賈樹蒼+楊柳

摘要： 醫(yī)用電氣設(shè)備的特點(diǎn)是功率密度非常高、電流/電壓變化率比價(jià)高且線路集中度高，由于這些特殊因素的限制，使得醫(yī)用電氣設(shè)備極易出現(xiàn)復(fù)雜嚴(yán)重的電磁干擾問題。因此，針對醫(yī)用電氣設(shè)備的電磁兼容技術(shù)的研究是當(dāng)前相關(guān)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)和重點(diǎn)問題之一。電磁兼容技術(shù)是21世紀(jì)以來逐漸發(fā)展起來的一種綜合電磁波、通信、生物醫(yī)學(xué)等多種學(xué)科的一種復(fù)雜學(xué)科，其技術(shù)要點(diǎn)就是要通過相應(yīng)的技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對“額外”能量的控制，從而保障在一個(gè)電磁環(huán)境中的所有醫(yī)療設(shè)備和器件實(shí)現(xiàn)“和平共處”。本文基于醫(yī)療電氣設(shè)備中電磁干擾的重要性，分析當(dāng)前我國醫(yī)療領(lǐng)域中電氣設(shè)備干擾問題的研究現(xiàn)狀，結(jié)合相關(guān)理論分析電磁干擾產(chǎn)生的原因及其傳播機(jī)制，對相關(guān)抗干擾技術(shù)做分析研究。

關(guān)鍵詞：醫(yī)用電氣設(shè)備；傳導(dǎo)與輻射；干擾

1引言

隨著人們物質(zhì)生活水準(zhǔn)的提升，對于醫(yī)療水平及其服務(wù)的要求越來越高。在當(dāng)前醫(yī)療領(lǐng)域，電氣設(shè)備被廣泛使用，其抗干擾兼容認(rèn)證國家層面尚未做強(qiáng)制要求，但其復(fù)雜嚴(yán)重的干擾問題也被越來越多的人們重視。基于此，很多企業(yè)研發(fā)醫(yī)療產(chǎn)品都按照醫(yī)用電氣設(shè)備的電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)（YY0505-2005）考慮電磁兼容的問題，并主動(dòng)到相關(guān)檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)對產(chǎn)品進(jìn)行電磁兼容測試。如今，在醫(yī)療器械行業(yè)中，一個(gè)醫(yī)療器械產(chǎn)品從設(shè)計(jì)之初到最后成形上市，每一步都對其抗干擾性嚴(yán)格重視并把控。盡管如此，整體來看，當(dāng)前我國醫(yī)療器械領(lǐng)域中的抗電磁干擾兼容技術(shù)尚處于比較初級階段，尚未得到廣泛的重視，相關(guān)理論也比較薄弱。

2干擾途徑及其治理

2.1傳導(dǎo)干擾

1）傳播途徑及測試方法。就傳導(dǎo)干擾而言，一般是指電子設(shè)備從電源端口、信號端口向電網(wǎng)或信號網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)母蓴_。引起傳導(dǎo)干擾的原因主要是電子設(shè)備的電源部分。如某醫(yī)用電氣設(shè)備A沒有通過在其交流電源端口處進(jìn)行傳導(dǎo)干擾測試，在7.3MHz頻率附近，平均值超出限值。根據(jù)測試經(jīng)驗(yàn)可知，在1MHz頻率以下出現(xiàn)的干擾主要是差模干擾，在1MHz～5MHz頻段之間差模干擾和共模干擾都可能并存，而在5MHz以上多為共模干擾。所以，根據(jù)此因初步判斷該醫(yī)療設(shè)備的共模濾波電路可能存在問題，為此出現(xiàn)傳到干擾。

2）抑制干擾措施。在電磁兼容系統(tǒng)中，為抑制傳導(dǎo)干擾，除了抑制干擾源之外，其最有效的方法就是在開關(guān)電源的輸入電路中加裝濾波器，目的是切斷電磁干擾的傳播途徑。而電源濾波器不僅可以有效濾除設(shè)備對電網(wǎng)造成的干擾，它還可以阻斷電網(wǎng)中的電磁干擾設(shè)備的傳播途徑，從而起到雙向隔離的作用。但是，電源濾波器的安裝則有一定的規(guī)則，如果安裝不當(dāng)，則可能起不到應(yīng)有的濾波效果。

3）電源濾波器安裝控制及走線布置。電源濾波器的安裝位置要靠近電源線的入口出處，且電源濾波器的電源輸入線盡量要短；其次是輸入輸出線盡量分開走線，若捆扎在一起，其高頻干擾信號就會(huì)通過輸入輸出線直接發(fā)生耦合，而被旁路掉濾波器；再者，電源濾波器的外殼接地要良好，即與金屬機(jī)箱要有良好的搭接。

