เครื่องกระตุกหัวใจด้วยไฟฟ้า (Defibrillator) ทำหน้าที่จ่ายกระแสไฟฟ้าให้หัวใจเพื่อให้หัวใจกลับมาเต้นเป็นจังหวะปรกติ ในการใช้งานจะวางขั้วไฟฟ้าขั้วหนึ่งไว้ที่ใต้กระดูกไหปลาร้าข้างขวาและอีกขั้วหนึ่งไว้ที่ใต้ราวนมซ้ายด้านข้างลำตัว โดยให้เส้นทางการไหลองกระแสไฟฟ้าจากขั้วหนึ่งไปยังอีกขั้วหนึ่งนั้นไหลผ่านหัวใจ
รูปที่ ๑ ข้างล่างเป็นวงจรไฟฟ้าของเครื่องกระตุกหัวใจด้วยไฟฟ้า การทำงานเริ่มจากการประจุไฟให้กับตัวเก็บประจุ (capacitor) โดยไฟฟ้ากระแสสลับจากแหล่งจ่ายจะถูกเพิ่มความต่างศักย์ให้สูงขึ้น (ด้วย Step-up transformer) และแปลงเป็นไฟกระแสตรง (ด้วย Rectifier) ในช่วงเวลานี้ตัวสวิตช์จะอยู่ทางด้าน Charging circuit (ด้านซ้าย)
เมื่อต้องการกระตุกหัวใจ ตัวสวิตช์จะถูกเปลี่ยนมาอยู่ทางด้าน Patient circuit (ด้านขวา) เมื่อผู้ใช้งานกดสวิตช์ที่ตัว Paddles ตัวเก็บประจุจะคายประจุไฟฟ้าที่สะสมเอาไว้ออกมา แต่เพื่อไม่ให้การคายประจุเกิดเร็วเกินไป (เพราะต้องการให้มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านนานช่วงเวลาหนึ่ง) เลยต้องมีการติดตั้งขดลวดเหนี่ยวนำ (Inductor) เพื่อสร้างแรงเคลื่อนไฟฟ้าต่อต้านการไหลของประจุไฟฟ้าที่ตัวเก็บประจุคายออกมา ทำให้ระยะเวลาที่ตัวเก็บประจุคายประจุออกมาจนหมดนั้นเพิ่มขึ้น
สาเหตุที่ต้องใช้ตัวเก็บประจุในการจ่ายไฟก็เพราะตัวเก็บประจุสามารถจ่ายกระแสไฟฟ้าออกมาได้มากในเวลาอันสั้น แต่เพื่อให้ปริมาณประจุไฟฟ้าที่ตัวเก็บประจุเก็บไว้ได้นั้นมีมากพอ จึงต้องใช้ความต่างศักย์ที่สูงในการประจุไฟให้กับตัวเก็บประจุ ตัวเก็บประจุที่ใช้ในงานนี้เป็นชนิดที่เรียกว่า "Pulse Discharge Capacitor" รูปที่ ๒ เป็นหน้าเว็บของบริษัทผู้ผลิต Pulse Discharge Capacitor บริษัทหนึ่ง ที่สามารถผลิตตัวเก็บประจุชนิดนี้ที่รองรับไฟฟ้า 100 kV ได้
รูปที่ ๓ คุณลักษณะของ Pulse Discharge Capacitor
Pulse discharge capacitor เป็นตัวเก็บประจุที่ได้รับการออกแบบมาให้สามารถรองรับวงรอบการประจุไฟ/คายประจุ (charging/discharging) ด้วยพลังงานที่สูงและความต่างศักย์ที่สูงหลายครั้ง และสามารถจ่ายพลังงานที่กักเก็บเอาไว้เป็นจำนวนมานั้นออกมาในช่วงเวลาสั้น ๆ
ตรงนี้มีคำศัพท์ ๒ คำเกี่ยวกับตัวเก็บประจุที่ต้องขอบันทึกเอาไว้หน่อย คำแรกคือ "Energy density" คือพลังงานที่ตัวเก็บประจุสามารถสะสมเอาไว้ได้ ค่านี้ยิ่งสูงก็แสดงว่าตัวเก็บประจุนั้นกักเก็บพลังงานได้สูง คำที่สองคือ "Power density" คืออัตราการปลดปล่อยพลังงานของตัวเก็บประจุ ถ้าปลดปล่อยออกมาได้รวดเร็วในเวลาอันสั้น ค่านี้ก็จะสูง ดังนั้นตัวเก็บประจุที่มี Energy density สูงก็ไม่จำเป็นต้องมีค่า Power density สูงตาม
ตัวเก็บประจุที่สามารถกักเก็บพลังงานได้สูงมีโอกาสที่จะเป็นสินค้าที่ใช้ได้สองทาง ถ้ามีคุณลักษณะเข้าข่ายหัวข้อ 3A001.e.2 (รูปที่ ๔) หรือ 3A201.a (รูปที่ ๕) ดังนั้นถ้าเอาตัวอย่างคุณลักษณะตัวเก็บประจุที่แสดงไว้ในรูปที่ ๓ มาพิจารณา ก็จะเห็นว่ามันมีโอกาสที่จะเข้าข่ายหัวข้อใดหัวข้อหนึ่ง
