醫(yī)用X射線設(shè)備電磁兼容發(fā)射試驗(yàn)概述

劉鵬 楊艷 李國棟

1 遼寧省檢驗(yàn)檢測(cè)認(rèn)證中心 （遼寧 沈陽 110036）

2 北京鉑帷檢測(cè)服務(wù)有限公司 （北京 100102）

內(nèi)容提要：醫(yī)用X射線設(shè)備采用X射線影像作為診斷依據(jù)，能夠幫助醫(yī)生判斷患者的病情狀況。醫(yī)用X射線設(shè)備包括普通X射線診斷設(shè)備，數(shù)字化攝影X射線機(jī)（DR），X射線計(jì)算機(jī)體層攝影設(shè)備（CT），醫(yī)用血管造影X射線機(jī)，牙科X射線攝影，乳腺X射線攝影等等。醫(yī)用X射線設(shè)備是臨床應(yīng)用中最常見的有源醫(yī)療器械，而醫(yī)用X射線設(shè)備在工作的同時(shí)會(huì)輻射出電磁能量。對(duì)醫(yī)用X射線設(shè)備進(jìn)行電磁兼容測(cè)試可以確保醫(yī)用X射線設(shè)備在臨床環(huán)境中能正常工作又不對(duì)周圍其他電氣設(shè)備造成影響。

本文依據(jù)YY 0505-2012以及GB 4824-2013標(biāo)準(zhǔn)對(duì)臨床應(yīng)用中廣泛使用的醫(yī)用X射線設(shè)備發(fā)射試驗(yàn)進(jìn)行闡述，并結(jié)合實(shí)際測(cè)試情況介紹了發(fā)射試驗(yàn)的基本整改方法。

1.醫(yī)用X射線設(shè)備基本構(gòu)成

自1895年物理學(xué)家倫琴發(fā)現(xiàn)X射線后，X射線在醫(yī)學(xué)上被廣泛應(yīng)用。X射線診斷技術(shù)隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展得到迅速發(fā)展并廣泛普及，為人類的疾病診斷做出巨大貢獻(xiàn)。由于診療目的不同，醫(yī)用X射線設(shè)備的組成結(jié)構(gòu)也不同，總體來說醫(yī)用X射線設(shè)備由X射線發(fā)生裝置、X射線成像裝置和附屬裝置組成。X射線發(fā)生裝置是指產(chǎn)生X射線并對(duì)其進(jìn)行科學(xué)控制的關(guān)鍵裝置。一般由X射線源組件、高壓發(fā)生器及控制裝置構(gòu)成。X射線成像裝置包括探測(cè)器、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及圖像處理軟件等；X射線附屬裝置是指為滿足臨床需要而研發(fā)的各種配套設(shè)施。包括機(jī)械設(shè)備如檢查床、制動(dòng)裝置、保持裝置、各種支撐、懸吊裝置、濾線柵等[1]。

2.醫(yī)用X射線設(shè)備發(fā)射試驗(yàn)概況

任何電子電氣設(shè)備在工作狀態(tài)下都會(huì)發(fā)出電磁騷擾，都可能是潛在騷擾源，其自身也可能是敏感設(shè)備。當(dāng)今社會(huì)電磁騷擾源是客觀存在的，但有些電磁騷擾對(duì)敏感設(shè)備的正常工作構(gòu)成“干擾”，也就是通俗所說的電磁干擾。電磁兼容性對(duì)有源醫(yī)療器械越來越重要，有源醫(yī)療器械應(yīng)用環(huán)境復(fù)雜，在醫(yī)用環(huán)境使用時(shí)如果出現(xiàn)不可能的風(fēng)險(xiǎn)是難以接受的，可能對(duì)醫(yī)生的診斷造成干擾也可能對(duì)患者造成二次傷害，而對(duì)于1組B類醫(yī)用設(shè)備在家用環(huán)境下使用，則可能直接對(duì)患者本人和家人的人身安全造成嚴(yán)重威脅，所以醫(yī)用電氣設(shè)備電磁兼容問題值得所有從業(yè)人員關(guān)注。

