醫(yī)療設(shè)備中電磁干擾技術(shù)解決方案

醫(yī)療設(shè)備中電磁干擾技術(shù)解決方案所謂電源干擾是指電氣或電子裝置在運作期間，因其電磁波產(chǎn)生的電磁會干擾其本身和其它裝置的正常運作，影響它們的性能，甚至對會對人類的安康產(chǎn)生影響或造成危害，我們稱這些裝置具有電磁干擾性((EMI)o對于電磁干擾，很多人看不見，摸不著，對它感受不深。很多人可能有過類似的經(jīng)受，假設(shè)您正在用固定進展通話，機四周的手機有短信或打進時，您正在通話的聽筒里會聽到一陣陣雜音，引起通話質(zhì)量下降的緣由就是尋常不為很多人重視和生疏的電磁干擾。電磁干擾EMI在我們生活中隨處可見，比方手機對收音機信號的干擾，無線電放射塔對周邊較敏感設(shè)備的影響，如造成電視機畫片不清楚、重影等，更極端的例子還有中心電視臺曾就廣州白云機場四周尋呼·一，電磁干擾造成的影響不勝枚舉，而且它看不見，摸不著、聞不見，……這主要是電子設(shè)備的數(shù)量和種類增加，空間電磁波頻段不斷擴大，使得電磁環(huán)境日益簡單，電子系統(tǒng)受電磁干擾的影響而偏離正常的工作狀態(tài)，甚至癱瘓的情景在各行各業(yè)時有發(fā)生，本篇文章著力爭論電磁干擾對醫(yī)用設(shè)備的影響及對策。醫(yī)療設(shè)備在診斷和治療方面所起的重要作用，使得電磁干擾對其的影響直接關(guān)系到患者的人身安全，目前醫(yī)療設(shè)備小型、高靈敏度和智能化的實現(xiàn)，使它們更易受電磁干擾的影響，特別是那些抗干攏力量差的(即電磁兼容性差的診斷儀器，為醫(yī)生供給了失真的數(shù)據(jù)、波形及圖像等信息，使得醫(yī)生不能做出正確診斷，固然會影響有效的治療，甚至危及人的生命，國際有很多這方面的報道。經(jīng)美國FDA認定的疑為因醫(yī)療器械受電磁干攏引發(fā)的事故;植人心臟起搏器的患者在乘坐搶救車急救過程中，因搶救人員使用雙向無線通訊設(shè)備而導致起博失效。病人監(jiān)護儀受電磁干擾影響，致使病人因檢測不出心律不齊而死亡。設(shè)備的CAT顯示器上過度干擾，醫(yī)務人員難以推斷心率，致使病人無法復蘇。移動對嬰兒暖箱、輸液泵、人工透析器、心臟起博器、心臟除顫裝置產(chǎn)生的干擾，因此美國的醫(yī)院明令制止在有這類設(shè)備的病房使用手機生兒呼吸監(jiān)護儀(生兒呼吸停頓而特地設(shè)計的報警裝置)受調(diào)頻電臺FM放射的干擾調(diào)制波的影響，擾亂了呼吸節(jié)律導致報警失靈。上面的例子僅談了外界的電磁干擾對醫(yī)用設(shè)備的影響，殊不知現(xiàn)代醫(yī)療中使用了各種高頻、射頻放射機(MAI)，其工作時可能作為一EMI干擾源通過不同的藕合途徑向四周傳播出不同頻率范圍和電磁場強度的有用或無用的電磁波，無線電播送通訊業(yè)務和四周其它設(shè)備的工作，且它們在共同的電磁環(huán)境中，還可能受到四周電力、電子設(shè)備，以及醫(yī)療設(shè)備之間干擾。所以很多醫(yī)用設(shè)備既是干擾源又是敏感設(shè)備也就是說它存在干擾和被干擾兩重性，如此以來一個間題值得我們思考，在此簡單的電磁環(huán)境下，醫(yī)療設(shè)備如何到達一個既不受或盡量削減受到其它各種電磁干擾的影響，又能盡量削減對其它設(shè)備或人體的電磁干擾，從而到達一種平衡，電磁兼性就是這樣的一個概念。