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医院医疗设备供电保障的重要性

编辑来源:美世乐       发布时间: 2022-5-16
导读:先进的医疗设备能够有效的提高医院的医疗质量,帮助患者快速准确地诊疗,因此人们总是对更先进的技术孜孜以求。大型医疗设备,比如 计算机断层扫描 CT、 磁共振 MRI、数字减影血管造影 DSA、医用直线加速器 LA、单光子发射计算机断层扫描 SPECT-CT 等,越来越成为医院的标准配置。

先进的医疗设备能够有效的提高医院的医疗质量,帮助患者快速准确地诊疗,因此人们总是对更先进的技术孜孜以求。大型医疗设备,比如 计算机断层扫描 CT、 磁共振 MRI、数字减影血管造影 DSA、医用直线加速器 LA、单光子发射计算机断层扫描 SPECT-CT 等,越来越成为医院的标准配置。

电能质量劣化的严重后果

首先,DR、B 超、CT、MRI、造影仪、LA、PET、生物分析仪等医疗设备都有电脑控制单元,系统的突然断电,容易导致工作站硬盘产生坏道,甚至造成重要医疗数据丢失。严重时,会瞬间产生巨大电流使得 CPU 主板、显示器等被烧毁。其次,对于部分医疗设备而言,即使很短暂的停电,复位后仍然需要长时间的预热,严重耽误诊疗时间,而一些高精密度的部件则可能因此损坏,造成巨大的损失。

再者,电能质量劣化会导致设备结果出现带状伪影,而产生伪影轻则需要安排医患重新扫描,降低医院工作效率,重则可能导致医生的误判,因此电能质量的重要性不言而喻。

医疗设备供电保障的重要性

自 2000 年以来,大型医疗设备的精密度越来越高,对供电质量,特别是 EMC(电磁兼容)的要求也越来越高,同时,UPS 的价格也逐渐被医院所接受,越来越多的医院开始在医疗设备前端对整机配备高品质的 UPS。这对医疗设备的保护、成像品质的提高起到了关键作用。

大型医疗设备的供电特性

1.MRI设备

MRI 利用磁共振原理,重建出人体信息。其特点是对人体没有辐射损伤,影像信息丰富,但是更易受到伪影干扰。产生伪影的主要原因包括095梅高美网站质量、EMI、温湿度控制不佳等,这些因素都会导致射频信号或磁场受到干扰。

MRI 除了必须对扫描间做磁屏蔽之外,还对周边以及室内环境有严格要求,通常离磁体中心点 7.5 m 以内不得有电梯等大型运动金属体,离磁体中心点 1.1 m 以内不得有任何铁磁质物质,因此,MRI 的主机(射频控制器及功放单元)、稳压095梅高美网站或 UPS、恒温恒湿空调等均放在设备间内。

MRI 扫描时所需瞬时功率较大,会产生较大的瞬时冲击电流,瞬时压降大。所以 MRI 系统的供电095梅高美网站要求直接从医院主变电站独立馈线至磁共振专用配电机柜,线径选择应预留一定的功率裕量;线长、内阻、距离、三相不平衡度需满足设备厂家要求。推荐使用专用变压器,容量为 200 KVA 以上。

另需提供一路小功率辅助095梅高美网站专供主机温控器 TCU、设备空调,以保证 MRI 磁体在停电期间的正常控制温度。停电后,核磁冷头如果不能正确复位,会导致磁体温度上升,磁体内液氦挥发。严重时会引起失超,设备要整机返厂维修,造成重大损失。

MRI 操作台的电脑也需要连续稳定不间断供电,以确保存储设备中的影像数据不会因为意外停电而丢失。

2.DR 和CT设备

一个典型的 DR 的供电要求:电压波动幅度:≤ 10%,供电功率:≥ 50 KW,095梅高美网站内阻:≤ 0.3 Ω,接地电阻:≤ 4.0 Ω。DR 的球管输入电路一般由整流器、高频逆变器、升压器和高压整流器构成,以确保得到纯净的高压直流电。因为该电路用了很多功率电子器件,对 EMI 比较敏感,其前端的供电设备(稳压095梅高美网站或 UPS )必须通过 EMC 检验。