輻射發(fā)射主要通過空間傳播，天線與源的存在是輻射現(xiàn)象產(chǎn)生的必要條件，其實(shí)質(zhì)是對(duì)兩種等效天線所產(chǎn)生的輻射進(jìn)行測(cè)試[2]。傳導(dǎo)發(fā)射的實(shí)質(zhì)是測(cè)試電壓或電流的非預(yù)期變化，這些非預(yù)期變化可通過電源線和互聯(lián)線纜傳遞給電網(wǎng)上的其他設(shè)備，對(duì)其他設(shè)備的正常工作造成影響。傳導(dǎo)發(fā)射的實(shí)質(zhì)是測(cè)試50Ω阻抗兩端的電壓情況[3]。大量測(cè)試表明，電源線傳導(dǎo)發(fā)射多產(chǎn)生于共模電流，研究共模電流路徑和大小有重要意義。

如果電磁發(fā)射強(qiáng)度超過被干擾設(shè)備本身所能承受的輻射抗擾度能力，將導(dǎo)致設(shè)備或系統(tǒng)性能的降低，這在臨床中是不可接受的，可能帶來嚴(yán)重的不可控后果，這就是設(shè)備的抗擾度能力，所以在測(cè)試中應(yīng)該嚴(yán)格執(zhí)行電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)醫(yī)療器械進(jìn)行把關(guān)。GB 4824-2013標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了相應(yīng)測(cè)試項(xiàng)目、方法以及騷擾限值，GB 4824-2013要求測(cè)試150kHz～30MHz頻率范圍的電源端傳導(dǎo)騷擾情況；對(duì)于輻射發(fā)射測(cè)試，GB 4824-2013要求測(cè)試30～1000MHz頻率范圍的輻射騷擾場(chǎng)強(qiáng)。醫(yī)用X射線設(shè)備發(fā)射測(cè)試限值屬于1組A類設(shè)備，YY0505-2012對(duì)輻射發(fā)射測(cè)試的要求是：采用準(zhǔn)峰值檢波器測(cè)量時(shí)，受試設(shè)備應(yīng)滿足準(zhǔn)峰值限值[3]。

3.醫(yī)用X射線設(shè)備發(fā)射試驗(yàn)超限值情況分析及整改措施

3.1 輻射發(fā)射超限值情況及整改措施

輻射發(fā)射與天線和發(fā)射源是密不可分的，解決共模電流問題，將有效改善輻射發(fā)射測(cè)試結(jié)果，因?yàn)橐罁?jù)單極天線和偶極子輻射模型，共模電流是形成天線和偶極子天線輻射的原因[4]。

總體上可以遵循以下原則整改：①信號(hào)線導(dǎo)致輻射發(fā)射超限值：先確定發(fā)射值超限值的信號(hào)線，加鐵氧體磁環(huán)再進(jìn)行測(cè)試，觀察有無明顯改善；若測(cè)試結(jié)果仍超限值，則需要使用屏蔽線。②電源線導(dǎo)致發(fā)射結(jié)果超限值：首先加磁環(huán)若不合格，則需查看濾波器的安裝；若仍不合格，則更換濾波器或者重新設(shè)置參數(shù)。③金屬屏蔽體泄漏導(dǎo)致輻射發(fā)射超限值：若外殼存在縫隙，則密閉縫隙；若金屬外殼存在孔洞，可用近場(chǎng)探頭檢測(cè)發(fā)射源是否在孔洞附近，若在孔洞附近可對(duì)金屬外觀進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，使發(fā)射源和孔洞盡可能遠(yuǎn)離，并且盡量減小孔洞尺寸[4]。對(duì)于醫(yī)用X射線設(shè)備來說可將幾種方法同時(shí)進(jìn)行考慮，整改過程中，往往需要對(duì)X射線發(fā)生裝置、X射線成像裝置和附屬裝置組成逐個(gè)關(guān)閉以找到發(fā)射源，在這個(gè)過程中要對(duì)各個(gè)部件單獨(dú)測(cè)試。

