心電圖機(jī)的艦用化改進(jìn)對策分析

方勇軍，胡家慶，侯正松，駱星九，劉 勇，齊樹波

心電圖機(jī)的艦用化改進(jìn)對策分析

方勇軍，胡家慶，侯正松，駱星九，劉 勇，齊樹波

針對心電圖機(jī)在各型艦船上使用時故障頻出的實際問題，結(jié)合艦船環(huán)境特點，分析了此環(huán)境下各種干擾源對心電圖機(jī)故障成因的影響，提出了采取增配電源濾波器、電磁屏蔽以及電路板三防處理等艦用化改進(jìn)措施，確保了心電圖機(jī)適應(yīng)艦船環(huán)境的使用要求。

心電圖機(jī)；艦用；改進(jìn)

0 引言

心電圖機(jī)作為一種診斷心血管疾病的常用醫(yī)學(xué)儀器，其重要性不言而喻。由于心電的體表信號非常微弱，為毫伏級信號，因此在實際檢查過程中，容易受到各種因素的干擾，嚴(yán)重時會導(dǎo)致波形失真、畸變，直接影響疾病診斷。而在艦船環(huán)境中使用心電圖機(jī)時，由于海上艦船環(huán)境的特殊性，在沒有采取有效抗干擾措施條件下，發(fā)生故障的頻率會更高，甚至根本無法正常工作。在多次醫(yī)院船出訪、巡診活動中，均發(fā)現(xiàn)心電圖機(jī)存在無法正常工作的現(xiàn)象[1]。為此，需要分析故障產(chǎn)生原因，提出具體改進(jìn)措施，確保心電圖機(jī)在艦船環(huán)境條件下正常穩(wěn)定運(yùn)行。

1 艦船環(huán)境下干擾源分析及改進(jìn)措施

1.1 干擾源分析

心電圖機(jī)在使用中經(jīng)常會因機(jī)外或機(jī)內(nèi)的各種干擾因素導(dǎo)致故障，表現(xiàn)為波形描記失真、畸變等異?，F(xiàn)象。據(jù)統(tǒng)計，在陸上醫(yī)療環(huán)境中常見的干擾源主要有3大類，包括大型機(jī)電設(shè)備啟動運(yùn)行時造成的電源干擾，被測者的體動或肌電干擾以及市電的50 Hz工頻干擾[2]。針對上述干擾源造成心電圖機(jī)工作故障的鑒別及解決辦法已經(jīng)有明確的應(yīng)對方案。如，將心電圖機(jī)遠(yuǎn)離放射、電療、牙科等安裝有大功率設(shè)備的科室，開啟抗肌電、工頻干擾功能，絞合導(dǎo)聯(lián)線等措施都可有效降低干擾的影響。

由于海上惡劣的氣候條件及艦船本身環(huán)境的特點，心電圖機(jī)在艦船上相比在陸上醫(yī)院使用時發(fā)生故障的頻率更高，需要及時查明故障原因并提出有針對性的解決方案。

（1）現(xiàn)代艦船上由于電子設(shè)備的大量應(yīng)用，艦載飛機(jī)、無線電通信機(jī)、導(dǎo)航、雷達(dá)等設(shè)備發(fā)射功率愈來愈大，導(dǎo)致電磁輻射頻譜覆蓋范圍不斷擴(kuò)大，使艦船電磁環(huán)境變得十分復(fù)雜。北大西洋公約組織批準(zhǔn)使用的軍用電磁輻射裝備幾乎覆蓋了全部常用的電磁波頻段[3]。由于各種高電磁輻射電子設(shè)備產(chǎn)生的空間電磁輻射對心電圖機(jī)的影響，已經(jīng)在實際應(yīng)用中顯現(xiàn)出來。電磁波通過空間傳播耦合到心電圖機(jī)的各級信號放大輸入端，使心電圖機(jī)描記波形失真。

（2）海上高溫、高鹽、高濕的“三高”環(huán)境對心電圖機(jī)等電子裝備的影響是顯而易見的。高溫會增加潮氣的浸透率導(dǎo)致絕緣性能降低，高鹽會加快設(shè)備的腐蝕。從故障統(tǒng)計來看，電子裝備90%的故障是由于“三高”導(dǎo)致的，報修時間集中在6～8月份[4]。特別是在南海，常年高溫高濕，極端的海洋氣候嚴(yán)重影響著裝備的性能。

