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關乎生命安全!醫療電子設備的電磁兼容性受到重視

發布時間:2018-08-09 點擊量:101

電磁兼容(EMC)的概念電磁兼容(Electromagnetic Compatibility,簡寫EMC)是指在有限的空間、時間和頻譜資源等條件下,各種電氣設備可以共同工作,不發生性能降級的狀態。實際上,EMC就是設備或系統在電磁環境中的共存能力,任何設備或系統都應該不受干擾并且不干擾其他設備。一個設計理想的電子設備或系統應該既不輻射任何不希望的能量,又應該不受任何不希望有的能量的影響。隨著現代科學技術的發展,電子設備的數量及種類不斷增加,空間電磁波頻段不斷拓展,使電磁環境日益復雜。在這種復雜的電磁環境中,電子系統有可能受到電磁干擾的影響而偏離正常的工作狀態,甚至可能會處于癱瘓狀態。提高醫療電子設備電磁兼容性的必要性由于醫療電子設備在診斷和治療方面的重要性,使得電磁干擾對醫療電子設備的影響直接關系到患者的人身安全。隨著醫療和康復設備小型、高靈敏度和智能化的實現,使它們更容易受到電磁干擾的影響。電磁干擾將會使電磁兼容性較差的診斷用儀器性能變差,為醫生提供失真的數據、波形及圖像等等醫學信息,醫生不能做出正確的診斷,也就做不了有效的治療。1998年美國德克薩斯州有兩家醫院使用的無線醫療遠程監護設備受到干擾而停止工作。廣州一名安裝了心臟起搏器的病人,在用手機進行通話時,起搏器受到干擾而工作不正常,險些因此而失去生命。在美國,一名安裝了電動控制假肢的人在駕馭摩托車經過高壓線時,由于電動假肢受到干擾而發生誤動作,造成了車毀人亡的慘劇。由此可見,開展電磁兼容研究,加強電磁兼容管理,提高醫療電子設備電磁兼容性,降低電磁干擾的風險是醫療電子設備設計者、制造商和使用者的當務之急。

  ↑除顫監護儀輻射騷擾測試醫療電子設備需要進行的電磁兼容試驗試驗項目包括:傳導騷擾電壓,喀嚦聲,磁感應電流,輻射騷擾(磁場),輻射騷擾(電場),諧波電流發射測試,電壓波動及閃爍測試,靜電放電抗擾度,射頻輻射抗擾度,電快速瞬變群脈沖抗擾度,浪涌(沖擊)抗擾度,射頻傳導抗擾度,工頻磁場抗擾度,電壓暫降、短時中斷和電壓變化抗擾度等。提高電磁兼容性的措施各種形式的電磁干擾是影響電氣設備電磁兼容性的主要因素。電磁干擾可分為內部干擾和外部干擾。內部干擾是指電子設備內部各部件之間的相互干擾。外部干擾是指電子設備或系統以外的因素所產生的干擾。為了保證醫療電子設備的正常工作, 必須削弱和防止干擾的影響。系統之間產生電磁兼容問題必須存在三個因素: 電磁干擾源、耦合途徑、敏感設備,這三個方面缺一不可,因此,我們可以從以上三個方面采取相應的措施。常用的抑制干擾的技術有:1、屏蔽技術屏蔽是對兩個空間區域之間進行金屬的隔離,以控制電場、磁場和電磁波由一個區域對另一個區域的感應和輻射,目的是隔斷電磁場的耦合途徑。它包括兩個方面,一是將對其他電氣設備容易產生干擾的設備或其元部件包圍起來,防止干擾電磁場向外擴散;另一方面是用屏蔽體將接收電路、設備或系統包圍起來,防止受到外界電磁場的影響。常用的屏蔽技術有:靜電屏蔽是利用與大地相連接的導電性良好的金屬容器進行屏蔽,使內部的電場不外傳, 同時外部的電場也不影響內部。電磁屏蔽利用屏蔽體對來自外部或內部的電磁波均起著吸收能量( 渦流損耗)、反射能量(電磁波在屏蔽體上的界面反射)和抵消能量(電磁感應在屏蔽層上產生反向電磁場,抵消部分干擾電磁波)的作用,達到減弱干擾的功能。當干擾電磁場頻率較高時,采用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產生的渦流,形成對外來電磁波的抵消作用。當干擾電磁場頻率較低時,采用高導磁材料做屏蔽層,使磁力線限制在屏蔽體內部, 防止向外擴散。近年來,塑料機箱、塑料部件或面板廣泛地應用于醫療電子設備上,于是外界的電磁波很容易穿透外殼或面板,對儀器的正常工作產生干擾,而儀器所產生的電磁波,也非常容易輻射到周圍空間,影響其它電子儀器正常工作。對這樣的儀器可采用塑料金屬化處理的工藝方法,如濺射鍍鋅、化學鍍銅、粘貼金屬箔和涂覆導電涂料等進行處理,經過金屬化處理后,使完全絕緣的塑料表面具有金屬那樣反射、吸收、傳導和衰減電磁波的特性,起到屏蔽電磁波干擾的作用。中外具有顯示功能的儀器設備,由于顯示屏采用普通玻璃,不具備電磁屏蔽的功能,內部模塊工作時所產生的電磁波通過這里向外輻射,形成干擾。為提高儀器的電磁兼容性,可將原顯示屏玻璃改換成加網屏蔽玻璃以切斷電磁耦合途徑。