ดังนั้นถ้าตัวเก็บประจุที่ใช้กับเครื่องกระตุกหัวใจด้วยไฟฟ้ามีคุณสมบัติเป็นสินค้า DUI มันก็จะทำให้เครื่องกระตุกหัวใจด้วยไฟฟ้าเครื่องนั้นเป็นสินค้า DUI ไปด้วย
เอกสารเรื่อง "Dual-Use Legislation and MLCCs : Application Note" จัดทำโดย knowlescapacitor.com (ดาวน์โหลดได้ที่ https://info.knowlescapacitors.com/hubfs/DualUseLegislation_App%20Note.pdf - รูปที่ ๖ - ๑๐) ได้กล่าวถึงปัญหาตรงข้อนี้ โดยในหน้าที่ ๓ ของเอกสาร (รูปที่ ๘ ในกรอบสีแดง) ได้ระบุเจาะจงไปที่หัวข้อ 3A201.a.2 เพราะกำหนดค่า ความต่างศักย์ (voltage), ความสามารถในการกักเก็บประจุ (capacitance) ไว้ต่ำสุดเมื่อเทียบกับหัวข้ออื่น แต่ก็กำหนดค่าการเหนี่ยวนำแบบอนุกรม (series inductance) ไว้ต่ำกว่าค่าอื่นด้วย ค่าการเหนี่ยวนำนี้เพิ่มขึ้นตามความยาวของสายไฟที่ใช้ในการต่อขั้วไฟฟ้า ยิ่งสายไฟยาว ค่านี้ก็จะเพิ่มสูงขึ้น และความยาวของสายไฟนี้ก็ก่อให้เกิดปัญหาในการตีความว่าตัวเก็บประจุดังกล่าวมีคุณสมบัติเป็นสินค่าที่ใช้ได้สองทางหรือไม่
ประเด็นเรื่องขั้วต่อสายไฟนี้ถูกกล่าวไว้ในหน้าที่ ๔ (รูปที่ ๙ ในกรอบสีแดง) กล่าวคือตัวเก็บประจุนั้นประกอบด้วยส่วนที่ทำหน้าที่เก็บประจุ และขั้วต่อที่ทำหน้าที่ต่อส่วนที่ทำหน้าที่เก็บประจุกับวงจรไฟฟ้า ซึ่งรูปแบบของขั้วต่อนี้ทางผู้ผลิตสามารถปรับเปลี่ยนให้เป็นไปตามความต้องการของผู้ใช้ได้ เช่นตัวเก็บประจุที่มีสายไฟต่อออกมายาว 1 - 1.5 นิ้ว (25 - 37 มิลลิเมตร) และตัวสายไฟนี้ก็มีค่าการเหนี่ยวนำในตัวของมันเอง ดังนั้นถ้าวัดค่าการเหนี่ยวนำที่ปลายสายไฟก็อาจทำให้ค่าการเหนี่ยวนำรวมนั้นสูงเกินกว่า 10 nH (นาโนเฮนรี) ตัวเก็บประจุตัวนี้ก็จะไม่เป็นสินค้าที่ใช้ได้สองทาง เพราะมีคุณสมบัติไม่ตรงกับข้อกำหนดในหัวข้อ 3A201.a.2 ทุกข้อ
แต่ถ้าไปวัดตรงบริเวณขั้วต่อสายด้านตัวเก็บประจุ ก็มีสิทธิจะพบว่าค่าการเหนี่ยวนำรวมนั้นต่ำกว่า 10 nH ได้ ซึ่งจะทำให้ตัวเก็บประจุตัวนี้เป็นสินค้าควบคุมตามหัวข้อ 3A201.a.2
หน้าที่ ๔ ของบทความ (รูปที่ ๙) ก็ยังให้ประเด็นที่น่าสนใจคือ ในกรณีที่ตัวเก็บประจุนั้นสามารถทำงานกับความต่างศักย์ที่สูงกว่า 750 V ได้ แต่เมื่อนำไปประยุกต์ใช้งานกับอุปกรณ์ที่ใช้ความต่างศักย์ในการประจุไฟให้กับตัวเก็บประจุนั้นไม่เกิน 750 Vซึ่งทำให้ปริมาณประจุที่เก็บได้นั้นต่ำกว่า 0.25 μF (ไมโครฟารัด) ก็จะทำให้อุปกรณ์ที่มีตัวเก็บประจุนั้นไม่กลายเป็นสินค้าควบคุม ก็อาจทำให้ถูกมองได้ว่าเป็นความพยายามที่จะหลีกเลี่ยงข้อกำหนด
ปัญหาเรื่องค่าการเหนี่ยวนำของตัวเก็บประจุเคยเล่าไว้ครั้งหนึ่งในเรื่อง "การวินิจฉัยการเข้าข่ายสินค้าที่ใช้ได้สองทางตัวอย่างที่ ๑ ตัวเก็บประจุ(Capacitor)" เมื่อวันพุธที่ ๑๒ พฤษภาคม พ.ศ. ๒๕๖๔
(หมายเหตุ : ค่าพลังงานของตัวเก็บประจุคำนวณได้จากสมการ (CV2)/2 เมื่อ C คือปริมาณประจุที่กักเก็บได้ และ V คือความต่างศักย์)
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น