射頻識別技術在醫(yī)療設備管理應用中電磁干擾的探討

陳南西

（重慶海坤醫(yī)用儀器有限公司重慶弗來明醫(yī)院 重慶 400000）

射頻識別技術在醫(yī)療設備管理應用中電磁干擾的探討

陳南西

（重慶海坤醫(yī)用儀器有限公司重慶弗來明醫(yī)院 重慶 400000）

近年來醫(yī)療技術的不斷進步和發(fā)展，射頻識別技術（RFID）在醫(yī)療行業(yè)廣泛滲入已經(jīng)產(chǎn)生了巨大的前景和生命力。但是目前的一些醫(yī)療機構和醫(yī)療手段還沒對射頻識別技術中存在的電磁干擾問題起到足夠的重視。因此，對于電磁干擾對醫(yī)療設備的安全問題影響本文做出相應的探討。

射頻識別技術；RFID；醫(yī)療設備；電磁干擾

現(xiàn)在科學技術的發(fā)展使得各種高新技術應運而生，在醫(yī)療領域為了提高醫(yī)療水平以及醫(yī)療管理效率和醫(yī)療服務，射頻識別技術（RFID）在醫(yī)療領域應用的日益增多。然而射頻識別技術也存在著一定的風險，例如電磁干擾（Electromagnetic Interference，EMI）對醫(yī)療設備帶來的隱性影響。所以，在現(xiàn)階段的醫(yī)療環(huán)境中如何避免在手術室、拍片室和監(jiān)護室的醫(yī)療設備中減少射頻技術帶來的電磁干擾問題，保障醫(yī)療設備安全有效運行，保障患者手術檢查過程中的生面安全問題是我們應該重點思考和探討的方向。

1 射頻識別技術的定義

射頻識別技術，簡稱RFID（Radio Frequency Identification），又稱無線射頻識別，是一種通信技術，可通過無線電訊號識別特定目標并讀寫相關數(shù)據(jù)，而無需識別系統(tǒng)與特定目標之間建立機械或光學接觸。射頻一般是1～100GHz的微波，適用于短距離識別通信。因為其具有很強的穿透力，數(shù)據(jù)容量大以及非接觸的形式而廣泛的應用在各個領域。如身份識別、汽車停車收費射頻識別、超市物流實時跟蹤、安全監(jiān)控以及本文所研究的在醫(yī)療設備診斷領域中等等。

射頻識別技術（RFID）的作用原理是通過射頻信號電磁耦合能夠自動識別目標對象達到獲取數(shù)據(jù)的目的。通常情況下，完整的RFID技術應該包括讀寫器、天線以及電子標簽。讀寫器通過射頻載波向標簽發(fā)送命令并且接受來自標簽的數(shù)據(jù)包并執(zhí)行讀寫器傳達的命令來做出相應的反饋動作，然后在傳遞回響應數(shù)據(jù)包。按照讀寫器的接受功率分析來看，目前的RFID標簽通常在125～133kHz的低頻區(qū)間、13.56MHz高頻區(qū)間、800～900MHz超高頻區(qū)間以及全球開放的醫(yī)療、工業(yè)、科學領域使用的2.4GHz微波頻段，當前大多數(shù)情況下使用最多的是2.4GHz的微波頻段作為接受頻率。

2 射頻識別技術對醫(yī)療設備的電磁干擾

在醫(yī)療診斷領域里，大量醫(yī)療電子設備的使用過程中電磁干擾的問題是不可避免的存在著，且大多集中在發(fā)射接收頻率在2.4GHz的微波頻段中，如何能有效的減少醫(yī)療設備工作過程中的電磁干擾對醫(yī)療器械的影響是現(xiàn)行情況下需要解決的問題，通過分析射頻識別技術的原理和特點，提出有效的抑制辦法確定在電子醫(yī)療設備管理使用的過程中的最優(yōu)解決方案來降低電磁干擾的影響。

根據(jù)RFID系統(tǒng)的工作原理，我們可以知道在醫(yī)療設備中RFID系統(tǒng)與其他設備存在的有差模電磁干擾和共模電磁干擾。如果醫(yī)療設備處于高頻工作的狀態(tài)中，就容易產(chǎn)生傳導干擾，當電容處于高頻狀態(tài)而能快速的充放電，電感元件由于電流的通過而相應的會有感應磁場的產(chǎn)生，假若電路里還有變壓器以及功率開關，那么功率開關中的寄生電容就會與電路共同形成干擾耦合的作用，從而會造成干擾設備信號以及電路輸入的影響。所以，針對RFID系統(tǒng)的原理我們分析產(chǎn)生電磁干擾的原因只要有以下幾個方面：

