內(nèi)部電源醫(yī)療器械電磁兼容性問題的探討

摘? 要：科學(xué)技術(shù)的發(fā)展為醫(yī)療行業(yè)帶來了許多便利。由內(nèi)置電源供電的醫(yī)療器械具有體積小、重量輕、攜帶方便、適用范圍靈活，工作電流小、功耗低、電磁兼容性強等優(yōu)點而被廣泛使用。設(shè)備電磁性能會對醫(yī)療器械產(chǎn)生很大的影響，因此對內(nèi)供電醫(yī)療設(shè)備電磁兼容性的評價和研究，對于擴(kuò)大質(zhì)量監(jiān)管范圍，保障民用設(shè)備安全具有重要意義。為此，文章主要對內(nèi)部電源醫(yī)療器械電磁兼容性問題進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：內(nèi)部電源;結(jié)構(gòu)設(shè)計;電磁兼容;評價措施

中圖分類號：TN03? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：2096-4706（2021）15-0067-03

Abstract： The development of science and technology has brought many conveniences to the medical industry. Medical apparatus and instruments powered by built-in power supply are widely used because of their small volume， light weight， convenient carrying， flexible scope of application， small working current， low power consumption， strong electromagnetic compatibility and so on. The electromagnetic performance of equipment will have a great impact on medical apparatus and instruments. Therefore， the evaluation and research on the electromagnetic compatibility of internally powered medical equipments is of great significance to expand the scope of quality supervision and ensure the safety of civil equipments. Therefore， this paper mainly discusses the electromagnetic compatibility of medical apparatus and instruments with internal power supply.

Keywords： internal power supply; structural design; electromagnetic compatibility; evaluation measures

0? 引? 言

當(dāng)前，許多高科技醫(yī)療設(shè)備在使用過程中都會在周邊產(chǎn)生電磁環(huán)境，時常會影響醫(yī)療設(shè)備的使用。對此筆者查詢各種資料，論述電磁干擾的含義，以及亟待解決的問題，為行業(yè)相關(guān)工作人員提供參考資料，保證設(shè)備運用過程中不受電磁兼容問題的影響。本文主要梳理內(nèi)部電源常見的電池類型，分析EMC評估項目，指出常見的不符合項和關(guān)鍵項目，并提出一些應(yīng)對措施。充分考慮內(nèi)部供電醫(yī)療設(shè)備EMC評估項目，通過實例驗證不合格方案，探索加強內(nèi)部供電醫(yī)療設(shè)備EMC評估的途徑。

1? 電磁干擾概述

1.1? 電磁干擾控制

屏蔽、接地和濾波是電磁干擾控制的三種主要形式。如果僅采用單一的屏蔽措施，則無法有效控制電磁干擾，主要原因是系統(tǒng)或設(shè)備的電線電纜是電磁干擾傳輸和接收的最直接載體。一般在測試EMC性能時，單個設(shè)備或系統(tǒng)能夠滿足要求，但在連接多個設(shè)備或系統(tǒng)的情況下，對其進(jìn)行EMC測試，這些設(shè)備或系統(tǒng)將不符合EMC標(biāo)準(zhǔn)，會導(dǎo)致電磁傳輸和接收。唯一有效的措施是加裝濾波器，切斷電磁沿電源線或信號線的傳播路徑，并配合屏蔽控制措施來抵抗電磁干擾。無論采用何種形式的抗電磁干擾，都可以采用濾波控制方式。

1.2? 在線干擾控制

根據(jù)電流流過的路徑，在線干擾一般分為共模干擾電流和差模干擾電流。共模干擾電流是中性線、火線與大地或其他參考之間的干擾電流;差模干擾電流是中性線與火線之間的干擾電流。兩種干擾方式不同，控制措施也不同。因此，在采取控制措施之前，應(yīng)準(zhǔn)確識別干擾類型，然后再采取適當(dāng)?shù)倪^濾控制措施。

1.3? 使用濾波器控制電磁干擾

濾波器是由電阻、電容和電感組成的網(wǎng)絡(luò)，具有分布參數(shù)或集中參數(shù)。在這個網(wǎng)絡(luò)中，一些頻率被允許通過，而另一些頻率則被阻止和禁止。根據(jù)濾波器的工作頻率和被濾除干擾信號頻率的不同，通常有高通、低通、帶阻和帶通濾波器。生活中最常見的電源線為低通濾波器，對高頻信號有很強的抑制作用。它只允許50 Hz的電流通過，以確保所有用電設(shè)備都能正常使用而不受電磁干擾。

2? EMC發(fā)射測試中的個性問題

2.1? 注重機(jī)械設(shè)備運行參數(shù)

