طبی آلات اور جدید طبی تشخیص اور علاج کے درمیان تعلق تیزی سے قریب تر ہے۔ کسی بھی طبی آلات کو محفوظ اور مستحکم بجلی کی فراہمی سے الگ نہیں کیا جا سکتا، اور ان میں سے زیادہ تر بجلی کی فراہمی کو تبدیل کر رہے ہیں۔ آیا کوئی طبی آلہ اپنی زیادہ سے زیادہ کارکردگی کو بروئے کار لا سکتا ہے اس کا تعلق نہ صرف خود مشین کی تکنیکی کارکردگی سے ہے بلکہ اس کا تعلق بجلی کی فراہمی کے معیار سے بھی ہے۔ بجلی کی فراہمی کا معیار طبی آلات کے استحکام اور وشوسنییتا کو براہ راست متاثر کرے گا۔ غیر معیاری بجلی کی فراہمی والی مصنوعات طبی آلات کے بڑے حادثات اور بھاری معاشی نقصان کا باعث بن سکتی ہیں۔

سیفٹی آئسولیشن عام کمرشل پاور سپلائی اور میڈیکل پاور سپلائی کے درمیان ایک اہم فرق ہے۔ عام طبی آلات کو بجلی کی فراہمی کی بنیاد پر دو زمروں میں تقسیم کیا گیا ہے، جیسا کہ شکل 1 اور شکل 2 میں دکھایا گیا ہے۔ کچھ تجرباتی اور تجزیاتی آلات کے علاوہ، زیادہ تر طبی آلات ٹریٹمنٹ پوائنٹ کے قریب نصب کیے جاتے ہیں، جو لوگوں کے قریب ہوتے ہیں، اور شیل کو اکثر چھو لیا جاتا ہے۔ طبی آلات میں ہر قسم کے مضبوط اور کمزور اجزاء ہوتے ہیں۔ اگر مضبوط اور کمزور اجزاء کے درمیان تنہائی یا شیل مواد کی موصلیت میں کوئی مسئلہ ہے، تو یہ بہت خطرناک ہوگا، اس لیے آئسولیشن ڈیزائن کی ضرورت ہے۔

شکل 1 کلاس I کے طبی آلات کا برقی ڈھانچہ شکل 2 کلاس II کے طبی آلات کا برقی ڈھانچہ

آلات میں مختلف ماڈیولز کو الگ تھلگ کی مختلف سطحوں کی ضرورت ہوتی ہے: فنکشنل آئسولیشن، بنیادی آئسولیشن، ڈبل آئسولیشن اور بہتر آئیسولیشن۔

فنکشنل آئسولیشن سے مراد صرف کراس فنکشنل ماڈیولز کے لیے سگنلز یا وولٹیج سسٹمز کے درمیان پاور سپلائیز کی فنکشنل ایپلی کیشن آئسولیشن ہے۔

تنہائی بنیادی طور پر فعال تنہائی + برقی جھٹکا تحفظ ہے؛

ڈبل آئسولیشن بنیادی تنہائی (بجلی کے جھٹکے سے تحفظ کی بنیادی سطح) کے ساتھ ایک نظام کو اپناتا ہے، اور جسمانی تحفظ کو مضبوط بنانے کے لیے بجلی کے اجزاء اور آخری صارف کے درمیان ایک معاون موصلیت کی تہہ شامل کی جاتی ہے، تاکہ بنیادی تنہائی کے وقت بجلی کے جھٹکے کے امکان کو کم کیا جا سکے۔ ناکام

بہتر تنہائی کا الگ تھلگ اثر ڈبل تنہائی سے متعلق ہے، لیکن صرف ایک شیل کی ضرورت ہے۔ یہ بہتر تنہائی کی خصوصیات کے ساتھ ایک بنیادی تنہائی کی سجاوٹ ہے، جو پرنٹ شدہ سرکٹ بورڈ لے آؤٹ، بنیادی تاروں، وائنڈنگز اور پرزوں کی پنوں وغیرہ کے درمیان جسمانی تنہائی کا استعمال کر سکتی ہے، اور ساتھ ہی محفوظ کری پیج فاصلے اور بجلی کی ضروریات کو بھی پورا کرتی ہے۔ کلیئرنس فاصلہ (یعنی دو وولٹیج سسٹمز کے درمیان جسمانی فاصلہ)۔
لہذا، بہتر تنہائی کے ڈیزائن میں دوہری تنہائی ہے، لیکن صرف ایک ٹیسٹ پوائنٹ کی ضرورت ہے۔دوہری تنہائی اور بہتر تنہائی عام طور پر ان مصنوعات پر لاگو ہوتی ہے جو بجلی کی فراہمی کو مربوط کرنے کے لیے گراؤنڈ پن کے بغیر AC پلگ استعمال کرتی ہیں، جیسے پورٹیبل طبی آلات (مثال کے طور پر، انفیوژن پمپ اور تصویر 3 میں اس کا پلگ)۔