4）送檢設(shè)備測試案例。某廠家同時(shí)送檢兩臺(tái)設(shè)備A和B，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)類似（A為臺(tái)式設(shè)備，B為落地式設(shè)備）。當(dāng)B設(shè)備在添加電源濾波器后，順利通過了傳導(dǎo)干擾測試。那么在測試A設(shè)備時(shí)，部分頻點(diǎn)就發(fā)現(xiàn)超標(biāo)。經(jīng)調(diào)查了解，其實(shí)是在A設(shè)備的金屬機(jī)箱內(nèi)殼上涂了一層絕緣漆，從而導(dǎo)致了濾波器的外殼沒有良好的接地；其次是濾波器的安裝位置沒有靠近電源線的入口處（怕濾波器的安裝會(huì)加大漏電流，以致于超過醫(yī)用電氣設(shè)備的要求，其實(shí)這也不是降低漏電流的最合理有效的方法）。電源線進(jìn)入產(chǎn)品的屏蔽體后，傳送到電源濾波器還會(huì)有一段較長的距離。來自PCB或開關(guān)電源中的高頻信號會(huì)通過空間傳輸耦合（容性耦合和感性耦合）到這段線上，使得電源濾波器無法達(dá)到預(yù)期的效果。但是，擔(dān)心濾波器的安裝可能會(huì)導(dǎo)致漏電流的增加也有一定的道理。如果濾波器的所有端口與外殼之間是完全絕緣的，則漏電流的值主要取決于Y電容（火線和地線之間、零線和地線之間并接的電容，Y電容抑制共模干擾）的漏電流，即主要取決于Y電容的容量（當(dāng)Y電容越大時(shí)，則漏電流也就越大）。為妥善的解決濾波器與漏電流之間的矛盾，則應(yīng)該選用市場上專為醫(yī)用電氣設(shè)備制造的低漏電流濾波器，這也是妥善解決該矛盾的有效方法。去除內(nèi)殼的絕緣漆后，正確的安裝醫(yī)用電氣設(shè)備專用的低漏電流濾波器，就順利通過了傳導(dǎo)干擾的測試。

2.2輻射干擾

1）輻射干擾的傳播途徑及測試方法。對于輻射干擾，它是指受試設(shè)備通過空間傳播的干擾輻射場強(qiáng)引起的輻射干擾。而引起輻射干擾的原因也很多，需要具體分析、分別對待。在上例醫(yī)用電氣設(shè)備A和B中測試，進(jìn)行輻射干擾測試時(shí)，A設(shè)備順利通過了輻射干擾的測試，而B設(shè)備就沒有。發(fā)現(xiàn)在頻點(diǎn)55MHz和100MHz左右超標(biāo)。將設(shè)備A和B進(jìn)行對比：則B設(shè)備相對于A設(shè)備來說，它多了一個(gè)電子秤。因此初步判斷，其超標(biāo)的原因可能是電子秤的關(guān)系。當(dāng)關(guān)閉電子秤時(shí)重新進(jìn)行測試，結(jié)果超標(biāo)頻點(diǎn)消失了。對此，我們認(rèn)定超標(biāo)的問題就在電子秤上。

2）輻射干擾的判定。屏蔽系統(tǒng)設(shè)備的輻射問題，一般與電源線、信號線和結(jié)構(gòu)屏蔽泄漏三個(gè)方面都有關(guān)。由于超標(biāo)頻點(diǎn)在55MHz和100MHz左右，因此超標(biāo)問題不大可能是由于結(jié)構(gòu)屏蔽泄漏所產(chǎn)生的。因?yàn)楦鶕?jù)經(jīng)驗(yàn)公式也可知，一般情況下縫隙長度滿足如下公式（1）的條件，則就不會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的電磁波泄漏。

τ<λ/10～λ/100（1）

其中：τ—縫隙長度，如果是圓孔τ代表直徑；λ—波長。

根據(jù)公式（1），要在上述頻點(diǎn)產(chǎn)生結(jié)構(gòu)屏蔽泄漏，則縫隙的尺寸一般應(yīng)大于3cm為宜，而實(shí)際上電子秤并不存在3cm的縫隙。所以可將解決問題的思路定位在電源線和信號線上。而電子秤與主機(jī)相連的電纜共有兩條：電源線和信號線，信號線連接主機(jī)和電子秤。據(jù)此初步判斷是由于電子秤的電源線或信號線產(chǎn)生的單導(dǎo)線輻射引起的測試結(jié)果超標(biāo)。根據(jù)電磁兼容理論，當(dāng)導(dǎo)線的長度l≤1/4λ波長時(shí)，一般會(huì)產(chǎn)生單導(dǎo)線輻射。測試中超標(biāo)的頻點(diǎn)在55MHz和99MHz左右，對應(yīng)的1/4波長為1.4m和0.76m左右，所以恰好與電子秤的電源線和信號線之間的距離吻合。

3）輻射干擾的處理措施?；谒鶞y試超標(biāo)頻點(diǎn)的超標(biāo)幅度較小，因此就沒有必要在信號線和電源線上均加入了磁環(huán)，而只要在電子秤的信號線上加上磁環(huán)即可。如此處理后，再重新進(jìn)行測試，結(jié)果就順利通過，沒有電磁輻射干擾了。

3結(jié)束語

醫(yī)療電氣設(shè)備出現(xiàn)電磁干擾，經(jīng)過EMI專用測試設(shè)備測試后確定在某個(gè)頻點(diǎn)存在干擾，再經(jīng)分析判斷確定某種干擾源，然后便可做出正確的處理。如此處理后，即可從根本上避免和消除該類干擾問題的發(fā)生。但是站在設(shè)計(jì)的角度，一定要將電磁兼容設(shè)計(jì)理念融入到產(chǎn)品開發(fā)中去；站在維修的角度，需要了解設(shè)備被電磁干擾的基本理論依據(jù)，并能采取簡捷有效的治理干擾方法。

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