設(shè)計絕緣安全的醫(yī)療設(shè)備
根據(jù)聲音設(shè)計實踐,光耦為醫(yī)療設(shè)備提供有效絕緣,保護病人遠離潛在的漏電流危險。
使用交流供電的醫(yī)療診斷、測量和治療設(shè)備,由不合適的接地和電絕緣產(chǎn)生漏電流,潛在的將病人甚至醫(yī)療人員暴露在電擊、燒傷、內(nèi)器官損傷和心律不齊的危險之中。體液的電導(dǎo)、各種電導(dǎo)液的存在和病人時用的凝膠體,使治療環(huán)境存在更大危險。使用凝膠體減少皮膚正常高于50Ω的電阻值。第二個重大危險來自設(shè)備間的輻射,它會降低附近其他設(shè)備性能。所以,代理商沿用了US FDA（食品藥物管理局）、EU（歐盟）和其他安全部門的規(guī)定,確保這些醫(yī)療設(shè)備遵守安全標(biāo)準(zhǔn)。
IEC（國際電工委員會）60601-1標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定醫(yī)療設(shè)備電安全以保護病人、操作者和環(huán)境為條件。其他標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了更多安全必備條件。例如,IEC 60601-1-x間接標(biāo)準(zhǔn)系列處理例如EMC（電磁兼容）、X射線保護和可編程醫(yī)療系統(tǒng)的問題。EMC確實是個重要的標(biāo)準(zhǔn),因為設(shè)備不能成為EMI（電磁干擾）源。它會阻止其他設(shè)備準(zhǔn)確運行,并且必須對操作環(huán)境中潛在的EMI免疫。自2005年11月以來,醫(yī)療設(shè)備不得不遵守最新的IEC 60601-1-2:2001EMC標(biāo)準(zhǔn)。
醫(yī)療設(shè)備傳遞數(shù)據(jù)的部分,設(shè)計者用光耦或變壓器方法,從高壓環(huán)境中隔離敏感電路或者病人�；诠膺B結(jié)器的技術(shù)過去只支持有限的數(shù)據(jù)速率,導(dǎo)致變壓器隔離方法普遍使用。這種方法提供必備的數(shù)據(jù)速率,但是一般需要更多器件,占據(jù)了PCB（印刷電路板）的更多空間和更復(fù)雜的設(shè)計。隨著光耦更高速數(shù)據(jù)速率能力和改良的時間特性的引入,這個情形得到改變。
增強型電絕緣
不同于功能性絕緣,增強型絕緣保護電擊和確保設(shè)計自動防故障裝置（參考文獻1）。這個特點很關(guān)鍵,例如ECG（心電圖儀）系統(tǒng)或電擊去纖顫器（圖1和圖2）。提供增強型絕緣的光耦用IEC/EN/DIN EN 60747-5-2鑒定,這個是光絕緣半導(dǎo)體器件的國際標(biāo)準(zhǔn)。
為滿足IEC-60601-1標(biāo)準(zhǔn)需要,光耦必須有UL 1577或IEC 60747-5-2證明,且滿足依靠接口絕緣水平的漏電、外部間隙和測試電壓需要。這個證明規(guī)定了漏電距離為沿最短表面路徑穿過固態(tài)電解質(zhì),兩絕緣導(dǎo)體之間的距離。外部間隙是穿過空氣的最短距離或者兩個電絕緣導(dǎo)線的“視線”距離。
對于增強絕緣水平應(yīng)用,操作電壓高于50V有效值（71V峰峰值）或直流時,DTI最小為0.4mm（參考文獻2）。DTI是絕緣設(shè)備中導(dǎo)線間的內(nèi)部間隙距離,例如光耦合器或光隔離器中LED和探測器之間（圖3）。表1總結(jié)了IEC 60601-1來證明醫(yī)療設(shè)備的特殊規(guī)格需要。表2顯示了滿足IEC 60601絕緣條件的光耦合器指標(biāo)。
