醫療設備的電磁兼（jiān）容性分（fèn）析

電磁幹擾傳（chuán）播（bō）途徑一般也分為（wéi）兩種：即傳導耦合方式和輻射耦合方式。任何（hé）電磁幹擾的發生都必然存（cún）在幹擾能量的傳輸和傳輸途徑（或傳輸通道）。

通常（cháng）認為（wéi）電磁幹擾傳輸有兩種方（fāng）式：一種是（shì）傳導傳輸方（fāng）式；另一種是（shì）輻射（shè）傳（chuán）輸方式。因此從被幹擾的敏感器來看，幹擾耦合（hé）可分為傳導耦合和輻射耦合兩（liǎng）大類。傳導傳輸必須在幹擾（rǎo）源和敏感器之間有完整的電路連接，幹擾信號沿著這個（gè）連接電路傳遞到敏感器（qì），發生幹擾現象（xiàng）。這個傳輸電路可包括導線，設備的導（dǎo）電構件、供電電源、公共阻抗、接地平板、電阻、電感、電容和互感元件等。　　

輻射（shè）傳輸是通過介質以電磁波的形式傳播，幹擾能量（liàng）按電磁場（chǎng）的規律（lǜ）向周圍空間發射。常見的輻射耦合由三（sān）種：　　

1. 甲天線（xiàn）發（fā）射的電磁波被乙天線意外接受，稱為天線對天線耦合（hé）；　　

2. 空間電磁場經導線感應而耦合，稱為場對線的耦合；　

3.兩根平行導線之間的高頻信號感應，稱為線對線的感應耦合（hé）。在實際工程中，兩個設備之間發生幹擾通常包含著許多種途徑的耦合。正因為多種途徑的耦合同時存在，反複交叉耦合，共同產生幹擾，才使電磁幹擾變得難以控（kòng）製。

醫療設備在診斷和治療方麵所起的重要作用，使得電磁幹擾對其的影響直接關係到患者的（de）人身安全，目前（qián）醫療設備小型、高靈敏（mǐn）度和智能化的實現，使它們（men）更易受電磁幹擾的影響（xiǎng），特別是那些抗（kàng）幹攏能力差的（即（jí）電磁兼容（róng）性（xìng）差的診斷儀器，為醫生提供（gòng）了失真的數據、波形及圖像（xiàng）等信息，使得醫生不能做出正確診斷（duàn），當然會影響有效（xiào）的治療，甚至危及人的生命，有許多這（zhè）方（fāng）麵的報道。　　

經美國FDA認定的疑為（wéi）因醫療器械受（shòu）電磁（cí）幹攏（lǒng）引發的事故；植人心髒起搏器的（de）患者（zhě）在乘坐救護車急救（jiù）過程中，因救護人員使用（yòng）雙向無線通訊設備而導致起博失效。病人監護儀受電磁幹擾影響，致使病人因檢測不出（chū）心律不（bú）齊而死亡。設備（bèi）的CAT顯（xiǎn）示（shì）器（qì）上過度幹擾，醫務人員難以判斷心率，致使病人無法複蘇。　　

手機對嬰兒暖箱、輸液泵、人工透析器、心髒起博器、心髒除顫裝置產生的幹擾，因此美國的醫院明令禁止在有這類設備的病房使用手機新生兒呼吸監護儀（yí）（新生兒呼吸停止（zhǐ）而專門設（shè）計的報警裝置）受調頻電台FM發（fā）射的幹擾調製波的影響，擾亂（luàn）了呼吸節律（lǜ）導致報警失靈。　　