2.1 相同信道的信號耦合產(chǎn)生的互擾

我們之前所說，射頻識別系統(tǒng)的讀寫器發(fā)送和接受的載波信號和周圍的電子設備發(fā)射的同一個信道發(fā)射的信號可能會產(chǎn)生耦合而發(fā)生干擾。當前醫(yī)院醫(yī)療電子設備之間的數(shù)據(jù)傳遞交流反饋方面主要是通過藍牙近距傳遞、ZigBee的無線通訊技術以及WIFI短距傳遞。藍牙通訊采用的是跳頻技術，在頻帶內相鄰的79個1MHz帶寬的信道跳變，跳變的頻率達到每秒1600次之多；ZigBee采用的是擴頻技術，在16個2MHz的帶寬信道中跳變；WIFI采用的是正交頻率復用技術，它是在14個22MHz的帶寬信道中發(fā)生跳變。在2.4GHz的頻段中RFID的發(fā)射信號和使用信道可能發(fā)生重疊所以存在信號干擾的影響。

2.2 射頻識別系統(tǒng)輔助設備的空間耦合

在醫(yī)療電子設備中，RFID系統(tǒng)之間的輔助設備（例如電源適配器、控制插口和連接線）之間因為產(chǎn)生帶寬干涉以及內部電路產(chǎn)生的窄帶騷擾而影響近距離的端口設備或者通過空間耦合到其他的電子設備上。

3 控制電磁干擾的有效方法

針對于醫(yī)療電子設備中的電磁干擾問題應該從這兩個方面入手解決：①合理布局電子設備內部的電路走線和使用產(chǎn)生干擾小的電子元器件；②利用濾波技術、接地或者屏蔽干擾信號的手段控制電磁干擾。所以為了避免相鄰頻段的電子設備之間產(chǎn)生互相干擾的問題，我國對于超高頻RFID系統(tǒng)無線發(fā)射設備的工作頻率、發(fā)射頻率以及帶寬占用及其它們的工作模式等等都作出相應的規(guī)定，在840～845和920～925兩個頻段之間選出兩個隔離信道來避免相鄰頻道之間的信號干擾。

（1）濾波技術。顧名思義，濾波技術就是保留有用信號阻攔過濾掉無用的干擾信號。濾波技術的主要工作方式是：阻攔干擾信號使其回到產(chǎn)生干擾信號的干擾源；通過濾波器的消除作用使干擾信號直接停留在濾波器之中無法進行二次傳遞。通過濾波器來防止醫(yī)療設備中的電磁干擾，能夠有效防止干擾信號進入到相應的設備中。

（2）信號接地。信號接地分為單點接地、多點接地、混合接地以及浮地接地。單點接地就是將設備系統(tǒng)中的信號接地線都采用一個公共接地點，而這個公共接地點也將它作為一個參考電位，特點是連接簡單，常用作要求較低以及電平不大的場合；多點接地就是將設備里面接地的點都與最接近地平面的點直接相連，其特點是可以獲得最小的阻抗，適用于高頻電路；混合接地就是在單點和多點接地之間依照設備的復雜程度來選取合適的接地點，其特點是操作簡單，可以按照實際要求選擇相應的接地方式；浮地接地就是將設備產(chǎn)生的信號與大地和機殼隔離，通常情況下，適用于小型設備和低頻共模來進行抵制。

（3）屏蔽。屏蔽就是消除阻止干擾源以及其他的系統(tǒng)干擾設備之間耦合路徑，可以有效的吸收抵消信號能量。屏蔽的具體做法是：信號輸入較為敏感的位置以及輸出位置，可以有效的屏蔽阻隔對系統(tǒng)造成的電磁干擾。在醫(yī)療設備中，我們主要采用的是電子屏蔽手段，電子屏蔽的作用原理是通過反射衰減相應的干擾磁場來減小對其的干擾信號?？梢哉f是從源頭控制電磁干擾信號的傳遞對設備系統(tǒng)造成的影響。

4 結語

隨著時代的發(fā)展更替技術的不斷進步，在各個領域中應用的射頻識別技術發(fā)展壯大，我們通過對醫(yī)療設備管理應用中RFID對其的電磁干擾產(chǎn)生的原因作出分析和探討，提出了有效控制電磁干擾的方法和技術手段，在當前的醫(yī)療診斷大環(huán)境下，分析解決RFID帶來的負面影響不僅有利于醫(yī)療診斷的安全性和準確性提高治療和管理的效率；也有利于后期針對于RFID的開發(fā)改進具有深遠的技術意義。

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R197.39

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1004-7344（2016）16-0261-02

國家科技支撐計劃課題（2013BAI03B00）。

2016-5-23