所謂電磁兼容EMI就是設(shè)備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中能正常工作，且不對該環(huán)境中任何事情構(gòu)成不能忍受的電磁騷擾力量，簡潔地說就是高備或系統(tǒng)在電磁環(huán)境中共存的力量，任何設(shè)備或系統(tǒng)都有應當不受干擾或不干擾其它設(shè)備。為實現(xiàn)在同一電磁環(huán)境中的醫(yī)療設(shè)備或系統(tǒng)在自身工作正常的狀況下，又能到達不阻礙正常的無線電通訊工作，又不干擾四周設(shè)備的正常工作，就須建立一種規(guī)章，既要對設(shè)備或系統(tǒng)的抗干擾力量作出規(guī)定，即設(shè)備的抗干擾度水平不能太低，將放射電平和抗干擾度電平限制在規(guī)定的放射限值和規(guī)定的抗擾度限值內(nèi)，設(shè)備就到達了電磁兼容的目的。任何有源的醫(yī)療電子設(shè)備都會向外輻射電磁場，只不過輻射磁場強大小、頻率不同，場強愈強對外干擾愈強。放射值與抗擾度限值的間隔愈大，則電磁兼容度就愈大，設(shè)備的電磁兼容性愈高。所以限制醫(yī)療設(shè)備的對外放射電平，提高其對電磁環(huán)境的抗擾度力量，兩者兼顧，才能到達設(shè)備與環(huán)境的相互協(xié)調(diào)。隨著醫(yī)療設(shè)備的電磁兼容問題日益突顯，國際上很多國家從法規(guī)上實行了措施對醫(yī)療設(shè)備產(chǎn)品的電磁兼202241日，由國家食品藥品監(jiān)視治理局批準發(fā)了:“YY0505-2022醫(yī)用電氣設(shè)備電磁兼容性要求和試驗行業(yè)標準，經(jīng)過兩年執(zhí)行過渡期，已于202241日起正式執(zhí)行，這就需要我們在醫(yī)療實踐中貫徹這個行業(yè)標準，努力提高醫(yī)療設(shè)備的電磁兼容性，提升設(shè)備的抗干擾力量，將潛在的電磁干擾風險降到最低。從前面我們可以知道，要實現(xiàn)一個有效電磁干擾須具備三個條件，首先要有電磁干擾源，即有人放射，其次要有一個承受器，單有這兩項還缺乏以形成一個有效的電磁干擾，還須具備將兩者系在一起的藕合途徑即傳導途徑，三者缺一不行。對于醫(yī)用設(shè)備和系統(tǒng)而言，既要求它具有不影響無線電播送、電視、無線電通訊等業(yè)務或不影響其它設(shè)備和系統(tǒng)的根本性能，又要求它對電磁干擾有肯定的抗擾度，它的根本性能不受電磁干擾的影響，所謂抗擾度是指裝置設(shè)備或系統(tǒng)面臨電磁騷擾不降低運行性能的力量，這是說明設(shè)備或系統(tǒng)面對電磁干擾不降低性能的一種力量，抗擾度越高，說明它越能承受外界的電磁干擾。