采取屏蔽方式可以有效地降低醫(yī)用X射線設(shè)備的輻射發(fā)射值，是非常有效的整改方式。屏蔽是將醫(yī)用X射線設(shè)備內(nèi)部發(fā)射源通過金屬密閉起來，以確保輻射超標(biāo)的電磁波不會(huì)傳播到設(shè)備外部。屏蔽作用通常有兩個(gè)方面：①降低醫(yī)用X射線設(shè)備自身的電磁輻射干擾；②避免外界對(duì)醫(yī)用X射線設(shè)備的電磁輻射干擾。按屏蔽對(duì)象劃分為電場(chǎng)屏蔽、磁場(chǎng)屏蔽以及電磁場(chǎng)屏蔽。電場(chǎng)屏蔽是利用金屬材料體把干擾源通過密閉設(shè)計(jì)密封起來，然后通過導(dǎo)線接入大地，從而達(dá)到完全屏蔽的目的。此外，設(shè)備金屬外殼存在少量縫隙對(duì)測(cè)試結(jié)果不會(huì)造成影響。磁場(chǎng)屏蔽是對(duì)低頻磁場(chǎng)或直流信號(hào)進(jìn)行屏蔽。磁場(chǎng)屏蔽通過將磁通分路來削弱設(shè)備內(nèi)部的磁場(chǎng)。電磁場(chǎng)屏蔽是阻止電磁場(chǎng)空間傳播，很容易實(shí)現(xiàn)。

3.2 傳導(dǎo)發(fā)射超限值情況及整改措施

傳導(dǎo)發(fā)射主要有差模干擾和共模干擾兩種形式，差模干擾整改方法有減小電路回路面積；增大對(duì)應(yīng)電容；減小發(fā)射源；電源線端口加濾波器，在L、N線干路上加X2電容，并且保證連接處的阻抗要盡可能低[5]。共模干擾整改方法有降低電路部分與醫(yī)用X射線設(shè)備金屬外殼的寄生電容；Y2電容到地之間阻抗盡可能低，走線長(zhǎng)寬比<5。

電磁兼容（EMC）整改措施中，濾波是最為常用也是最直接有效的方式，在醫(yī)用X射線設(shè)備電磁兼容整改中也是如此。根據(jù)實(shí)際情況，可選擇濾波元件或?yàn)V波器濾波，如果設(shè)備內(nèi)部條件允許可直接加濾波器進(jìn)行濾波。設(shè)備的各種線纜都可能成為電磁波傳導(dǎo)的媒介，包括電源線纜、高壓電纜、信號(hào)電纜等，安裝濾波元件或?yàn)V波器可以很好地抑制和降低電纜的傳導(dǎo)發(fā)射騷擾，以確保在電磁環(huán)境里的設(shè)備內(nèi)部電子電氣部件能夠不受影響正常運(yùn)行。線纜上常見的濾波元件是磁環(huán)，電路板整改通常使用電容和電感濾波。

4.總結(jié)

醫(yī)用X射線設(shè)備在臨床應(yīng)用中扮演著舉足輕重的角色，本文僅就醫(yī)用X射線設(shè)備輻射發(fā)射超限值和傳導(dǎo)發(fā)射超限值情況及整改方法作簡(jiǎn)單闡述，輻射發(fā)射和傳導(dǎo)發(fā)射試驗(yàn)在實(shí)際測(cè)試中，一次通過率很低，這需要企業(yè)在產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)之初就植入電磁兼容性標(biāo)準(zhǔn)，提高電磁兼容測(cè)試的通過率，從而最大程度提高產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)性和技術(shù)水平。