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中频电疗仪电气安全及电磁兼容整改研究

2023-09-12谢莉凤陈宁刘鹏举

中国医疗器械信息 2023年15期
关键词:电流设备检测

谢莉凤 陈宁 刘鹏举

1 湖南省药品检验检测研究院 (湖南 长沙 410014)

2 湖南省计量检测研究院 (湖南长沙 410014)

内容提要: 中频电疗仪为临床常用的治疗仪,由连接线、主机及电极板构成,其以频率在1~100kHz电流(包括脉冲波、正弦波、调制波电流)利用电极进行能量输出,在电场作用下生成热效应,进而起到治疗作用。但临床使用中易因器械不合格而无法达到治疗效果。为此,采取仪器检测方式对12家生产企业及产品进行现场走访调查,分析电气安全及电磁兼容存在问题,并提出整改措施,从而为相关工作者提供参考。

疾病的预防、诊断、治疗与康复是人类与疾病斗争的四个阶段。在医学生物工程学的不断发展下,基于最新科研成果研制的现代化医疗设备不断推陈出新,各种新型医疗设备在临床医学各个领域中占据重要地位。而中频电疗仪作为适用于慢急性颈腰椎病、中风偏瘫等疾病治疗的常用仪器设备,其安全性、有效性备受关注,直接关系到患者的身体健康与生命安全。因此,在中频电疗仪使用中,必须结合实际情况检测其电气安全,实现电磁兼容整改,从而提高中频电疗仪质量,满足人们治疗需求。

1.中频电疗仪概述

中频电疗仪是使用频率在1~100kHz电流,包括脉冲波、正弦波、调制波电流,将其作用于人肌体的康复、治疗仪器,利用电极进行能量输出,将人体患处置于电极之间,即可在电场作用下,振动各自位置的肌体离子与分子,互相摩擦生成热效应,保证患者深层与表面组织均匀受热,进而起到治疗作用[1]。在一定频率内,人体组织阻抗和频率为反比,即人体组织对中频电流阻抗相比低频电流阻抗更低,所以中频电流能够达到人体组织更深部位,不会让皮肤感到不舒适[2]。加上中频电流自身具备治疗作用,涵盖中频电疗各种疗法,进入人体深处组织,不会强烈刺激感受器与皮神经,初期仅有搓动感,加大电流才有针刺感,且电流越大,针刺感越强。但是,持续通电后,针刺感逐渐减弱,仅大强度电流方会产生不舒服束缚感。

中频电疗仪通过模拟传统中医针灸,以中央处理器控制脉冲电流,具体作用功效如下:①促进炎症吸收与血液循环,能够止痛,治疗各种急慢性扭挫伤、筋膜炎、肌肉劳损、颈腰椎病、神经炎、肩周炎、退行性疾病及关节损伤等;②刺激肌肉神经,增强肌力,能够治疗脊髓炎、中风偏瘫,或脊髓损伤造成的周围性面瘫、截瘫等,也能治疗尿潴留、废用性肌肉萎缩,不完全肠梗阻、功能性便秘;③松懈粘连、软化疤痕,能够治疗关节粘连挛缩、疤痕增生、血肿机化。

2.中频电疗仪电气安全及电磁兼容检测

空气放电及±6、±4、±2kV下接触放电电平[4];④浪涌项目,检测中频电疗仪在±2、±1、±0.5kV下线对地及±1、±0.5kV下线对线电平;⑤电快速瞬变脉冲群项,检测中频电疗仪在±2kV下电源线电平。

2.1.3 检测标准

中频电疗仪电气安全与电磁兼容检测中,严格按照相关检测标准规范检测行为,保证结果准确有效。标准见表1。

表1 .中频电疗仪检测标准

2.1.4 检测条件

以正常治疗仪工作条件为主进行检测,环境温度是5°C~40°C,大气压力86~106kPa,相对湿度≤80%,电源以与交流电压是220V±10%,频率为50Hz±10%[5]。电磁兼容测试中,选择中频电疗仪样品在工作模式下开展试验,具体如下:抗扰度测试时,以典型电流输出模式实现样品连续输出;发射测试中,以最大电流输出模式,实现样品连续输出。

