【医疗电源】防水需求的挑战与应对

随着医疗产品家用化的快速普及,医疗产品的应用环境也变得越来越复杂。比如呼吸机,湿化仪等,逐渐进入居民家庭。在其本身应用在空气湿度相对较高的状况下,可能偶尔还会发生不经意被水溅到、淋到等状况。而对于为医疗设备供电的电源产品,除了要为设备提供电能供应之外,还需具备一定的防水能力,才能保证使用者及内部电气设备的安全。故做为医疗电源产品的一个重要可靠性指标—- IPX2  的防水性能就开始被关注。

参考国际电工委员会 IEC 60529 相关定义,防护等级以 IPXX 的格式表示,IP 是 Ingress Protection 的缩写,IPXX 是针对电气设备外壳对异物侵入的防护能力的定义。 IP 等级中的 XX 为两位阿拉伯数字,第一位表示对固体的防护等级,第二位表示对液体的防护等级。固体防护等级(防尘等级)有7个等级,用 0-6 表示;液体防护等级(防水等级)有 10 个等级,用 0-9 表示,详见下表:

数字 第一位数字-防尘 第二位数字-防水
0 没有防护 没有防护
1 防护 50 mm 直径和更大的固体外来体探测器,球体直径为 50 mm,不应完全进入 垂直落下的水滴不应引起损害

滴水量为 1.0±0.5 mm/min 持续时间:10 min

2 防护 12.5 mm 直径和更大的固体外来体探

测器,球体直径为 12.5 mm,不应完全进入

产品倾斜至 15 度时,垂直滴水不会对产品造成损坏

滴水量为 3.0±0.5 mm/min

持续时间:4 x 2.5 min(共 10 min)

3 防护 2.5 mm 直径和更大的固体外来体探测

器,球体直径为 2.5 mm,不应完全进入

防淋水,当外壳的垂直面在 60 度范围内淋水,

所喷洒的水侵入无有害影响。

4 防护 1.0mm 直径和更大的固体外来体探

测器,球体直径为 1.0mm,不应完全进入

防溅水,向外壳各方向溅水无有害影响。
5 防护灰尘 不可能完全阻止灰尘进入,但灰

尘进入的数量不会对设备造成伤害

防喷水,向外壳各方向喷水无有害影响。

(持续至少 3 分钟的低压喷水)

6 灰尘封闭 柜体内在 20 毫巴的低压时不应

进入灰尘

防强烈喷水,向外壳各方向强烈喷水无有害影响。

(防持续至少 3 分钟的大量喷水)

7 NA 防短时浸水影响,浸入规定压力的水中经规定时间后,外壳进水量不致达有害程度。
8 NA 防持续浸水影响,按生产厂和用户双方同意的条件(应比特征数字7时严酷)持续潜水后,外壳进水量不致达有害程度。
9 NA 防高温高压喷水的影响。向外壳各方向喷高温/高压水无有害影响。
IP 等级举例说明:

IPX2 表示不考虑防尘等级,满足2等级的防水等级

IP2X 表示不考虑防水等级,满足2等级的防尘等级

IP21 标示满足 2 等级的防尘等级,满足1等级的防水等级。

众所周知,防水对于电气产品结构设计及制造来讲,是具有一定挑战的。对于电源产品,从设计及制造端考量,防水的关键在于电源外观件组合位置的密封性及制造品质的稳定性。以下图电源外观件组装状况分析,重点关注四个位置:

为确保上述位置的密封性,APD 亚源设计及制造通过运用 DFSS 的科学设计指导及 DOE 的科学试验方法,经过深入研究及验证,设计开发出可靠的产品结构及品质稳定的制造方法,基于完善的品质管控体系,从而保证了整体产品的防水性能,在此过程中,APD  亚源也获得了不同结构的专利设计认可。

 

No. 位置 防水设计难点 APD 亚源防水设计方案
1 LED 灯孔位置 1. LED 面板塑性变形;

2. LED 与 CASE 之间配合间隙过大/过小;

1. 特殊的 LED 结构(APD 亚源专利);

2. 利用 DFSS 工具找到最佳化设计方案;

3. 完善的设计规范作为指导。

2 Case 美工缝结合面 1. 超声结构容积率不足;

2. 防水面不在同一水平面;

3. 防水面为不连续结构.

4. 需考量超音波压合美工缝公差;

1. 超音线结构的特殊设计;

2. 科学计算容积率范围,定义合理的公差,确保结合紧密的同时,不会有溢胶的问题。

3. 利用 DOE 工具找到关键因子,对关键因子进行管控,确保量产一致性。

3 AC 插座位置 1. AC插座尺寸公差;

2. 需考量超音波压合美工缝公差。

1. 特殊的机构设计,确保密封效果;

2. 利用DOE工具找到关键因子,对关键因子进行管控,确保量产一致性。

4 输出线材 SR 位置 1. SR与CASE之间的配合间隙;

2. SR压合溢胶;

3. 需考量超音波压合美工缝公差。

1. 特殊的结构设计,兼顾结合紧密性与溢胶的问题

2. 合理的参数管控,兼顾材料弹性及线材摇摆性能。

同时,为了确保产品符合防水设计的要求,APD 亚源构建了标准的试验设备检测能力,以及完善的产品设计/制程/检验规范等,通过有效落实执行,为可靠的产品输出保驾护航。

APD 亚源防水测试专用设备

需要特别注意的是,若产品密封做得太好,内部水汽或气体不容易逃出,也会产生类似如电源鼓包等一系列问题,对此,APD 亚源以多年的医疗电源设计经验和解决方案,在确保产品在符合防水设计要求的同时,可以有效避免因此产生的其他负面影响,为您提供最可靠的防水设计医疗电源。