至在第四版頒布之前,在早期的第三版中就概括了操作者保護手段(MOOP)和患者保護手段(MOPP)。新版本進一步擴展了這些方面的內(nèi)容,并首次在60601-1標準中引入了風險分析。

  第4版建立在先前IEC 60601標準所規(guī)定的基礎(chǔ)之上,特別是關(guān)于以前未解決的風險分析問題。之后,由于增加了新的IEC 60601-1-2附屬標準,因而能夠更加強調(diào)EMC問題。導(dǎo)致這些新內(nèi)容的催化劑是消費電子產(chǎn)品(例如智能手機、筆記本電腦、平板電腦、智能揚聲器等)中無線通信的日益普及。標準考慮到不可能切實地從家中排除這些電子產(chǎn)品,而且即使在醫(yī)院環(huán)境下,醫(yī)務(wù)人員也在使用無線技術(shù)來記錄/訪問患者數(shù)據(jù)。因此,醫(yī)療設(shè)備需要能夠安全運行,不受此類設(shè)備干擾至關(guān)重要。

  與以前的版本不同,第4版IEC 60601標準不再提及“生命支持”等設(shè)備類別。相反,通過附屬標準IEC 60601-1-2,它定義了一組“預(yù)期使用環(huán)境”,這些是:

  1.專業(yè)醫(yī)療保健設(shè)施:包括醫(yī)療人員所在的所有地點,例如醫(yī)院、重癥監(jiān)護室、全科醫(yī)生手術(shù)室、牙科診所等。

  2.家庭醫(yī)療保?。喊ɑ颊呔幼〉乃械胤剑ㄈ绺郊藴蔍EC 60601-1-11中定義的),其中的設(shè)備由非專業(yè)人員操作,可能需要考慮電力供應(yīng)不穩(wěn)等問題。

  3.特殊環(huán)境:包括工業(yè)場所等可能存在高水平電磁干擾的地點,也包括使用高功率醫(yī)療設(shè)備(例如用于放射治療)的地點。

  對于現(xiàn)代醫(yī)療設(shè)備電磁兼容問題的擔憂是驅(qū)動IEC 60601-1第3版到第4版遷移的主要原因之一,這意味著需要更高程度的兼容性測試。原始設(shè)備制造商需要在測試前提交風險分析文檔,并考慮可能出現(xiàn)的所有可能預(yù)見的EMC干擾??垢蓴_測試程序和測試閾值已被修改,在某些情況下修改的幅度很大。這些如圖1所列。

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  圖1:IEC 60601-1第3版到第4版之間抗干擾測試等級的主要修改。

  電源并不直接遵守IEC 606011標準,因為它們本身不是真正的醫(yī)療設(shè)備。但是,電源將成為醫(yī)療系統(tǒng)設(shè)計的組成部分,因此,除電池供電設(shè)備外,如果沒有足夠的隔離機制來保護,這些設(shè)備所提供的電流/電壓可能會給病人/操作者帶來危險。第3版標準中許多MOOP / MOPP分類都在隔離、爬電(creepage)和絕緣等方面定義了具體的要求。這些在圖2中有詳細描述。

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  圖2:IEC 60601-1第三版保護手段的總結(jié)。

  例如,與病人身體接觸的醫(yī)療設(shè)備(如血壓計、超聲設(shè)備等)的電源必須符合IEC 60601-1第3版的2 MOOP和1 MOPP規(guī)范。關(guān)于除顫器(defibrillator)和透析機(dialysis machine)等項目,經(jīng)過IEC 60601-1認證的電源是強制性的。此外,這種設(shè)備必須在電源和能夠與患者接觸設(shè)備之間提供額外的隔離,這可以通過隔離變壓器或DC / DC轉(zhuǎn)換器來完成,但其必須符合針對8mm爬電和雙重絕緣的2 MOPP指導(dǎo)原則。

  準確地確定需要遵循哪些MOOP / MOPP標準可能很困難,但在開發(fā)過程的早期階段做出明智的選擇可能在余下的過程中不會出現(xiàn)高昂的成本支出。因此,對于一個電源設(shè)計,雖然按照1 MOPP標準實施會比2 MOPP分類電源的成本要低,但出于謹慎考慮還是應(yīng)該選擇后者。

  第4版引入的抗干擾能力更新(如圖1所示)也將對醫(yī)療電源系統(tǒng)如何實現(xiàn)產(chǎn)生重大影響。為了防止60601-1兼容性故障的發(fā)生,設(shè)計工程師應(yīng)該明確指定符合IEC 60101-1版本3.1安全標準和第4版EMC標準的電源。只有這樣電源才會具有可接受的隔離、漏電和EMC特性。

  隨著法規(guī)要求的不斷更新,對于大多數(shù)OEM工程團隊而言,與這些變化保持同步將是一個很大挑戰(zhàn)。通過Mouser提供的CUI公司符合IEC 60601-1標準第4版的電源,將有助于減輕壓力,確保工程師準備好迎接IEC 60601標準的最新版本。此外,通過與這些公司合作,也將能夠使工程師在其他新標準開始出現(xiàn)時能夠保持對其的認知。


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