2.1 方法内容

2.1.1 检测方法

采取仪器检测方式,对生产企业进行现场走访,提出改进意见。

2.1.2 检测内容

中频电疗仪电气安全检测中,立足于医疗器械不良事件风险评估,选择以下测试指标:①BF(带有F型的B型设备,允许电流泄露值增加外架分压电流试验)、CF(允许泄露电流值与F型设备上,电机防护相比BF型更高)、B型(具备特定程度点击防护设备)应用部分[3];②电源电压波动,变化率<5%;③仪表与控制器件准确性;④外部标记,要求标记与文字准确、清晰、牢固;⑤输出参数限制,电流变化率在5%以内;⑥防护罩与外壳,表面整洁光亮,色泽聚云,无毛刺、裂纹与划痕;⑦功能接地、保护接地与电位均衡,绝缘电阻要求>10MΩ;⑧患者辅助电流与连续漏电流,最大输出电流超过50A,电流输出极限在100A以内,允许偏差值±10%。

中频电疗仪电磁兼容检测方面,选择5项检测项目,具体如下:①传导发射项目,测试端子骚扰电压,测试1组A类点评;②辐射发射项,检测电磁辐射骚扰测试1组A类点评;③静电放电项,检测中频电疗仪在±8、±4、±2kV下

3.中频电疗仪电气安全与电磁兼容检测结果及整改措施

3.1 检测结果

笔者对13个常见的中频电疗仪故障项目进行检测,仅1家产品全部合格,其余样品均有不合格情况,见表2。

表2 .中频电疗仪电气安全与电磁兼容检测结果(n=12)

3.1.1 电气安全结果

在12家企业中,全部满足BF、CF、B型应用部分、电源电压波动、输出参数限制、防护罩与外壳、患者辅助电流与连续漏电流的检测要求。其中,6家企业外部标记存在模糊不清、不齐的情况,合格率仅为50.00%,其次是仪表与控制器件准确性与功能接地、保护接地与电位均衡,均为2家检测不合格,合格率是83.33%,表明企业对于外部标记重视度不高,未能在设备生产后对其标记进行整体检查。

3.1.2 电气兼容结果

在12家企业中,电磁兼容检测项目存在一定问题,仅浪涌项检测全部合格,其余传导发射项、辐射发射项、静电放电项、电快速瞬变脉冲群项均出现不同程度的失误。其中,静电放电项检测不合格率最高,合格率仅33.33%,其次是传导发射项与电快速瞬变脉冲群项,合格率分别是75.00%与58.33%,最后是辐射发射项,合格率是75.00%。

3.2 整改方案

中频电疗仪我国生产多年,对于不符合要求设备应当进行电磁兼容整改,以提高产品稳定性,减少使用风险。根据不合格项目整改方案如下:

3.2.1 仪表与控制器件准确性

在仪表与控制器件显示不准确情况,通过正确矫正仪表方式,保证将频率输出数据显示出来,并控制仪表与控制器件质量,如果出现瑕疵则将其剔除,保证生产之初中频电流仪稳定性。

3.2.2 外部标记

中频电疗仪外部标记为保证准确显示出仪器,制定《生产现场设施规范化管理》与《设备管理办法》,将系统、参数标识出来,由生产部门进行检验,发现缺损则进行处理,保证各标识涵盖分断速度、电压值、分断能力类型、电流值等数据[6]。

3.2.3 功能接地、保护接地与电位均衡

中频电疗仪将电力系统集中,以特殊设备和大地连接,利用变压器中性线或中性点接地,零线使用铜芯绝缘线。注意接线端子不能与其他接地系统连接(包括屏蔽接地、直流接地、防静电接地等),不能外露,保证中频电疗仪不会出现放电、漏电情况,提高治疗安全性。

3.2.4 传导发射项

传导发射不合格情况,可在中频电疗仪内增加晶振源与通信隔离模块,加强滤波与屏蔽,或是在晶振管脚位置添加磁珠滤波。

3.2.5 辐射发射项

中频电疗仪对控制电路需合理设计,应用屏蔽滤波技术,增加磁屏蔽与高频滤波屏蔽,将其安装于变压器输出电路旁;输出线与电源线处理中,则对于应用输出与网电输出端优化开关电源电路,增设滤波磁环,能够在导线上抑制高频信号传导;晶振外壳接地屏蔽,将屏蔽罩连接地线,能够屏蔽辐射发射,进而提高屏蔽效果。

3.2.6 静电放电项

中频电疗仪提高外壳与电源接地性,去掉螺孔绝缘漆,对螺钉松紧度与接地情况全面检查,改进外壳接地效果;对于电源金属螺钉,则优化电源开关接地效果,主机与按键螺丝实现对地接地;电源输入端与输出端增设滤波器与滤波磁环;提高复位电路抗干扰性,增加复位电容容量。