許多醫(yī)療設(shè)備的結(jié)構(gòu)涵蓋天磁、電子、機(jī)械材料和化學(xué)工業(yè)的知識。然而，一些虛構(gòu)的事件蒙蔽了我們的眼睛，掩蓋了安全隱患。比如新生兒培養(yǎng)箱、保溫箱、良性箱、保溫干燥箱等設(shè)備都是安全的電子溫控設(shè)備。有時溫控設(shè)備出現(xiàn)故障，實際溫度與測試溫度不一致，測試溫度有誤差，導(dǎo)致治療效果受影響。如果在設(shè)備中加入玻璃溫度計，將會提高溫度檢測的準(zhǔn)確性。為防止輸液線被切斷，有些滴灌泵在運行過程中經(jīng)常會告警，但實際上滴灌泵本身并沒有故障，錯誤申報的原因就是組織輸液先切斷。另外，在處理溫室氣體泄漏故障時，大多數(shù)人都會找熱水來確認(rèn)是否有漏水。這是源于熱水冷卻、空氣和水蒸氣冷卻和冷凝的結(jié)果。如果水蒸氣冷卻，則水箱的水位顯著下降。仔細(xì)觀察水位，就可以判斷故障的原因。變量經(jīng)常出現(xiàn)在常見的醫(yī)療設(shè)備中，例如呼吸系統(tǒng)、保護(hù)器和服務(wù)器。變量出現(xiàn)問題無法恢復(fù)，對此應(yīng)該記錄每個變量（或通過電腦進(jìn)行儲存）。新生兒培養(yǎng)箱如圖1所示。

2.2? 完善組織制定標(biāo)準(zhǔn)

國際電工委員會（IEC）是一個全球標(biāo)準(zhǔn)化組織，由所有參與國電工委員會（IEC國家委員會）組成。其目的是促進(jìn)在與電氣和電子技術(shù)領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)化相關(guān)的所有問題上達(dá)成國際共識。

2.3? 關(guān)于系統(tǒng)接地

從EMC設(shè)計角度來看，需要注意系統(tǒng)接地的穩(wěn)定性，包括信號接地和安全接地，如圖2所示。在上述兩種接地方式中，安全接地的核心思想是將電子設(shè)備的外殼與大地相連，以確保借助低阻抗導(dǎo)體實現(xiàn)連接。通過上述連接，可以實現(xiàn)最佳的接地安全性。相反，如果選擇參考地或信號地方式，則需要將參考零電位設(shè)置為信號電壓的參考值。對于返回信號的路徑，可以選擇地線。由此可知，地線干擾的原因是地線電位差太大，所以兩端呈現(xiàn)出高電壓或大電流。為了改善這種狀況，需要將信號地平面轉(zhuǎn)換為低阻金屬板，或者選擇銅導(dǎo)體作地線。同時，設(shè)備接地一般可分為多點接地、單點接地、浮動接地和混合接地四種方式。

3? 內(nèi)部電源醫(yī)療器械電磁兼容性問題的探討

3.1? 降低質(zhì)量成本

降低材料質(zhì)量成本表面上可以節(jié)約成本，但是，這種質(zhì)量成本發(fā)生在生產(chǎn)活動之后，這是一種隱藏的生產(chǎn)成本，常常被人們所忽略。從商品總成本構(gòu)成的角度來看，該成本也是生產(chǎn)成本的重要組成部分。內(nèi)部電源醫(yī)療器械的總成本主要包括預(yù)防成本、識別成本、內(nèi)部損失成本和外部損失成本。在生產(chǎn)一系列產(chǎn)品時，有必要了解這些產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。這樣，不但可以迅速提高內(nèi)部電源醫(yī)療器械產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量，而且可以節(jié)省檢查成本，最終達(dá)到降低生產(chǎn)成本的目的。因此，有必要充分了解供應(yīng)商的原材料質(zhì)量。對內(nèi)部電源醫(yī)療器械生產(chǎn)成本的有效管理還包括人工成本的管理。在未來的勞動管理中，企業(yè)需要不斷提升技術(shù)人員的工作能力和技術(shù)水平，以降低生產(chǎn)成本和勞動成本。

根據(jù)壓縮方向的不同，屏蔽材料可分為正壓和側(cè)壓應(yīng)用。在正面按壓時，壓縮力的方向垂直于屏蔽材料的安裝面，大多數(shù)材料可以在正壓下使用。在側(cè)面按壓時，壓縮力的方向與屏蔽材料的安裝面平行，因此壓縮力可以提升屏蔽材料，只有少數(shù)特殊設(shè)計的材料可以承受側(cè)向壓力。屏蔽材料的壓縮對屏蔽材料的屏蔽性能有著至關(guān)重要的影響。

3.2? 醫(yī)療機(jī)械的管理要科學(xué)