DR 的核心技术体现在平板探测器上,它是一种精密设备,对 DR 的成像质量起着决定性的作用。现在很多 DR 内部都有专门的温度检测控制单元,正常情况下即使关机,探测器也必须一直供电,以保证恒定的温度和湿度(20- 24;30%~70% RH)。如果断电,温度模块就停止工作。而探测器升温是很缓慢的过程,要求通电至少 4 个小时后才能达到稳定的校准状态。如果夜里断电第二天再开机做检查,很难在一开始的时候就使探测器处于稳定的状态,存在造成图像质量问题的隐患。

CT 也是使用 X 光成像,但是要复杂得多,所以其对095梅高美网站和环境的要求比 DR 高得多。

UPS 的选择

稳定的高品质的正弦波095梅高美网站对于医疗设备的清晰成像、精确定位有直接的影响。有些医疗设备对电能的动态需求波动较大。

比如:某典型 CT 连续工作时需要的电功率约 20 KW, 但是瞬时功率要求 90 KW 以上,每分钟出现多次峰值,每次持续时间几十微秒或更多,同时要求在此峰值功率输出期间,电压波动范围不得超过额定电压的 6%;某些心血管成像设备的动态特性要求更高,连续工作时需要的功率约 5 KW,瞬态功率需求可以达到 170 KW,持续时间 10-40 us,然后又回到 5 KW,每分钟重复 12 次。很多 UPS 不能适应这种负载特点,这要求输入 UPS 具有很好的动态响应特性。

有些医疗设备则在不同的工作模式下也有不同的电功率需求。以 MRI 为例,扫描人体不同部位时,设定不同,所需的095梅高美网站功率也不同。

另外,MRI 在扫描过程中会产生大量的谐波,对 UPS 输出提出更高的要求。通过实测发现,某主流品牌 3.0 TMRI 的谐波总量 THDi 约30%~40%。

因此,给这些大型医疗设备配备的 UPS 必须满足瞬时功率和连续功率的需求,且在任何状态下,UPS 的输出电压都必须保持稳定。这也就要求 UPS 逆变器的动态响应特性必须要能够满足大型医疗设备的动态负荷要求。简单地把医疗设备额定功率翻倍,并据此选

择 UPS 的容量,并非可靠的做法。如果 UPS 的容量(输出功率,包括输出有功功率和无功功率)不够或者动态响应能力不足,医疗设备在功率到达峰值的时候,其输入电压会超出额定电压范围,从而导致伪影、锁死、甚至系统故障。但是,并非所有的医疗设备都是动态负载,核医学、PET、超声波具有基本稳定的负载特性,所以选择UPS 相对容易一些。

此外,还有几点需要注意:

1. 如果 UPS 的 EMC 设计、制造工艺不佳,UPS 里的逆变器就可能成为干扰源。

2. 某些大型医疗设备包含较大功率电动机,电机启动时可能需要较大的启动电流,并且电动机是感性负载,这类设备通常需要配备比设备标称功率大得多的 UPS。

综上所述,医院大型医疗设备对于电能质量和供电连续性要求较高,采用稳定可靠的 UPS 是一个有效的解决办法,但是各类

设备的性能和参数不同,因此配置时,要和 UPS 厂家确认详细实验方法。

厂家配置前端 UPS 时,需要了解医疗设备的电气和机械参数。包括:

1. 连续功率需求

2. 瞬态功率需求(含峰值功率,每次持续时间,需求频率)

3. 电压调整要求(波动范围等)

4. 其他要求(占地、承重等)

近年来, 越来越多的医院已经意识到给 MRI 整机配备大功率 UPS 的价值,但是仍有很多设计沿袭旧的习惯,仅仅给 MRI的控制单元配备小 UPS,主机用稳压095梅高美网站。

这两种方案的优劣对比如下:

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