چترا 3

جیسا کہ شکل 1 اور شکل 2 میں دکھایا گیا ہے، طبی بجلی کی فراہمی کے حفاظتی معیار کے مطابق، مریض کے تحفظ کے لیے آلات کی الگ تھلگ ضروریات حسب ذیل ہیں۔ (1)L، N←→ ایپلی کیشن کا حصہ: ڈبل یا مضبوط موصلیت، ڈائی الیکٹرک طاقت AC 4000 V، الیکٹریکل کلیئرنس 5 ملی میٹر، کری پیج فاصلہ 8 ملی میٹر؛ (2)L، N←→ دھاتی شیل: بنیادی موصلیت، ڈائی الیکٹرک طاقت AC 1500 V، الیکٹریکل کلیئرنس 2.5 ملی میٹر، کری پیج فاصلہ 4 ملی میٹر

خلاصہ یہ کہ، "فعال تنہائی" اور "بنیادی تنہائی" (یعنی کلاس I تنہائی) ایک وولٹیج ریل کو دوسرے سے برقی طور پر الگ کرتی ہے، جب کہ "ڈبل آئسولیشن" اور "بہتر تنہائی" ایک ہی ڈیزائن کے مقصد کے لیے مختلف حالات میں دو حل فراہم کرتے ہیں (یعنی کلاس II تنہائی)۔ کلاس I کی مصنوعات اور کلاس II کی مصنوعات کو دو طرح کے الگ تھلگ طریقوں کا انتخاب کرنا چاہیے۔میڈیکل سوئچنگ پاور سپلائی کے اندرونی ڈھانچے کو معیار کے مطابق تقسیم کیا گیا ہے، اور مختلف حصوں کی ڈائی الیکٹرک طاقت، برقی کلیئرنس اور کری پیج کی دوری کو ضروریات کے مطابق ڈیزائن کرنے کی ضرورت ہے۔حفاظتی جانچ کے لحاظ سے، عام طبی آلات کی بجلی کی فراہمی UL60601-1، C-UL، EN60601-1، وغیرہ سے تصدیق شدہ ہونی چاہیے۔ ان پٹ ٹرمینل میں 4,000V سے زیادہ آئسولیشن وولٹیج ہونا چاہیے، اور فرش ڈرین کرنٹ کم ہونا چاہیے، جو حفاظتی کریپج فاصلے کی ضروریات کو پورا کرتا ہے۔ تاہم، ہائی وولٹیج والے حصے کے لیے ڈبل موصلیت کی ضرورت ہوتی ہے، خاص طور پر اس حصے کے لیے جو آلات کے خول سے رابطہ کر سکتا ہے، موصلیت اور الگ تھلگ ڈیزائن کو مضبوط کیا جانا چاہیے۔

تصویر 4 اور انجیر۔ 5 دو قسم کے پاور سپلائیز کے برقی ڈھانچے دکھاتے ہیں۔ میڈیکل پاور سپلائی کے معیار (GB 9706.1-2007 اسٹینڈرڈ) کے مطابق، تصویر میں دکھائے گئے ڈھانچے کے ساتھ میڈیکل پاور سپلائی کے الگ تھلگ پیرامیٹرز۔ 4 اور انجیر۔ 5 ہیں E1-ڈائی الیکٹرک طاقت AC 1500 V، الیکٹریکل کلیئرنس 2.5 ملی میٹر اور کری پیج فاصلہ 4 ملی میٹر；؛ E3— ڈائی الیکٹرک طاقت AC 4 000 V، الیکٹریکل کلیئرنس 5 ملی میٹر، کری پیج فاصلہ 8 ملی میٹر；؛ E4— ڈائی الیکٹرک طاقت AC 500 V۔ رشتہ دار: C1-Y2 capacitor، C2-X2 capacitor، C3- ڈبل Y1 سیریز کیپسیٹر کے برابر۔