（3）由于艦船在海上航行時搖擺傾斜、振動沖擊的特點，也容易導(dǎo)致機(jī)器內(nèi)部電路板接插件松動和接觸不良。

1.2 艦用化改進(jìn)措施

1.2.1 增配電源濾波器

艦船上大功率設(shè)備啟動運(yùn)行時，會對供電電源產(chǎn)生瞬間尖脈沖的高次諧波，會直接對附近電子設(shè)備產(chǎn)生來自電源的干擾。如在醫(yī)院船上，由于特診室離樓下的CT、X線室位置較近，大型放射設(shè)備啟動瞬間勢必產(chǎn)生電源的脈沖干擾，從而影響到心電圖機(jī)的正常工作。解決問題的最佳方法是電源單獨配電，但此方法由于成本高昂的原因很難做到。最簡單易行的措施是在電源上加接高頻濾波器，可有效濾除高頻成分，去除電源高頻噪聲引起的污染。

1.2.2 采取電磁屏蔽措施

在電子對抗條件下，高強(qiáng)度、全頻譜的電磁輻射將形成非常惡劣的電磁干擾環(huán)境，嚴(yán)重影響到醫(yī)療設(shè)備的性能發(fā)揮甚至無法工作。電磁場在導(dǎo)電介質(zhì)中傳播時會產(chǎn)生趨膚效應(yīng)，因此，可以利用趨膚效應(yīng)阻止高頻電磁波透入良導(dǎo)體的特性做成電磁屏蔽裝置。由于心電圖機(jī)外殼目前均為塑料外殼，可以考慮在心電圖機(jī)機(jī)殼內(nèi)部噴涂電磁屏蔽涂料實現(xiàn)屏蔽。電磁屏蔽涂料由導(dǎo)電填料、樹脂黏結(jié)劑、溶劑及添加劑組成，可分為銀系、銅系、鎳系等。根據(jù)Schelkunoff電磁屏蔽理論，總屏蔽效果S由3個參數(shù)組成，包括表面反射損耗衰減R、吸收損耗衰減A及屏蔽層內(nèi)部多次反射損耗衰減B，用公式表示為

S=R+A+B

其中，R=168-10 lg（μf/σ）

A=1.314 t（fμσ）1/2

B=20 lg（1-e-2t/δ）

式中，μ為材料的相對于真空的磁導(dǎo)率；σ為材料相對于理想銅的電導(dǎo)率；f為電磁波的頻率，Hz；t為屏蔽層厚度，mm；δ為趨膚厚度（δ=（πfμσ）-1/2），mm。

由上述公式可知，在屏蔽層厚度固定的情況下，電磁波頻率越高，材料電導(dǎo)率越大，反射損耗和吸收損耗增加，總的電磁波能量衰減增加；材料磁導(dǎo)率增加，一方面使得吸收損耗增加，另一方面卻又使得反射損耗減小，二者迭加總的效果是先減小后增大。因此，需要噴涂的厚度與電磁波的頻率及涂料的材質(zhì)密切相關(guān)。

目前，常用的表面金屬化薄膜由于導(dǎo)電層很薄，吸收損耗變得很小，主要依靠反射損耗起屏蔽作用。以銅基涂層為例，表1列出了在2種不同涂層厚度和2種固定電磁波頻率的情況下的屏蔽效能。

表1 銅薄膜的屏蔽效能

由表1可以看出，采用銅基圖層，只需非常薄（μm級）的屏蔽涂料就可以取得理想的屏蔽效能，因此在心電圖機(jī)機(jī)殼內(nèi)部噴涂電磁屏蔽涂料的方法是有效可行的。

