隔離技術與部件在醫療系統安全中的應用

　　醫療領域與其它領域的區別在于隔離要求。隔離在這些醫療系統中起到關鍵作用，它必須是強健和可靠的，并且僅需較少空間和成本。然而隨著技術的發展，更小、更可靠和高性能隔離器件出現了，如單封裝、多通道數字隔離器、AC電流感應器和隔離柵驅動器。這些隔離產品采用主流CMOS與USB技術，其COMS隔離產品與USB隔離器等是眾多電子醫療系統的理想選擇。

　　本文將對新型隔離技術與部件在電子醫療系統安全保障中的應用作研剖，并以心電圖與自動外部去纖顫器(AED)及睡眠呼吸機等應用系統為例以及USB隔離技術是醫療系統中安全保障的有效選擇等作分析說明。

　　CMOS隔離器技術與安全特征

　　CMOS隔離器的核心是絕緣體，介電強度決定了隔離器的電壓等級，隔離分類包括“基本型”和“增強型”?；拘透綦x提供了對電擊的保護特性，但沒有考慮安全失效狀況(即故障不會導致系統自動轉變到一個安全、可靠的狀態);基本型隔離裝置能夠被用戶使用，但必須被包含于系統之內。 其CMOS隔離器具有先進的電路設計技術和可達150Mbps數據傳輸速度、10ns傳播延遲及5.6mW/通道的功耗，以及其他許多業內領先的性能規格。CMOS隔離器在最大操作電壓和溫度下平均無故障時間(MTTF)超過1000年，這是光耦合器的10倍。常用差分隔離代替單端隔離，因差分信號路徑和接收靈敏度使在無差錯操作下CMTI(共模瞬變免疫)超過25kV/us，良好的外部RF抗干擾特性可達300V/m，磁場抗擾度可超過1000A/m，這些特性使得CMOS隔離器也適用于惡劣的工作環境(強電場和磁場)對于基本型隔離設備的認證測試是在1分鐘、1.6kVRMS電壓下，最小漏電距離4mm。增強型隔離為破壞安全操作提供兩級保護，并允許用戶訪問。增強型隔離設備的認證測試是在1分鐘、4.8kVRMS電壓下，最小漏電間距8mm。而醫療電子系統幾乎總是需要增強型隔離特性，因為它要求具備安全失效保護特性。

　　COMS隔離與DSP技術在醫療系統安全中的應用例舉

　　COMS隔離器在心電圖中應用

　　人類的醫療數據采集系統.特別是患者監測系統，設計人員必須從非常大的共模電壓及噪聲中提取出非常微弱的電信號，前端放大器起到了必不可少的調節作用，以補償后續的數字處理，從而改進了測量以及與其他系統的通信。要確保該模擬前端(AFE)準確可靠其首要的是此類醫療設備的安全保障，由此在模擬前端(AFE)與處理器之間采用先進隔離技術成為重中之重。在此僅以心電圖(ECG)的模擬前端COMS隔離器為例作說明。

　　圖1為COMS隔離器在心電圖(ECG)前端應用配置圖。圖1中，來自設備差分放大器的模擬輸出經過高通濾波器，然后通過串行ADC轉換成數字格式。轉換后的數據通過增強型(5kV)數字隔離器si8630進入控制器進行處理。該數字隔離器每個通道都可進行高達150Mbps“無瓶頸”數據傳輸。如果采用并行多個ADC輸出，則隔離功能可以使用少于4個的六通道隔離器實現(對于16位ADC而言)?！　?/p>