上麵的（de）例子僅談了外界的電磁幹擾對醫用設備的影（yǐng）響，殊不知（zhī）現（xiàn）代醫療中使用了各（gè）種高頻、射頻發射機高敏（mǐn）感性電氣（qì），電子元件和部件以及使用射頻能量做為診斷（duàn）或治療的設備或係統（MAI），其工作時可能作為（wéi）一EMI幹擾源通過不同（tóng）的藕合途（tú）徑向周圍傳播出不同頻率範圍和電磁場強度的有用或（huò）無用的電磁（cí）波，無線電廣（guǎng）播通訊業務和周（zhōu）圍其它設備的工作，且它們在共同的（de）電磁環（huán）境中，還可能受到周圍電力、電子設備，以及醫療設備之間幹擾。所以（yǐ）許多醫用設（shè）備既（jì）是幹擾源又是敏感設備也就是說它存在幹擾和被幹（gàn）擾兩重性，如此以來一個間題值得（dé）我們（men）思（sī）考，在（zài）此複雜的電磁環境（jìng）下，醫療設備如何達到一個既不受（shòu）或盡量（liàng）減少受到其它各種電磁幹擾的影響，又能（néng）盡量減少對其它（tā）設備或人體的（de）電（diàn）磁幹擾，從而達到一種平衡，電磁兼性就是這樣的一個概念（niàn）。　　

電磁兼容性（EMC）是指設（shè）備或係統在其電磁環（huán）境中符合要求運行並不對其環境中（zhōng）的任何設備產生無法忍受的電磁幹擾的能力。因此（cǐ），EMC包括兩個方麵（miàn）的要求：一（yī）方麵是指設備在正常運行過程中對所在環境（jìng）產生的電磁幹擾不能超過（guò）一定的限值；另一方麵是指器具對所在環境中存在的電磁幹擾具有一定（dìng）程度的抗（kàng）擾度，即電磁敏（mǐn）感性。　　

為實現在同一電磁環境中的醫療設備或係統在自（zì）身工作正（zhèng）常的情況下（xià），又能達到不妨礙（ài）正常的無線電通訊工作，又不幹（gàn）擾周圍設備的正常工（gōng）作（zuò），就須建立一（yī）種規則，既要對設備或係（xì）統的抗幹擾能力作出規定，即設備的抗幹擾度水（shuǐ）平不能太低，將發（fā）射電平和抗幹擾度電平限製在（zài）規定的發射限（xiàn）值和規定的抗擾（rǎo）度限值內，設備就達（dá）到了電磁兼容的目的。任何有（yǒu）源的醫療電子設備（bèi）都會向外輻射電磁場，隻不過輻射磁場強大小、頻率不同，場強愈強對外幹擾愈強。　　

發射值與抗擾度限值的間隔愈大，則電磁兼容度就愈大，設備的電磁兼容性愈高。所以限（xiàn）製醫療設備（bèi）的對外發射電平，提高其（qí）對電磁環境（jìng）的抗擾度（dù）能力，兩者（zhě）兼顧，才能達到設備（bèi）與環境的互相協調。　　

理論和實踐的研（yán）究表明，不管複雜係統還（hái）是簡單裝置，任何一個電磁幹擾的發生必須具備三個基本條件：首先應（yīng）該具（jù）有（yǒu）幹擾源；其次有傳播幹擾能量的途徑和通道；第三還必須有（yǒu）被幹擾對象的響應（yīng）。在電磁兼容性理論中把被（bèi）幹擾對象統稱為敏感設（shè）備（或敏感器）。因此幹擾源、幹擾傳播途徑（jìng）（或傳輸通（tōng）道）和敏感設備稱為電磁幹擾三要素。　　

對於醫用設（shè）備和係統而言，既要求它具有不影響無線電廣播、電視、無線電通訊等業務或不影響其它設備和係統的基本性能，又要求它對電磁幹擾有一定的抗擾度，它的基本性能（néng）不受電磁幹擾的影響，所謂抗擾度是指（zhǐ）裝置設備或係統麵臨電磁（cí）騷擾不降低運行性能的能（néng）力（lì），這（zhè）是表（biǎo）明設備（bèi）或（huò）係統麵對電磁幹擾不降低性（xìng）能的一種能力，抗擾度越（yuè）高，表明它越能承受外界的電磁幹擾。　　