تصویر 4 کلاس I پاور سپلائی کا برقی ڈھانچہ

شکل 5 کلاس II پاور سپلائی کا برقی ڈھانچہ

تنہائی کے تقاضوں کے ان پیرامیٹرز کے لیے ڈیزائنرز کو اس بات کا یقین کرنے کی ضرورت ہوتی ہے کہ ڈیوائس کے انتخاب کے آغاز سے ہی مناسب مارجن والے آلات کا انتخاب کیا جائے۔اس کے علاوہ، بجلی کی فراہمی کی اقسام کے لحاظ سے، گھریلو طبی سامان زیادہ تر 220V مینز سے چلتا ہے۔ مختلف قسم کے طبی آلات کی بجلی کی فراہمی کی ضروریات کی وجہ سے، مرکزی بجلی کی فراہمی کا ڈھانچہ اس وقت سب سے زیادہ استعمال ہونے والا ہے۔ یعنی، ایک مرکزی پاور کنورٹر مختلف وولٹیج کی سطحوں کے مطلوبہ آؤٹ پٹ وولٹیجز پیدا کرتا ہے۔

اس کی کم قیمت، اعلی کارکردگی، ایڈجسٹ آؤٹ پٹ وولٹیج، کم آؤٹ پٹ شور اور تیز متحرک ردعمل کی وجہ سے، یہ طبی آلات کے لیے بہت موزوں ہے، اور یہ اس وقت طبی آلات کے لیے سب سے زیادہ استعمال ہونے والا پاور سپلائی موڈ ہے۔ یعنی جیسا کہ تصویر میں دکھایا گیا ہے۔ 6، طبی آلات کی سوئچنگ پاور سپلائی میں AC/DC اور DC/DC شامل ہیں۔پرائمری پاور سپلائی کے AC/DC کنورٹر کا ان پٹ 50/60Hz اور 220V الٹرنیٹنگ کرنٹ ہے، جسے درست اور فلٹر کرنا ضروری ہے۔ بڑا فلٹرنگ الیکٹرولائٹک کپیسیٹر ناگزیر ہے، اور AC ان پٹ کو EMC فلٹر اور حفاظتی معیارات کا استعمال کرتے ہوئے آلات کے ساتھ شامل کیا جانا چاہیے۔سیکنڈری پاور سپلائی کا DC/DC کنورٹر پاور کنورژن کے لیے استعمال کیا جاتا ہے، جو پاور سپلائی کو سوئچ کرنے کا بنیادی حصہ ہے۔

اس کے علاوہ، سرکٹس ہیں جیسے اسٹارٹ اپ، اوور کرنٹ اور اوور وولٹیج پروٹیکشن، شور فلٹرنگ وغیرہ۔ سیمپلنگ سرکٹ آؤٹ پٹ وولٹیج کی تبدیلی کا پتہ لگاتا ہے اور اس کا حوالہ وولٹیج سے موازنہ کرتا ہے۔ ایرر وولٹیج کو بڑھایا جاتا ہے اور پلس چوڑائی ماڈیولڈ (PWM) سرکٹ، اور پھر پاور ڈیوائس کے ڈیوٹی سائیکل کو ڈرائیونگ سرکٹ کے ذریعے کنٹرول کیا جاتا ہے، تاکہ آؤٹ پٹ وولٹیج کو ایڈجسٹ کیا جا سکے۔ بنیادی ڈھانچہ شکل 6 میں دکھایا گیا ہے۔

شکل 6 طبی آلات کے سوئچ کا بنیادی ڈھانچہ

ان پٹ سرکٹ میں عام طور پر سوئچ، فیوز، AC اینٹی مداخلت سرکٹ اور سافٹ اسٹارٹ سرکٹ شامل ہوتے ہیں۔

سافٹ اسٹارٹ سرکٹ سوئچنگ پاور سپلائی کے پروٹیکشن سرکٹس میں سے ایک ہے۔ سوئچنگ پاور سپلائی کے زیادہ تر ان پٹ سرکٹس کو درست کرنے اور کیپسیٹر فلٹرنگ سرکٹ کے ذریعے ڈیزائن کیا گیا ہے۔ چونکہ کیپسیٹر پر ابتدائی وولٹیج 0 ہے، ایک بڑا فوری سرج کرنٹ بن جائے گا۔ اس وجہ سے، طبی آلات کی سوئچنگ پاور سپلائی عام طور پر ان پٹ سرکٹ میں سرج کرنٹ کو روکنے کے لیے نرم اسٹارٹ سرکٹ سے لیس ہوتی ہے۔

عام سافٹ سٹارٹ سرکٹس میں تھرمسٹر اینٹی سرج کرنٹ سرکٹ، SCR-R سرکٹ، ریلے اور ریزسٹر پر مشتمل سرکٹ، ٹائمنگ ٹرگر اور کرنٹ محدود کرنے والے ریزسٹر کا استعمال کرتے ہوئے سرکٹ، اور زیرو کراسنگ سے متحرک فوٹو کپلڈ تھائرسٹر اور بائی ڈائریکشنل تھریسٹر پر مشتمل سرکٹ شامل ہیں۔

