醫(yī)療電子設(shè)備中產(chǎn)生電磁干擾的原因及控制措施探討

向陽(yáng)

摘要：隨著我國(guó)醫(yī)療設(shè)施電子化的不斷普及，醫(yī)療電子設(shè)備當(dāng)中的電磁干擾問(wèn)題也越來(lái)越受到人們的重視。處在電磁環(huán)境當(dāng)中，一些醫(yī)療電子設(shè)備因?yàn)殡姶诺母蓴_無(wú)法進(jìn)行正常的運(yùn)轉(zhuǎn)，使得醫(yī)生無(wú)法進(jìn)行準(zhǔn)確的診斷。鑒于此，該文詳細(xì)闡述了電磁干擾及其產(chǎn)生的原因，同時(shí)詳細(xì)分析了電磁干擾對(duì)于電子醫(yī)療設(shè)備造成的危害，在此基礎(chǔ)之上提出了幾點(diǎn)控制電磁干擾的措施與建議，旨在為推動(dòng)我國(guó)醫(yī)療電子設(shè)施的發(fā)展貢獻(xiàn)自己的綿薄之力。

關(guān)鍵詞：醫(yī)療電子設(shè)備；電磁干擾；控制措施

中圖分類號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2014）23-5564-02

最近幾年以來(lái)，隨著我國(guó)醫(yī)療現(xiàn)代化建設(shè)步伐的持續(xù)深入，越來(lái)越多的電子醫(yī)療設(shè)備源源不斷的引入到各個(gè)醫(yī)院當(dāng)中。通過(guò)電子醫(yī)療設(shè)施進(jìn)行檢查可以精確快速的獲得需要的各類檢查資料，其在醫(yī)院中的地位也就越來(lái)越高。然而，處在當(dāng)前這個(gè)高速發(fā)展的信息化時(shí)代中，醫(yī)院內(nèi)充斥著各式各樣的電子設(shè)備，其都會(huì)生成不同強(qiáng)度的電磁信號(hào)，不僅包括醫(yī)療電子設(shè)施，還包括其他類型的電子設(shè)施，比如手機(jī)、計(jì)算機(jī)等。此外，WIFI近些年的快速普及，使得醫(yī)院已經(jīng)將WIFI引入到辦公環(huán)境當(dāng)中，而一些條件較好的醫(yī)院甚至還在病區(qū)中為廣大醫(yī)護(hù)人員配置了相應(yīng)的無(wú)線設(shè)施，使得醫(yī)護(hù)人員能夠便捷的進(jìn)行相關(guān)的工作。盡管各類電子設(shè)施的普及使得醫(yī)院的工作效率得到了大幅提升，并且能夠?yàn)椴∪颂峁└玫姆?wù)，然而因?yàn)檫@些電子設(shè)施所產(chǎn)生的電磁波，可能會(huì)對(duì)許多醫(yī)療電子設(shè)施產(chǎn)生巨大的影響，從而導(dǎo)致不良后果。

1 電磁干擾及其產(chǎn)生的原因

所謂電磁干擾，指的是因?yàn)殡娮佑绊懰鶎?dǎo)致設(shè)備的系統(tǒng)性能或者傳輸通道受到干擾。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，只要處在相同環(huán)境當(dāng)中的兩個(gè)以上的元件，其在同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候就會(huì)生成電磁干擾。而隨著科學(xué)技術(shù)日新月異的變化，電子、電氣設(shè)施的種類及數(shù)量正在呈幾何倍數(shù)的增長(zhǎng)，其已經(jīng)普及到人們生活的各個(gè)方面，生活空間當(dāng)中的電磁波頻段正在不斷的拓展，當(dāng)前的電磁環(huán)境也越來(lái)越復(fù)雜，隨之而來(lái)的電磁干擾情況也就越來(lái)越嚴(yán)重，對(duì)各類電子設(shè)施以及生態(tài)環(huán)境都造成了巨大的危害[1]。因?yàn)殡姶鸥蓴_的影響，電子系統(tǒng)非常容易偏離正常的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，嚴(yán)重的甚至?xí)?dǎo)致電子系統(tǒng)癱瘓。

2 電磁干擾對(duì)醫(yī)療電子設(shè)備的危害

在當(dāng)前醫(yī)院環(huán)境各個(gè)電子設(shè)備產(chǎn)生的交叉電磁當(dāng)中，許多醫(yī)療電子設(shè)備因?yàn)殡娮痈蓴_使得運(yùn)轉(zhuǎn)出現(xiàn)偏差，導(dǎo)致醫(yī)生的診斷發(fā)生錯(cuò)誤，情況嚴(yán)重的甚至?xí){到病人的生命安全。