電磁騷擾源可分為自（zì）然騷擾源（yuán）和人為騷擾源，自然騷擾源包括地球上各（gè）處雷電產生的天電噪聲，太陽黑子爆炸（zhà）和活（huó）動產（chǎn）生的噪聲等，騷（sāo）擾源由電器或其它用電裝置（zhì）產生電磁騷擾（rǎo），本（běn）篇所（suǒ）涉及的多為人為騷擾。　　

提（tí）高敏感設備的抗（kàng）擾度是實現電（diàn）磁兼容的有效手段，醫療設備的抗擾度分為7類：　　

（1）靜電放電、（2）射頻輻射、（3）快速舜變脈衝群、（4）浪湧（yǒng）、（5）射頻場（chǎng）感應的傳導、（6）工頻磁場、（7）電（diàn）壓暫降短時中斷和電壓變化抗擾度，提高這7個（gè）方麵的抗擾度是提高電磁兼容性的好辦法解決電磁兼容問（wèn）題（tí）隻需從以上3個要求來著手，控製幹擾（rǎo）源的電磁輻射，抑製電磁幹擾的傳（chuán）播途徑（jìng），增加敏感設（shè）備的抗幹擾能力（lì），3個（gè）要素中隻要缺少一個要素，電磁幹擾就無（wú）法實（shí）現。　　

作為一個醫用設備的用戶（hù），我們更多的是考（kǎo）慮係統間的（de）電磁兼容性的問題，係（xì）統間的兼容性技術（shù）也是通過屏蔽，接地和濾波等技術實現，隻不過實（shí）施方法（fǎ）不同。　　

屏（píng）蔽

屏蔽的願（yuàn）意（yì）是（shì）指遮蔽、阻擋的意思（sī）。在不同的地方，有不同的意義。屏蔽還指（zhǐ）隔離。如：屏蔽服，屏蔽保護膜（mó）等等。其作用是防止靜電和其他輻（fú）射。　　

係統間的屏蔽是對兩個空間區域進行金屬隔離，以控製電場、磁場和（hé）電磁波由一個區域對另一區域感應和輻（fú）射，其目的是隔斷（duàn）電磁場的r合途徑。它有（yǒu）兩個方麵：一是將敏感設備或係統用屏蔽體（tǐ）包圍起來，防止受外（wài）界磁場的幹擾。另一方麵是將幹擾源屏蔽（bì）起（qǐ）來，防止幹擾磁（cí）場向外擴（kuò）散，影響其它（tā）的無線設（shè）備或人體。對幹擾源和敏感電器進行屏蔽，是利用（yòng）屏蔽體阻止高頻電磁場在空（kōng）間傳播（bō）的原理（lǐ），減少係統間電磁 感應的影響，有效提高電磁（cí）兼容性能。　　

屏蔽體對來自外部或內部的電磁（cí）波場有著吸收能量（渦流損耗），反射（shè）能量（電磁波（bō）在屏蔽體上的反射）和抵（dǐ）消能量（電（diàn）磁感應在屏蔽層上產生反向電磁場，抵消部分幹擾電磁波）的（de）作用，達到減弱幹擾的功能。當電磁場頻（pín）率較低時，吸收損耗（hào）較小，屏蔽作（zuò）用以反射損耗為主，采用高導磁材料做屏蔽層，使磁力線限製在屏蔽體內，防止向外（wài）擴散。當幹擾電磁場頻率較高時，吸收損耗隨頻率（lǜ）上升而增加，反射損耗隨頻率上升而下降宜采用導電良好的金屬材料做屏蔽層，利用高（gāo）頻幹擾電磁場（chǎng），在屏蔽金屬內產生的渦（wō）流（liú），形成（chéng）對外（wài）來電磁波的抵消作（zuò）用。　　

