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MEDICAL 10 - APRILE 2016
IX
POWER SUPPLY
paziente, i progettisti di alimentatori si trovano ad af-
frontare una serie di problematiche che possono essere
risolte utilizzando le tecnologie più idonee, ma che ri-
chiedono anche lo sviluppo di nuove metodologie per
poter rendere disponibile potenze maggiori utilizzando
prodotti sempre più compatti e con ventilazione limitata
(o assente). Senza dimenticare la necessità di garantire
un elevato MTBF e bassi livelli di interferenze EMI come
previsto da IEC60601-1-2 e dai requisiti ITE.
Scegliere la tecnologia più idonea nella fase iniziale del
progetto è sicuramente il fattore chiave. Nel caso degli
alimentatori esterni per dispositivi medici la topologia
è un fattore importante quando si prendono in consi-
derazione ingombri, costi e prestazioni. Nelle topolo-
gie convenzionali di solito vengono impiegati circa 200
componenti. Utilizzando un approccio innovativo, che
prevede una conversione di tipo “one step” abbinata a
un PFC (Power Factor Correction) passivo, è possibile
utilizzare solo 120 componenti (una riduzione in misura
pari a circa il 40%), con indubbi benefici in termini sia
di MTBF e di compattezza dimensionale (Fig. 1).
Se in teoria ridurre il numero di componenti sembra es-
sere facile, in pratica è molto più complicato in quanto
bisogna conseguire obbiettivi” impegnativi” quali livello
di efficienza superiore al 90% e correzione del fattore di
potenza superiore a 0,90 (come richiesto da IEC60601-
1-11), capacità di operare con raffreddamento mediante
convezione libera o in un contenitore chiuso e garantire
consumi di energia pari a circa 0,3W in assenza di carico.
Un esempio di dispositivo che soddisfa questi requisiti è
riportato in figura 4.
Meccanica nel rispetto del paziente - Come accennato in
precedenza, la progettazione di alimentatori esterni per
applicazioni mediche e in particolare per l’assistenza sa-
nitaria a domicilio richiede una stretta collaborazione
tra progettisti e utenti finali. Ciò non solo per assicurare
il massimo livello di sicurezza elettrica ma anche la co-
modità di utilizzo nell’ambiente dove si trova il paziente.
Un esempio di tale cooperazione è lo sviluppo di una
nuova generazione di alimentatori esterni per struttu-
re ospedaliere e l’assistenza a domicilio, conformi alla
IEC60601-1-11 e progettato tenendo nella dovuta consi-
derazione il comfort del paziente.
Convenzionalmente il box degli alimentatori esterni
per attrezzature mediche con potenze superiori a 150W
sono molto simili ai comuni adattatori per PC: si tratta di
un parallelepipedo rettangolare con spigoli vivi, che in
caso di assistenza domiciliare potrebbe creare problemi
di mobilità, per esempio, il blocco di una sedia a rotelle.
Un altro parametro spesso non preso in considerazione
durante la progettazione di questo tipo di alimentazione
è la pulizia della stanza del paziente. Un parallelepipe-
do, inoltre, non è facile da pulire.
Un lavoro di squadra condotto con un gruppo di utenti
ha portato allo sviluppo di un concetto basato su una
forma lenticolare, che eviterà il blocco della sedia a ro-
telle e contribuirà a semplificare le operazioni di pulizia:
senza dimenticare l’aspetto piacevole, un fattore impor-
tante quando il prodotto è visibile o posto su una scri-
vania.
Una volta definita la forma, il problema per i progetti-
sti era integrare un alimentatore da 225W nella parte
centrale nella forma lenticolare per garantire il funzio-
namento a piena potenza del prodotto nella camera del
paziente. Utilizzando un numero limitato di componen-
ti e la conversione “One Step” che permette di espletare
le funzioni di conversione di potenza, filtraggio e mo-
nitoraggio, è stato possibile realizzare un alimentatore
compatto e sicuro che non richiede un raffreddamento
supplementare (Fig. 3).
Un altro aspetto importante è quello di garantire la si-
curezza dei cavi di ingresso e di uscita: grazie ad appositi
fermi è possibile evitare interruzioni di alimentazione
dovute a cause accidentali.
Il connettore di ingresso AC è in grado di reggere una
trazione di 100 Nm , mentre il connettore di uscita, pro-
tetto da un blocco meccanico, richiede un intervento
dell’operatore per lo sblocco (Fig. 4).
Fig. 4 – Il connettore di uscita è dotato di un mec-
canismo di blocco per prevenire disconnessioni ac-
cidentali e interruzione dell’alimentazione dell’appa-
recchiatura medicale