  ↑小高端主控板屏蔽設計2、接地接地是抑制噪聲防止干擾的主要辦法,包括供電系統接地、設備接地、電路信號接地、屏蔽接地等。接地的目的主要有:(1)防止外界電磁場的干擾。通過使機殼接地,將由于靜電感應而積累在機殼上的大量電荷通入大地,防止這些電荷形成的高壓對設備的干擾;(2)使整個電路系統中的所有單元電路都有一個公共的參考零電位,保證電路系統能穩定的工作;(3)保證安全工作。為了防止雷擊可能造成的損壞和工作人員的人身安全, 電子設備的機殼, 必須與大地相連接。為防止共用電源的醫療電子設備間通過電源線造成相互的電磁干擾,應采用三相五線和單相三線制供電方式。醫院內必須要規范完善接地網。各類接地應自成體系, 不可共用同一個接地極。醫用建筑內應有獨立交流接地網, 每個房間不允許多點接地。不準用暖氣管、自來水管作接地線, 嚴禁無接地線工作。3、濾波濾波是抑制和防止干擾的一項重要措施。根據信號及噪聲頻率分布范圍, 將相應頻帶的濾波器接入信號傳輸通道中,濾去或盡可能衰減噪聲,達到提高信噪比的目的。采用濾波網絡無論是抑制干擾源和消除干擾耦合,或是增強接收設備的抗干擾能力,都是有力措施。濾波器的種類很多,如低通濾波器、高通濾波器、帶通濾波器、帶阻濾波器等,根據信號頻譜的特點和干擾的頻譜特點,選擇適當的濾波器能消除不希望的耦合?!蹇ń涌跒V波設計4、浮置又稱浮空,浮接,是指電子設備儀器儀表的輸入信號放大器公共線不接機殼也不接大地的一種抑制干擾的措施。目的是阻斷干擾電流的通路。5、隔離隔離是破壞干擾途徑、切斷噪聲耦合通道,從而達到抑制干擾目的一種技術措施。常用的電路隔離方法有變壓器隔離法和光電耦合法。6、平衡電路又稱對稱電路,是指雙線電路中的兩根導線與連接到導線的所有電路,對地或對其他導線都具有相同的阻抗。其目的在于使兩根導線所檢到的干擾信號相等。這時的干擾噪聲是一個共態信號,可在負載上自行消失????結隨著電磁環境的不斷變化,醫療電子設備的電磁兼容問題日益突出。關注醫療電子設備的電磁兼容問題,加強醫療電子設備的電磁兼容研究,分析電磁干擾的來源,采取相應的抑制措施,加快對原有儀器設備的改進,推出電磁兼容性強的新型診斷和治療儀器設備,對于提高設備診斷信息的準確性,幫助醫生采取行之有效的治療措施,保障人民身體健康具有重要意義。


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