屏蔽體較厚或相對磁導率較大，則屏蔽效能較強，但屏（píng）蔽體（tǐ）也不可能無限加厚（hòu），為了增強屏蔽（bì）效果，可采（cǎi）用雙層屏蔽法。影響屏（píng）蔽效果的主要因素為縫隙通風空洞、電（diàn）源線、信號線等，為達到（dào）良好的屏蔽效（xiào）果，要求每條縫隙都應該是電磁密封（fēng）的，實踐上我們采用增加縫隙深度，減小縫（féng）隙長度，在縫隙中輥人導電襯（chèn）墊或塗上導電塗料等都是十分有效的方（fāng）法（fǎ）。通（tōng）風洞孔也是屏蔽效果好壞（huài）的關鍵點（diǎn），為提（tí）高通（tōng）風孔洞的屏蔽效能，我們在（zài）機械結構上采取措施（shī），比如采用圓形孔洞、減小（xiǎo）孔洞麵（miàn）積，孔洞上覆蓋金屬絲網，采用屏蔽電纜做信號線和電源線，或在（zài）輸入輸出端口上增加濾波器（qì）等（děng）方式，達到提高屏蔽效（xiào）果目的。　　

接（jiē）地

接地技（jì）術接地技術的引入初是為了防止電力或電（diàn）子等設備遭雷擊而采取的保（bǎo）護性措施，目的是（shì）把雷電產（chǎn）生的雷擊電流通過避雷針引入到（dào）大地，從而起到（dào）保護（hù）建築物的作用。同時（shí），接（jiē）地也是保護人身安全（quán）的一種有效手段，當某種原因引起的相線（如電線絕緣不良，線路老化等）和設備外殼碰觸時，設備的外殼就會有（yǒu）危險電壓（yā）產生，由此生成的故障電流（liú）就會流（liú）經PE線到大地，從而起到保護作用。　　

隨（suí）著電子通信和（hé）其它數字領域的發展（zhǎn），在接地係統中隻考慮防雷和安全已遠遠不能滿足要求了。比如在通信係統中，大量設備之間信號的互連要求各設備都要（yào）有（yǒu）一個基準''''''''地''''''''作為信號的參考地。而且隨著電子設備的複雜化，信號頻率越來越高，因此，在接地設（shè）計中，信號之間的互擾等電磁兼容問題必須給予（yǔ）特別關注，否則，接地不當就會（huì）嚴重影響係（xì）統運行的可（kě）靠性和穩（wěn）定性。近，高速（sù）信號的信號回流技術中（zhōng）也引入了"地"的概念。

電路和用（yòng）電設備的接地按功（gōng）能分為安全接地或（huò）信號接地兩方麵。安全接地就是（shì）采用低阻（zǔ）抗的導體將用電設（shè）備的外殼連接（jiē）到大地上，使（shǐ）操（cāo）作使用人員不致因設備外（wài）殼漏電（diàn）或故（gù）障放電而發生觸電（diàn）危險，另一種安全接地為防雷接地（dì）。信號接地是在係（xì）統和設備中采用（yòng）低阻抗的導線（xiàn）或地（dì）平麵為各種電路提供具（jù）有共同參考電位的信號返回通路，使流經該地（dì）線的各（gè）電路信號電流互（hù）不（bú）影響，信號接地的主要目的是為了抑製電磁幹擾（rǎo），是以電磁兼容性為目標（biāo）的接地方式，包括：（1）屏蔽（bì）接地為了防止電路由於寄生電容存在產生（shēng）幹擾、電路輻射電場或（huò）對外界電場敏感，必須（xū）進行必要的隔（gé）離和屏蔽，這些屏蔽的金屬必須接（jiē）地，（2）濾波器接地（dì），濾（lǜ）波器中（zhōng）一般包含信號線和電源線（xiàn）接地的旁路電容（róng），當濾波器不接地時（shí），這些電容就（jiù）處於懸浮狀態，起不到旁路作用，（3）噪聲幹擾抑製，對內部噪聲和外部幹擾的控製（zhì）需要設備或係統上許多點與地（dì）相連，從（cóng）而（ér）為幹擾信號提（tí）供"低阻抗"通道（4）電位參考地，電路之間信號要正確傳輸須有一個公（gōng）共電位參考點，這個公共電位參考點就是地，所（suǒ）以互相連接的電路必須接地。信號接地方式有四類，它們是（shì）將所有電路按信號特性分類分別接地，形成（chéng）四個獨立接地（dì）係統，每個"地（dì）"子係（xì）統采用不同接地（dì）方式。　　