電磁干擾引發(fā)診斷錯(cuò)誤。比如，當(dāng)電磁干擾對(duì)腦電圖機(jī)與心電圖機(jī)造成影響之后，就會(huì)在本有的信號(hào)基礎(chǔ)上疊加一些干擾信號(hào)，使得圖形發(fā)生抖動(dòng)的情況，甚至圖形會(huì)出現(xiàn)偏差的情況，導(dǎo)致醫(yī)生不能準(zhǔn)確判斷出病人的真實(shí)情況。

電磁干擾引發(fā)治療差錯(cuò)。比如，當(dāng)電磁干擾對(duì)人工透析機(jī)造成影響之后，則會(huì)使得人工透析機(jī)不能徹底過(guò)濾掉人體血液當(dāng)中的多于藥品或者過(guò)剩的新陳代謝產(chǎn)物，使得治療無(wú)法達(dá)到預(yù)期的效果。此外，電磁干擾還有可能引發(fā)醫(yī)療事故，威脅到病人的生命安全。比如，電磁干擾只要對(duì)心臟起搏器或者呼吸機(jī)造成影響，將會(huì)對(duì)病人的生命安全形成巨大的威脅。

3 控制電磁干擾的措施分析

3.1 設(shè)備信號(hào)接地處理

進(jìn)行接地的主要目的在于有效排除各種公共阻抗的耦和路徑，從而有效避免電磁形成干擾，同時(shí)也可以有效保障設(shè)備安全域人身安全。當(dāng)前主要采用的接地技術(shù)有下面幾種。

1） 單點(diǎn)接地系統(tǒng)。在系統(tǒng)或者電子設(shè)備所有的信號(hào)接地線都共用一個(gè)相同的接地點(diǎn)，同時(shí)將這個(gè)公共接地點(diǎn)的電位當(dāng)作參考電位。這種系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)在于簡(jiǎn)便，通常用在各類電平懸殊小、要求較低的環(huán)境，尤其適用于地線偏短的電路中。

2） 多點(diǎn)接地系統(tǒng)。在系統(tǒng)或者電子設(shè)備當(dāng)中所有需要接地的點(diǎn)都將其連接到離其最近的地面中。這種系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)在于能夠獲得最低的低阻抗，高頻電路是該系統(tǒng)使用最普遍的電路。

3） 混合接地系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要介于多點(diǎn)接地系統(tǒng)與單點(diǎn)接地系統(tǒng)之間。依照系統(tǒng)或者電子設(shè)備的復(fù)雜程度來(lái)進(jìn)行接地點(diǎn)的選擇。這種系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)是接地簡(jiǎn)單，可以根據(jù)要求來(lái)選擇多點(diǎn)與單點(diǎn)的混合接地方式。

4） 浮地接地系統(tǒng)。把系統(tǒng)或者電子設(shè)備的信號(hào)接地與大地及機(jī)殼進(jìn)行隔離。這種模式主要適用于便攜系統(tǒng)、小型設(shè)備。

3.2 系統(tǒng)部件優(yōu)化

現(xiàn)階段，醫(yī)療電子設(shè)備正在朝著移動(dòng)化、小型化以及多功能化的方向發(fā)展。在這種發(fā)展趨勢(shì)下，醫(yī)療電子設(shè)備在組裝模式上轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)變?yōu)楸砻尜N裝模式，而高速數(shù)字電路則成為當(dāng)前主流的線路，所以，在進(jìn)行醫(yī)療電子設(shè)備設(shè)計(jì)的時(shí)候必須要充分考慮到電磁兼容性[2]。必須要針對(duì)系統(tǒng)部件進(jìn)行優(yōu)化，盡可能采用壓電陶瓷濾波器、片式壓敏電阻、片式電磁兼容濾波器等新興部件。選擇電路板的時(shí)候，要盡可能將連接熱敏電阻、導(dǎo)線以及攜帶噪聲的元件進(jìn)行有效的隔離，充分隔離敏感電阻與存在噪聲的元件回線，并且要盡量降低導(dǎo)線的長(zhǎng)度，從而有效減少耦和通道的長(zhǎng)度，同時(shí)采用電源信號(hào)濾波器來(lái)降低導(dǎo)線之間的電容耦合[3]。

3.3 優(yōu)化整體機(jī)箱設(shè)計(jì)

整個(gè)醫(yī)療電子設(shè)備都選擇屏蔽機(jī)箱，必須要針對(duì)箱體接觸面進(jìn)行拋光處理，在其上下基礎(chǔ)面分別敷上指狀銅片進(jìn)行咬合處理，通過(guò)相互咬合來(lái)提升吻合程度，提升整體機(jī)箱的屏蔽成效。偏轉(zhuǎn)線圈、檢測(cè)電路均進(jìn)行分層屏蔽，將小屏蔽體放入屏蔽機(jī)箱當(dāng)中。當(dāng)中，CRT控制的垂直、水平偏轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)選擇坡莫合金來(lái)進(jìn)行包裹處理。