實踐證明，傳統(tǒng)的醫(yī)療器械管理模式已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適用于當(dāng)前的醫(yī)療發(fā)展，不能再繼續(xù)沿用以前的醫(yī)療器械管理方法，否則會給企業(yè)造成巨大的損失。因此，企業(yè)需要不斷創(chuàng)新管理模式，探索促進(jìn)企業(yè)管理的新途徑。目前的研究表明，醫(yī)療器械集中管理最有效，而計算機(jī)集中管理更先進(jìn)。為了縮短加工時間，進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，計算機(jī)集中管理模式是目前最有效的方法。這種管理模式的運行過程是通過員工的計算將信息有條不紊地組織起來，并通過網(wǎng)絡(luò)與技術(shù)人員交換和交流相關(guān)技術(shù)信息，以提高工作效率，如圖3所示。

3.3? 屏蔽技術(shù)

屏蔽技術(shù)可以有效地控制醫(yī)療設(shè)備的電磁、磁場、電場，避免電磁從一個地方傳播到另一個地方。通常選取的電磁屏蔽方式是金屬隔離，金屬將電磁隔絕。一般的方式可分為兩種，一是在發(fā)出電磁場的設(shè)備周圍采取屏蔽措施，杜絕電磁場擴(kuò)散。二是對正常運行的設(shè)備進(jìn)行屏蔽，不讓外界的電磁場影響設(shè)備的正常運行。這兩種電磁屏蔽措施都是非常有用的，可以將電磁波進(jìn)行反射，如圖4所示。

3.4? 靜電屏蔽

為了提高醫(yī)院內(nèi)部醫(yī)療器械水平，除了要求操作人員操作技術(shù)過關(guān)之外，還要求其具有高精準(zhǔn)的操作技能。屏蔽技術(shù)不是簡單的電磁隔離，其中還包括靜電屏蔽，如圖5所示。靜電的危害非常之大，與生活中的靜電威力不同，工業(yè)靜電會導(dǎo)致機(jī)械設(shè)備運行異常。可以采用和大地連接、導(dǎo)電性好的金屬容器連接進(jìn)行屏蔽。這樣，內(nèi)部的電場向外傳播，外部的電場也不能對內(nèi)傳播。

3.5? 提升操作人員業(yè)務(wù)素質(zhì)、操作技術(shù)

操作人損操作技能的好壞不但會對醫(yī)療效果產(chǎn)生巨大影響，甚至還會引發(fā)醫(yī)療事故。為此，操作人員需要接受不定期的技術(shù)培訓(xùn)，還需要定期對操作人員進(jìn)行考核。如今，隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，新興的5G網(wǎng)絡(luò)應(yīng)運而生，并找到了新的發(fā)展路徑。5G出現(xiàn)后，快速穩(wěn)定逐漸成為發(fā)展的主題。我國通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，帶來了醫(yī)療器械技術(shù)的日新月異。優(yōu)秀的人才會創(chuàng)造巨大的商業(yè)價值。對于優(yōu)秀的員工，企業(yè)也必須有相關(guān)的吸引政策來留住人才。對操作人員的全方位培訓(xùn)不僅需要理論教育，還需要現(xiàn)場的實際操作，減少操作人員的失誤率，增進(jìn)員工之間的相互配合，減少不必要的摩擦，從而提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。對操作人員操作技術(shù)培訓(xùn)的場景如圖6所示。

4? 結(jié)? 論

通過分析可以得出，現(xiàn)階段的EMC技術(shù)已經(jīng)高度完善，包括電磁吸收技術(shù)、接地技術(shù)、濾波技術(shù)和電磁信號屏蔽技術(shù)。至于電磁干擾，要想徹底消除，可以借助多種EMC方法和技術(shù)從根源上解決電磁干擾。在未來的實踐中，不斷探索新的EMC技術(shù)，避免電磁干擾對各個領(lǐng)域的生產(chǎn)運行構(gòu)成威脅?？傊t(yī)院作為醫(yī)療設(shè)備的主要用戶，應(yīng)根據(jù)醫(yī)療設(shè)備的電磁環(huán)境，采購符合EMC要求的產(chǎn)品;注重對醫(yī)務(wù)人員、采購人員和維修人員進(jìn)行必要的電磁干擾兼容性（EMC）學(xué)習(xí)和培訓(xùn)。在儀器設(shè)備的安裝過程中，嚴(yán)格按照設(shè)備操作手冊來操作。為了公眾的健康和安全，所配備的醫(yī)療設(shè)備應(yīng)該能夠按照設(shè)計正常運行，不受干擾，提高病理診斷的準(zhǔn)確性，減少誤診漏診的發(fā)生率。

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作者簡介：周曉平（1979.02—），男，漢族，江西新余人，講師，碩士，研究方向：機(jī)械設(shè)計制造及其自動化。

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