第1類，敏感信號和小信號地線係統，這些電（diàn）路工作電平低，信號（hào）幅度弱，容易受幹（gàn）擾失效或降級，其地線應避免混雜於其他電路中。　　

第2類，不敏感信號和大信號地線係統，這些（xiē）電路中工作電流大，地（dì）線係統電流也大，須與小（xiǎo）信號電路的地線分開，否則將通過地線的r合作用對小信號電路造（zào）成幹擾。　　

第3類，幹擾源源設備的地係（xì）統（tǒng），這（zhè）類設備工作時產生（shēng）火花或衝擊電流等，往往對（duì）電子電路產生（shēng）嚴（yán）重幹擾，除要采用屏蔽隔（gé）離技（jì）術外，地線（xiàn）須與電子電路分開設置。　　

第4類，金屬構件為防止發生人身觸電（diàn）事故，外界電磁場的（de）幹擾及摩擦產生靜（jìng）電等須將機殼接地（dì）。　　

同類電（diàn）路中，根據接地點連接方式不同，又分為單點接地，適用於低頻（（（1MHz》和公共接地麵尺寸小的情況，可有限（xiàn）避免點之間（jiān）的地阻幹擾）；多點（diǎn）接（jiē）地（dì），對（duì）於（yú）高頻{>lOMHz）和公共接地麵尺寸大的情況，單點和多點混合接（jiē）地：適用於頻率在1MHz-lOMHzo 懸（xuán）浮接地，可以防止機箱上（shàng）的幹擾電流直接r合到信號電路，但是容易出現靜（jìng）電累積，當電（diàn）荷達到一定程度後，會產生靜電放電，變壓器和光電藕器（qì）就是典型的浮地。　　

濾波　

濾波是（shì）將信（xìn）號中特定波（bō）段頻率濾除的操作（zuò），是抑製和防止幹擾的一（yī）項重要措施。根據觀察某一隨機過程的結果，對另一與之有關的隨機過程（chéng）進（jìn）行估（gū）計的概率理論與方法。濾波一詞起源（yuán）於通信理論，它（tā）是從含有幹擾的接收（shōu）信號中提取（qǔ）有用信號的一種技（jì）術。"接收信號（hào）"相當於被觀測（cè）的隨機過程，"有用信號"相當於被估計的隨機過（guò）程。例如用雷達跟蹤飛機，測得（dé）的（de）飛機位置的數據中，含有測（cè）量誤差及（jí）其他隨（suí）機幹擾，如何利用這些數據盡（jìn）可能準確地估計（jì）出飛機在每一時刻的位置、速度、加速度等，並預測飛機未來的位置，就是一個濾波與預測問題。這類問題在電子技術、航天科學（xué）、控製工程及其他科學技術部（bù）門中都是大量存在的。原來初考慮（lǜ）的是維納濾（lǜ）波，後來R.E.卡爾曼（màn）和R.S.布西於20世（shì）紀60年代（dài）提出了卡爾曼濾波。現對一般的非線性（xìng）濾波問題的研究相當活躍。　　

總（zǒng）之，醫院作（zuò）為醫療設備的主要使用方，應重視對操作的醫護人員（yuán）、采（cǎi）購、維修人員進行必要的電磁兼容（EMC）知識的學習培訓，按照使用現（xiàn）場的電磁環境選購符合EMC要求的產品並正確（què）地按設備使用說明書或技術（shù）說明書安裝（zhuāng）、操作，為了廣（guǎng）大公眾的健康和安全，應讓其（qí）能按照設計，不受幹（gàn）擾正常運行。