Hiện nay, thành phần điện tử công suất đang góp phần nâng cao độ tin cậy và khả năng vận hành an toàn trong các thiết bị y tế. Tuy vậy, các yêu cầu về việc giảm nhiễu điện từ EMI vẫn đang là một thách thức lớn trong việc thiết kế điện tử công suất trong các thiết bị y tế. Bài viết này phân tích các yếu tố tác động đến hệ thống điện tử công suất trong thiết bị y tế và những giải pháp giúp nâng cao độ tin cậy.

Vai trò của điện tử công suất trong các thiết bị y tế

Trong các bệnh viện, các thiết bị y tế đóng vai trò vô cùng quan trọng, chúng dùng để chuẩn đoán, điều trị và theo dõi sức khỏe cho bệnh nhân. Chính vì vậy, việc thiết kế và vận hành các thiết bị này thường yêu cầu mức độ tin cậy cao để gây ra ít tác động tiêu cực đến tính mạng của con người, đồng thời nhằm đưa ra các can thiệp y tế một cách kịp thời. Cụ thể, một số các thiết bị cần phải hoạt động liên tục như máy tim phổi, máy thở hay máy theo dõi nhịp tim có thể gây ra hậu quả nghiêm trọng nếu chúng gặp sự cố trong quá trình vận hành.

Bên cạnh việc đảm bảo vận hành hiệu quả, nhiễu điện từ cũng là một trong những yếu tố then chốt trong quá trình thiết kế các thiết bị y tế. Điều này là do nhiễu điện từ ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất của thiết bị và còn ảnh hưởng đến các thiết bị xung quanh nó. Nếu tín hiệu của một thiết bị bị nhiễu, nó sẽ đưa ra kết quả chuẩn đoán sai từ đó ảnh hưởng trực tiếp tới bệnh nhân. Chính vì vậy, tăng độ chính xác và giảm nhiễu được xem hai yếu tố ưu tiên hàng đầu trong việc thiết kế tối ưu hóa mạch điện trong các thiết bị y tế.

Các yếu tố tác đông đến quá trình thiết kế điện tử công suất

Trong quá trình thiết điện tử công suất, các kỹ sư thường áp dụng nhiều giải pháp khác nhau để nâng cao độ tin cậy trong các thiết bị y tế. Một số giải pháp thường được áp dụng nhiều hiện nay là sử dụng linh kiện chất lượng cao và thiết kế các mạch dự phòng. Các giải pháp này được phân tích cụ thể như sau:

• Sử dụng linh kiện chất lượng cao: Để nâng cao độ tin cậy, các kỹ sư cần lựa chọn các linh kiện đáp ứng được các tiêu chuẩn cao để tránh các sự cố hỏng hóc trong quá trình hoạt động. Ngoài ra, việc sử dụng các linh kiện chất lượng cũng góp phần tăng cường độ bền và nâng cao hiệu suất cho thiết bị.
• Thiết kế mạch dự phòng: Bên cạnh sử dụng các linh kiện có chất lượng cao, việc thiết kế các mạch dự phòng cũng được áp dụng rộng rãi. Mạch dự phòng có thể giúp thiết bị hoạt động một cách liên tục nếu một linh kiện trong thiết bị gặp sự cố. Vì vậy, việc sử dụng mạch dự phòng giúp ngăn ngừa các sự cố xảy ra trong quá trình hoạt động của thiết bị, từ đó tăng cường độ tin cậy và chất lượng của sản phẩm.

Đồng thời, việc giảm thiểu nhiễu EMI cũng đang là một trong những thách thức lớn nhất trong thiết bị y tế. Để giải quyết vấn đề này, các kỹ sư thường sử dụng các phương pháp chính như cách ly điện, lắp đặt bộ lọc và thiết kế mạch in PCB. Trong đó, việc cách ly điện giúp ngăn chặn việc truyền tải tín hiệu không mong muốn giữa các phần của hệ thống. Trong khi việc lắp đặt các bộ lọc EMI sẽ góp phần loại bỏ các tín hiệu không cần thiết từ đó đảm bảo sẽ chỉ có các tín hiệu chính xác được truyền qua. Đối với việc thiết kế mạch in PCB, đây đang được coi là một phương pháp phù hợp để giảm thiểu nhiễu, tuy nhiên nó cũng yêu cầu các kỹ sư vận hành có sự am hiểu sâu sắc về các phương pháp thiết kế và nguyên lý hoạt động.

Các thách thức trong quá trình thiết kế điện tử công suất

Trong quá trình thiết kế điện tử công suất, giảm thiểu đồng thời kích thước và chi phí sản xuất là những thách thức lớn cho các kỹ sư. Xu thế phát triển không ngừng của các loại hình công nghệ đã đặt ra những yêu cầu về giảm kích thước mà vẫn đảm bảo hiệu suất trong các thiết bị y tế. Điều này đòi hỏi các kỹ sư phải sử dụng các công nghệ tích hợp nhằm gộp các chức năng vào một mạch duy nhất từ đó đảm bảo giảm kích thước mà không giảm hiệu suất của thiết bị. Bên cạnh đó, việc tối thiểu chi phí sản xuất cũng là một trong những yếu tố quan trọng trong quá trình thiết kế điện tử công suất. Chính vì vậy, các kỹ sư cần phải cân nhắc kỹ lưỡng việc đánh đổi giữa chi phí sản xuất và độ tin cậy của sản phẩm để đưa ra các giải pháp hợp lý.

Xu hướng phát triển của điện tử công suất trong tương lai

Trong thời gian tới, hệ thống điện tử công suất trong các thiết bị y tế sẽ ngày càng phát triển, đặc biệt là sự nổi lên của điện tử công suất trong lĩnh vực năng lượng tái tạo. Điều này đòi hỏi các kỹ sư phải luôn sáng tạo và linh hoạt trong việc đáp ứng các nhu cầu ngày càng cao của các thiết bị y tế. Ngoài ra, các thiết bị y tế ngày nay cũng đang được áp dụng những công nghệ mới như trí tuệ nhân tạo để tăng cường khả năng phân tích và đưa ra quyết định, từ đó nâng cao độ tin cậy và hiệu suất của chúng. Việc ứng dụng các công nghệ này cũng sẽ mang lại lợi ích bền vững cho hệ thống nhờ khả năng phục hồi và thích nghi tự động của các thiết bị.

Kết luận

Nhìn chung, hệ thống điện tử công suất trong các thiết bị y tế là một loại hình công nghệ đem lại những phát triển to lón đối với sức khỏe và chất lượng cuộc sống của mỗi con người. Chính vậy, các kỹ sư cần phải thiết kế các thiết bị y tế này một cách rất cẩn thận và tỉ mỉ, dung hòa giữa độ tin cậy cao và nhiễu EMI thấp. Trong thời đại công nghệ 4.0, hệ thống điện tử công suất trong các thiết bị y tế sẽ ngày càng được phát triển, điều này sẽ góp phần trong việc bảo vệ sức khỏe con người, đồng thời cải thiện chất lượng cuộc sống của hàng tỷ người dân trên toàn thế giới.