زیرو کراسنگ ٹرگر کو محسوس کرنے والے سرکٹس میں سے ایک کو شکل 7 میں دکھایا گیا ہے۔ AC ان پٹ کے لیے دو آپٹکوپلر استعمال کیے جاتے ہیں، اور دو آپٹکوپلر متوازی طور پر الٹے جڑے ہوئے ہیں۔ تجارتی طاقت کے مثبت اور منفی نصف چکروں میں، دو آپٹکوپلر باری باری آن ہوتے ہیں۔ جب تجارتی طاقت صفر کراسنگ پوائنٹ پر نہیں ہوتی ہے، تو صرف ایک آپٹکوپلر آن ہوتا ہے، اور اس وقت نچلی سطح آؤٹ پٹ ہوتی ہے۔ جب کمرشل پاور صفر کراسنگ کی طرف موڑ دیتی ہے، تو دونوں آپٹکوپلر آن نہیں ہوتے ہیں۔ اس وقت، R3 کی کارروائی کی وجہ سے، پن ایک اعلی سطح پر آؤٹ پٹ کرتا ہے، اس طرح آؤٹ پٹ کے اختتام پر ایک مقررہ مدت کے ساتھ پلس سگنل حاصل کرتا ہے۔

تصویر 7 آپٹوکوپلر کے ساتھ زیرو کراسنگ ٹرگر کا سرکٹ

یک طرفہ سگنل ٹرانسمیشن کی وجہ سے، ان پٹ اینڈ اور آؤٹ پٹ اینڈ مکمل طور پر برقی طور پر الگ تھلگ ہوتے ہیں، مضبوط اینٹی انٹرفینس کی صلاحیت، طویل سروس لائف اور ٹرانسمیشن کی اعلی کارکردگی۔ آپٹکوپلر بڑے پیمانے پر سگنل آئسولیشن، سوئچنگ سرکٹس، پلس ایمپلیفیکیشن، سالڈ اسٹیٹ ریلے (SSR) اور دیگر سرکٹس میں استعمال ہوتے ہیں۔AC لوڈ کے اطلاق میں، آپٹوکوپلر اور دو طرفہ تھائرسٹر مضبوط اینٹی انٹرفیس صلاحیت کے ساتھ الگ تھلگ سرکٹ بناتے ہیں۔آپٹکوپلر سوئچنگ پاور سپلائی میں مختلف سرکٹ ماڈیولز کو الگ کر سکتے ہیں۔سرکٹ وولٹیج اسٹیبلائزیشن کے لیے، لکیری آپٹکوپلر کو پلس وِڈتھ ماڈیولیشن (PWM) سرکٹ میں optocoupler فیڈ بیک سرکٹ بنانے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے، اور ڈیوٹی ریشو کو کنٹرول ٹرمینل پر کرنٹ کو ایڈجسٹ کرکے درست وولٹیج اسٹیبلائزیشن کا مقصد حاصل کرنے کے لیے تبدیل کیا جا سکتا ہے۔طبی مصنوعات میں اس کے وسیع اطلاق کی وجہ سے، آپٹکوپلر کے معیار کا میڈیکل سوئچنگ پاور سپلائی پر بہت زیادہ اثر پڑتا ہے۔ آپٹکوپلر کی کارکردگی میں کمی کی وجہ سے سرکٹ کی ناکامی سے بچنے اور طبی مصنوعات کے استحکام اور حفاظت کو یقینی بنانے کے لیے، قابل اعتماد آپٹکوپلر مصنوعات کا انتخاب کرنا ضروری ہے۔اس کے علاوہ، طبی آلات کے لیے بجلی کی فراہمی کے اچھے نظام کو منتخب کرنے یا بنانے کے لیے، ہمیں بجلی کی فراہمی کی برقی مقناطیسی مطابقت اور مخالف برقی مقناطیسی مداخلت کی صلاحیت کو بہتر بنانے پر توجہ دینی چاہیے۔ بنیادی طور پر پی سی بی ڈیزائن اور لے آؤٹ، برقی مقناطیسی شیلڈنگ، ٹیسٹنگ اور سرٹیفیکیشن سے۔ پی سی بی ڈیزائن کے لیے، اہم نکتہ پاور آئسولیشن ہے، اور بنیادی آپٹکوپلر کا انتخاب ہے۔ ان پہلوؤں سے، ہم وسیع کر سکتے ہیں اور مناسب آپٹکوپلر کا انتخاب کر سکتے ہیں۔ اسے منتخب کرنے کا طریقہ جاننے کے لیے یہ مضمون دیکھیں۔