1.2.3 電路板三防處理

由于海上鹽霧、潮濕、高低溫等環(huán)境的影響，心電圖機(jī)電路板可能產(chǎn)生短路、腐蝕、霉變等問題，導(dǎo)致電路出現(xiàn)故障，有效的解決辦法是刷涂電路板三防漆，用于防潮、防鹽霧和防霉，保護(hù)內(nèi)部電路板免受環(huán)境的侵蝕，確保使用的安全性和可靠性。電路板三防漆從化學(xué)成分上可分為丙烯酸酯、硅酮、聚氨酯三防漆等。其中，丙烯酸類電路板三防漆具有突出的防潮防鹽霧性能，且具備有機(jī)硅絕緣漆的耐熱性和優(yōu)于一般涂料耐低溫性能，已廣泛應(yīng)用于艦船自動化儀表的印制電路板。刷涂或噴涂三防漆應(yīng)在規(guī)定環(huán)境中進(jìn)行，操作中需要避開散熱元件、導(dǎo)聯(lián)線及打印機(jī)插孔等敏感位置。

1.2.4 其他改進(jìn)措施

針對艦船艙室搖擺、振動的特點，需要對心電圖機(jī)進(jìn)行機(jī)械固定。在長時間不用的情況下應(yīng)該及時進(jìn)行密封存放。有備用電池的還需要進(jìn)行定期電池維護(hù)。盡可能在艙室中安裝空調(diào)、除濕設(shè)備，確保其在適宜的溫濕度環(huán)境中使用，從而有效延緩機(jī)器的使用壽命。

2 結(jié)語

目前，裝配到各型艦船上的衛(wèi)生裝備多數(shù)沒有充分考慮到平戰(zhàn)時海上復(fù)雜環(huán)境的影響，如海拔、溫濕度、鹽霧等氣候影響，以及振動、沖擊、電磁干擾等因素，而其防護(hù)、保養(yǎng)、檢修等保障工作又相對滯后，導(dǎo)致裝備很快進(jìn)入壽命末期。心電圖機(jī)僅僅是諸多衛(wèi)生裝備中的一種，對心電圖機(jī)的艦用化改進(jìn)也只是衛(wèi)生裝備艦用化改造工作的一個點。衛(wèi)生裝備艦用化改造工作需要裝備采購、使用、維修等相關(guān)部門共同努力，積極探索各類裝備在海上艦船環(huán)境下故障發(fā)生的規(guī)律，總結(jié)提出有效可行的解決辦法并加以改進(jìn)，從而提高上艦載衛(wèi)生裝備的衛(wèi)勤保障能力。

[1]吳建剛，李撈摸，斯海臣.“和平使命-2010”醫(yī)院船醫(yī)療設(shè)備保障工作的思考[J].中華航海醫(yī)學(xué)與高氣壓醫(yī)學(xué)雜志，2011，18（1）：85-86.

[2]蔡愛萍.心電圖機(jī)干擾故障分析及對策[J].中國醫(yī)療設(shè)備，2011，26（6）：134-135.

[3]湯仕平，王征，成偉蘭.艦船電磁輻射危害及防護(hù)[J].船舶工程，2006，28（2）：55-58.

[4]林武強(qiáng)，徐定海.艦艇裝備環(huán)境及其影響和存在問題分析[J].裝備環(huán)境工程，2005，2（2）：48-52.

（收稿：2013-10-10 修回：2013-12-11）

Improvement on electrocardiograph used in warship

FANG Yong-jun1,HU Jia-qing1,HOU Zheng-song2,LUO Xing-jiu1,LIU Yong1,QIShu-bo1
(1.NavalMedical Research Institute,Shanghai200433,China;2.The 411st Hospital of the PLA,Shanghai200081,China)

Electrocardiograph failures occur frequently when used in types of warships.Then,to enhance the adaptability of electrocardiograph,based on the analyses of warship features and interference sources,some improvementmeasures are put forward from the aspects of power filter,electromagnetic shielding as well as three-protection of the circuit board. [Chinese Medical Equipment Journal，2014，35（7）：132-133]

electrocardiograph;shipborne;improvement

R318.6；TH772.2

A

1003-8868（2014）07-0132-02

10.7687/J.ISSN1003-8868.2014.07.132

方勇軍（1976—），男，碩士，助理研究員，主要從事生物信號檢測與嵌入式產(chǎn)品的軟硬件開發(fā)方面的研究工作，E-mail：fangyongjun88@126. com。

200433上海，海軍醫(yī)學(xué)研究所（方勇軍，胡家慶，駱星九，劉勇，齊樹波）；200081上海，解放軍411醫(yī)院（侯正松）

侯正松，E-mail：hzs_love@163.com