電磁騷擾源可分為自然騷擾源和人為騷擾源，自然騷擾源包括地球上各處雷電產(chǎn)生的天電噪聲，太陽黑子爆炸和活動產(chǎn)生的噪聲等，騷擾源由電器或其它用電裝置產(chǎn)生電磁騷擾，本篇所涉及的多為人為騷擾提高敏感設(shè)備的抗擾度是實現(xiàn)電磁兼容的有效手段，醫(yī)療設(shè)備的抗擾度分為7類:(1)靜電放電、{2)射頻輻射、{3)快速舜變脈沖群、}4)浪涌、{5)射頻場感應的傳導、{6)工頻磁場、(7)電壓暫降短時中斷和電壓變化抗擾度，提高這7個方面的抗擾度是提高電磁兼容性的好方法解決電磁兼容問題只需從以上3個要求來著手，掌握干擾源的電磁輻射，抑制電磁干擾的傳播途徑，增加敏感設(shè)備的抗干擾力量，3個要素中只要缺少一個要素，電磁干擾就無法實現(xiàn)。作為一個醫(yī)用設(shè)備的用戶，我們更多的是考慮系統(tǒng)間的電磁兼容性的問題，系統(tǒng)間的兼容性技術(shù)也是通過屏蔽，接地和濾波等技術(shù)實現(xiàn)，只不過實施方法不同。屏蔽技術(shù)系統(tǒng)間的屏蔽是對兩個空間區(qū)域進展金屬隔離，以掌握電場、磁場和電磁波由一個區(qū)域?qū)α硪粎^(qū)域感應和輻射，其目的是隔斷電磁場的r合途徑。它有兩個方面:一是將敏感設(shè)備或系統(tǒng)用屏蔽體包圍起來，防止受外界磁場的干擾。另一方面是將干擾源屏蔽起來，防止干擾磁場向外集中，影響其它的無線設(shè)備或人體。對干擾源和敏感電器進展屏蔽，是利用屏蔽體阻擋高頻電磁場在空間傳播的原理，削減系統(tǒng)間電磁感應的影響，有效提高電磁兼容性能。屏蔽體對來自外部或內(nèi)部的電磁波場有著吸取能量(渦流損耗)，反射能量(電磁波在屏蔽體上的反射)和抵消能量()的作用，到達減弱干擾的功能。當電屏蔽體內(nèi)，防止向外集中。當干擾電磁場頻率較高時，吸取損耗隨頻率上升而增加，反射損耗隨頻率上升而下降宜承受導電良好的金屬材料做屏蔽層，利用高頻干擾電磁場，在屏蔽金屬內(nèi)產(chǎn)生的渦流，形成對外來電磁波的抵消作用。屏蔽體較厚或相對磁導率較大，則屏蔽效能較強，但屏蔽體也不行能無限加厚，為了增加屏蔽效果，可承受雙層屏蔽法。影響屏蔽效果的主要因素為縫隙通風空洞、電源線、信號線等，為到達良好的屏蔽效果，要求每條縫隙都應當是電磁密封的，實踐上我們承受增加縫隙深度，減小縫隙長度，在縫隙中輥人導電襯墊或涂上導電涂料等都是格外有效的方法。通風洞孔也是屏蔽效果好壞的關(guān)鍵點，為提高通風孔洞的屏蔽效能，我們在機械構(gòu)造上實行措施，比方承受圓形孔洞、減小孔洞面積，孔洞上掩蓋金屬絲網(wǎng)，承受屏蔽電纜做信號線和電源線，或在輸入輸出端口上增加濾波器等方式，到達提高屏蔽效果目的。接地技術(shù)電路和用電設(shè)備的接地按功能分為安全接地或信號接地兩方面。安全接地就是承受低阻抗的導體將用電設(shè)備的外殼連接到大地上，使操作使用人員不致因設(shè)備外殼漏電或故障放電而發(fā)生觸電危急，另一種安全接地為防雷接地。信號接地是在系統(tǒng)和設(shè)備中承受低阻抗的導線或地平面為各種電路供給具有共同參考電位的信號返回通路，使流經(jīng)該地線的各電路信號電流互不影響，信號接地的主要目的是為了抑制電:1)屏蔽接地為了防止電路由于寄生電容存在產(chǎn)生干擾、電路輻射電場或?qū)ν饨珉妶雒舾?