【醫療電源】防水需求的挑戰與應對
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隨著醫療產品家用化的快速普及,醫療產品的應用環境也變得越來越複雜,比如呼吸器,濕化儀等,逐漸進入居民家庭。在其本身應用在空氣濕度相對較高的狀況下,可能偶爾還會發生不經意被水濺到、淋到等狀況。而對於為醫療設備供電的電源產品,除了要為設備提供電能供應之外,還需具備一定的防水能力,才能保證使用者及內部電氣設備的安全。故做為醫療電源產品的一個重要可靠性指標-IPX2 的防水性能就開始被關注。

參考國際電子電機委員會 IEC 60529 相關定義,防護等級以 IPXX 的格式表示,IP 是 Ingress Protection 的縮寫,IPXX 是針對電氣設備外殼對異物侵入的防護能力的定義。 IP 等級中的 XX 為兩位元阿拉伯數字,第一位表示對固體的防護等級,第二位元表示對液體的防護等級。固體防護等級(防塵等級)有 7 個等級,用 0-6 表示;液體防護等級(防水等級)有 10 個等級,用 0-9 表示,詳見下表:

數字 第一位數字-防塵 第二位元數字-防水
0 沒有防護 沒有防護
1 防護50mm直徑和更大的固體外來體探測器,球體直徑為50mm,不應完全進入 垂直落下的水滴不應引起損害

滴水量為 1.0±0.5mm/min 持續時間:10 min

2 防護12.5mm直徑和更大的固體外來體探

測器,球體直徑為12.5mm,不應完全進入

產品傾斜至15度時,垂直滴水不會對產品造成損壞

滴水量為 3.0±0.5 mm/min

持續時間:4 x 2.5 min(共10 min)

3 防護2.5mm直徑和更大的固體外來體探測

器,球體直徑為2.5mm,不應完全進入

防淋水,當外殼的垂直面在60度範圍內淋水,

所噴灑的水侵入無有害影響。

4 防護1.0mm直徑和更大的固體外來體探

測器,球體直徑為1.0mm,不應完全進入

防濺水,向外殼各方向濺水無有害影響。
5 防護灰塵 不可能完全阻止灰塵進入,但灰

塵進入的數量不會對設備造成傷害

防噴水,向外殼各方向噴水無有害影響。

(持續至少3分鐘的低壓噴水)

6 灰塵封閉 櫃體內在20毫巴的低壓時不應

進入灰塵

防強烈噴水,向外殼各方向強烈噴水無有害影響。

(防持續至少3分鐘的大量噴水)

7 NA 防短時浸水影響,浸入規定壓力的水中經規定時間後,外殼進水量不致達有害程度。
8 NA 防持續浸水影響,按生產廠和用戶雙方同意的條件(應比特徵數位7時嚴酷)持續潛水後,外殼進水量不致達有害程度。
9 NA 防高溫高壓噴水的影響。向外殼各方向噴高溫/高壓水無有害影響。
IP等級舉例說明:

IPX2 表示不考慮防塵等級,滿足2等級的防水等級

IP2X 表示不考慮防水等級,滿足2等級的防塵等級

IP21 標示滿足2等級的防塵等級,滿足1等級的防水等級。

眾所周知,防水對於電氣產品結構設計及製造來講,是具有一定挑戰的。對於電源產品,從設計及製造端考量,防水的關鍵在於電源外觀件組合位置的密封性及製造品質的穩定性。
以下圖電源外觀件組裝狀況分析,以下四個位置最為關鍵:

為確保上述位置的密封性,APD 亞源設計及製造通過運用 DFSS 的科學設計指導及 DOE 的科學試驗方法,經過深入研究及驗證,設計開發出可靠的產品結構及品質穩定的製造方法,基於完善的品質管控體系,從而保證了整體產品的防水性能,在此過程中,APD 亞源也獲得了不同結構的專利設計認可。

 

No. 位置 防水設計難點 APD 亞源防水設計方案
1 LED燈孔位置 1. LED面板塑性變形;

2. LED與CASE之間配合間隙過大/過小;

1. 特殊的LED結構(APD 亞源專利);

2. 利用DFSS工具找到最佳化設計方案;

3. 完善的設計規範作為指導。

2 Case美工縫結合面 1. 超聲結構容積率不足;

2. 防水面不在同一水平面;

3. 防水面為不連續結構.

4. 需考量超音波壓合美工縫公差;

1. 超音線結構的特殊設計;

2. 科學計算容積率範圍,定義合理的公差,確保結合緊密的同時,不會有溢膠的問題。

3. 利用DOE工具找到關鍵因數,對關鍵因數進行管控,確保量產一致性。

3 AC插座位置 1. AC插座尺寸公差;

2. 需考量超音波壓合美工縫公差。

1. 特殊的機構設計,確保密封效果;

2. 利用DOE工具找到關鍵因數,對關鍵因數進行管控,確保量產一致性。

4 輸出線材SR位置 1. SR與CASE之間的配合間隙;

2. SR壓合溢膠;

3. 需考量超音波壓合美工縫公差。

1. 特殊的結構設計,兼顧結合緊密性與溢膠的問題

2. 合理的參數管控,兼顧材料彈性及線材搖擺性能。

 

需要特別注意的是,若產品密封做得太好,內部水汽或氣體不容易釋放,也會產生類似如電源鼓包等一系列問題,對此,APD 亞源以多年的經驗和醫療電源解決方案,在確保產品在符合防水設計要求的同時,可有效避免因此產生的其他負面影響,為您提供最可靠的防水設計醫療電源。

APD 亞源防水測試專用設備