3.4 優(yōu)化電源電路設(shè)計(jì)

醫(yī)療電子設(shè)備因?yàn)槠湫再|(zhì)特點(diǎn)，其對(duì)于交流電源電壓浪涌、起伏以及瞬態(tài)的抗擾度非常關(guān)鍵。倘若抗擾度過(guò)低，會(huì)導(dǎo)致設(shè)備受損，甚至?xí){到病人的生命安全。因此，醫(yī)院必須要高度重視醫(yī)療電子設(shè)備的電源。針對(duì)每一個(gè)電源電路都必須要加裝過(guò)熱、過(guò)壓、過(guò)流的保護(hù)電路，與此同時(shí)，還必須要添加輔助電源，通過(guò)自動(dòng)化檢測(cè)電源電壓，當(dāng)其不符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)候能夠進(jìn)行自動(dòng)替換，以此來(lái)提升醫(yī)療電子設(shè)備的安全性與可靠性[4]。

3.5 優(yōu)化電子電路設(shè)計(jì)

由于醫(yī)療電子設(shè)備當(dāng)中模擬信號(hào)處理系統(tǒng)屬于一種具有高輸入阻抗與高增益的放大系統(tǒng)，通過(guò)這個(gè)放大系統(tǒng)非常容易讓這個(gè)環(huán)境當(dāng)中的電磁信號(hào)竄入到電路當(dāng)中，在這當(dāng)中產(chǎn)生極大的測(cè)量誤差。這種干擾通常包含電磁場(chǎng)干擾、磁場(chǎng)干擾以及電場(chǎng)干擾，這就可以考慮選擇高頻濾波器與高頻路電容、將交流電源濾波器加入到電源變壓器中、采用屏蔽層把位移電流導(dǎo)入到接地線中、針對(duì)電極引線實(shí)施電場(chǎng)屏蔽、針對(duì)敏感電路結(jié)構(gòu)實(shí)施屏蔽以及降低導(dǎo)聯(lián)線所涵蓋的環(huán)路面積等相關(guān)措施來(lái)徹底消除干擾問(wèn)題。

3.6 運(yùn)用屏蔽技術(shù)

進(jìn)行屏蔽的主要目的在于抑制或消除干擾源與被干擾系統(tǒng)或者設(shè)施當(dāng)中的耦合路徑。屏蔽則主要具有抵消、吸收以及反射各種能量的作用。屏蔽體通常安裝在兩個(gè)部分，其一輸出部分，以此來(lái)屏蔽系統(tǒng)或者設(shè)備自身生成的電磁干擾；其二是信號(hào)輸入敏感部分，從而有效降低外界產(chǎn)生的電磁干擾。當(dāng)前屏蔽包括電磁屏蔽、電場(chǎng)屏蔽、磁場(chǎng)屏蔽，而醫(yī)療電子設(shè)備應(yīng)當(dāng)利用電磁屏蔽來(lái)有效隔離各種電磁干擾。

4 結(jié)束語(yǔ)

今年已經(jīng)開(kāi)始正是實(shí)施醫(yī)用電氣設(shè)備電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)YY 0505-2012，由此可知，國(guó)家對(duì)于電磁干擾問(wèn)題的重視程度也越來(lái)越高，而針對(duì)電磁干擾方面的防控措施自然也會(huì)被源源不斷的開(kāi)發(fā)出來(lái)。筆者相信，隨著科學(xué)技術(shù)日新月異的變化，各種電磁屏蔽材料自然也就越來(lái)越趨于穩(wěn)定，所獲得的電磁屏蔽的效果自然也會(huì)越來(lái)越好，醫(yī)療電子設(shè)備中的電磁敏感度自然也能夠不斷降低。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張楠，李景格.現(xiàn)代醫(yī)療環(huán)境中電磁干擾（EMI）對(duì)電子醫(yī)療設(shè)備的危害[J].現(xiàn)代電生理學(xué)雜志，2009（1）：354-355.

[2] 朱長(zhǎng)發(fā)，蔡宏偉，劉雯.復(fù)雜電磁環(huán)境下醫(yī)療設(shè)備存在的問(wèn)題及其對(duì)策[J].醫(yī)療衛(wèi)生裝備，2009（2）：239-240.

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[4] 鮑明信.淺談醫(yī)療儀器電磁干擾故障的消除方法[J].醫(yī)療裝備，2009（2）：215-216.