，必需進展必要的隔離和屏蔽，這些屏蔽的金屬必需接地，(2)濾波器接地，濾波器中一般包含信號線和電源線接地的旁路電容，當濾波器不接地時，這些電容就處于懸浮狀態(tài)，起不到旁路作用，(3)噪聲干擾抑制，對內(nèi)部噪聲和外部干擾的掌握需要設(shè)備或系統(tǒng)上很多點與地相連，從而為干擾信號供給“最低阻抗”通道(4)電位參考地，電路之間信號要正確傳輸須有一個公共電位參考點，這個公共電位參考點就是地，所以相互連接的電路必需接地。信號接地方式有四類，它們是將全部電路按信號特性分類分別接地，形成四個獨立接地系統(tǒng)，每個“地”子系統(tǒng)承受不同接地方式。第一類，敏感信號和小信號地線系統(tǒng)，這些電路工作電平低，信號幅度弱，簡潔受干擾失效或降級，其地線應避開混雜于其他電路中。其次類，不敏感信號和大信號地線系統(tǒng)，這些電路中工作電流大，地線系統(tǒng)電流也大，須與小信號電路的地線分開，否則將通過地線的r合作用對小信號電路造成干擾。第三類，干擾源源設(shè)備的地系統(tǒng)，這類設(shè)備工作時產(chǎn)生火花或沖擊電流等，往往對電子電路產(chǎn)生嚴峻干擾，除要承受屏蔽隔離技術(shù)外，地線須與電子電路分開設(shè)置。第四類，金屬構(gòu)件為防止發(fā)生人身觸電事故，外界電磁場的干擾及摩擦產(chǎn)生靜電等須將機殼接地。(((1MHz》和公共接地面尺寸小的);{>lOMHz)多點混合接地:1MHz-lOMHzor合到信號電路，但是簡潔消滅靜電累積，當電荷到達肯定程度后，會產(chǎn)生靜電放電，變壓器和光電藕器就是典型的浮地。所以醫(yī)院內(nèi)必需有標準完善的接地網(wǎng)，各類接地應自成體系，不行共同一個接地極，建筑中應有獨立的溝通接地網(wǎng)，每個病房不允很多點接地，更不能承受自來水管用接地線。濾波技術(shù)濾波就是利用感性和容件的頻率響應原理，使工作頻率信號通過，同時對其他頻率的非工作信號起衰減作用，提高信噪比，承受濾波網(wǎng)絡，無論是抑制干擾源和消退干擾藕合，或是增加接收設(shè)備的抗干擾力量，都是得力方式，濾波可分低通濾波，高通濾波，帶道濾波和帶阻濾波等種類，在電磁干擾抑制中，常用低通濾波。202241日正式實施YY5050-2022醫(yī)用電設(shè)備電磁兼容要求和試驗的行業(yè)標準中明確要求設(shè)備或系統(tǒng)制造商須向用戶供給外部標識和設(shè)備隨機文件使用，到達電磁兼容要求，所以用戶在設(shè)備到貨驗收安裝時，首先要查看是否帶有射頻放射，試驗連接器處的ESD屬性符號和專用于屏蔽場的標志。依據(jù)使用說明書上有電磁兼容(EMC)的特別措施要求和對設(shè)備安裝、放置的使用環(huán)境要求來正確實施。比方據(jù)醫(yī)用設(shè)備EMC標準，針對典型的醫(yī)療環(huán)境中對醫(yī)用設(shè)備的抗擾度從理論上應當是搞得越高越好，但實際狀況并非如此，一些高靈敏度的醫(yī)用設(shè)備，比方腦電圖儀等，其生理換能器檢測的生理信號只有微伏級信號，目前技術(shù)無法解決這個沖突，因此設(shè)備制造商在其技術(shù)說明就會明確向用戶告知該產(chǎn)品的抗擾度指標及如何降低醫(yī)療電磁環(huán)境的具體措施，我們用戶通過選擇安置放設(shè)備房間地板、提高環(huán)境的相對濕度，選用優(yōu)質(zhì)的電網(wǎng)電源，加置屏蔽