3.2.7 电快速瞬变脉冲群项

中频电疗仪需优化设计瞬态抑制电路;保证设备接地良好,在电源部分增色滤波器与磁环,内部安装脉冲群抑制器,使其能够抵抗内外接干扰,不会受到磁场、信号等其他环节影响,保证脉冲输出稳定安全。

3.3 整改效果

该专项复检中,针对调查检测中11家不合格企业及产品进行检查,复检不合格项目,以结果而言,整改合格率是100%,电气安全及电磁兼容均符合仪器使用要求,提高产品安全性。

4.中频电疗仪实际使用的建议

在中频电疗仪使用中,仍需对其使用方法进行关注,否则即便对其电气安全与电磁兼容进行整改,仍无法达到治疗效果。

4.1 使用问题

4.1.1 环境因素

在中频电疗仪使用中,环境对其应用效果具有一定影响,容易出现使用电源不稳定、运行故障、未能良好接地、未经许可干预设备、强磁场、移动电话或其他设备干扰、静电放电等,均会可能导致患者遭受电击,或是出现停机情况。

4.1.2 软硬件因素

中频电疗仪应用中,软件与硬件错误会造成停机情况,或是电击、灼伤患者,引发不良医疗事件,无法达到预期治疗效果。具体如下:①错误警报,可能是警报电路故障、检测电路故障或是控制芯片死机;②显示数值错误,可能是数据线短路或断路,或显示屏损坏;③设定按键不准确或失灵,可能是案件虚接或老化;④电流瞬间激增,无输出电流控制措施;⑤工作数据不准确,可能为数据线虚接或线路老化;⑥开机后仪器未出现状态自检提示;⑦连接线接触不良或断裂、回路开路无提示警报;⑧软件系统对于操作者的应用信息未能进行核对;⑨软件死机状态下,未能对中频电疗仪输出自动中断,缺少报警提示功能。

4.1.3 操作因素

在中频电疗仪使用中,操作者如果出现操作步骤失误,将会导致患者遭受电击伤害,或是治疗无作用情况。具体原因如下:①在于使用者未能根据说明书要求进行开关机、电击等步骤治疗;②医疗过程中,液体对键盘与机器将会造成侵蚀,其渗透至内部元器件与主板中,造成短路,导致无法正常使用或开机;③电极板和皮肤接触不良,将会灼伤患者,主要是接触位置单位面积电流过大造成灼伤;④电机板老化,使用者未能及时更换损坏、老化的电极板,烫伤患者。

4.2 优化建议

中频电疗仪使用中,为减少发生医疗器械不良事件发生率,对生产企业提出一定建议:①产品设计。中频电疗仪设计中,应当根据产品标准要求,合理使用屏蔽滤波技术、控制电路、瞬态抑制电路、接地等设计。对于产品特殊过程及关键工序,如果产生工艺变更,必须对其工艺进行验证,做好产品设计的测量、监视工作,进行记录,经过技术负责人及领导批准后,统一发放至生产人员,保证设计有效性。②生产质检。在生产过程中,要求采购部门加强对元器件质量的重视,严格检查生产工序、生产环节等,保证检验设备、生产设备满足产品检验、生产需求。并且,对其设备每年检查1次,3个月进行1次保养,做好检查与保养记录,如果变更检验及生产设备,必须经过批准,对新购设备也要进行检定,合格后方能投入使用。而产品生产人员,对其进行培训,培训内容包括生产工艺、生产流程、检验标准等,做到每年2次技能培训。③产品说明。产品应当完善说明书,明确提示产品操作规范、性能指标、使用禁忌、注意事项等;确定连接线与电极板更换频率、标准、可能产生不良事件及处理方案;建议每台仪器附近设置操作指南,便于操作者观看,起到提示与警示作用,保证使用安全性。此外,对于仪器操作者为其进行培训宣传,强调注意事项、操作规范等,定期回访用户,收集产品信息,为后续设计生产提供参考。

5.小结

中频电疗也称为无针针灸,通过刺激方式,采取中频电流模拟压、挤、推、拿等,通过电极板将其转换成磁与热,刺激人体局部,达到消炎、阵痛、改善血液循环效果。但是,中频电疗仪对其进行检测中,发现存在仪表与控制器件准确性、外部标记、功能接地、保护接地与电位均衡、传导发射项、辐射发射项、静电放电项、电快速瞬变脉冲群项不合格情况,对其进行整改,并根据后续使用问题提出建议,从而提高中频电疗仪治疗效果。

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