浅谈医疗设备的防电磁干扰

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摘要：电磁干扰传播途径一般分为两种：即传导耦合方式和辐射耦合方式。任何电磁干扰的发生都必然存在干扰能量的传输和传输途径（或传输通道）。通常认为电磁干扰传输有两种方式：一种是传导传输方式；另一种是辐射传输方式。因此从扰的敏感器来看，干扰耦合可分为传导耦合和辐射耦合两大类。传导传输必须在干扰源和敏感器之间有完整的电路连接，干扰信号沿着这个连接电路传递到敏感器，发生干扰现象。这个传输电路可包括导线，设备的导电构件、供电电源、公共阻抗、接地平板、电阻、电感、电容和互感元件等。

关键词：医疗设备;防电磁

辐射传输是通过介质以电磁波的形式传播，干扰能量按电磁场的规律向周围空间发射。常见的辐射耦合由三种：1. 甲天线发射的电磁波被乙天线意外接受，称为天线对天线耦合；2. 空间电磁场经导线感应而耦合，称为场对线的耦合；3.两根平行导线之间的高频信号感应，称为线对线的感应耦合。在实际工程中，两个设备之间发生干扰通常包含着许多种途径的耦合。正因为多种途径的耦合同时存在，反复交叉耦合，共同产生干扰，才使电磁干扰变得难以控制。

电磁兼容性（EMC）是指设备或系统在其电磁环境中符合要求运行并不对其环境中的任何设备产生无法忍受的电磁干扰的能力。因此，EMC包括两个方面的要求：一方面是指设备在正常运行过程中对所在环境产生的电磁干扰不能超过一定的限值；另一方面是指器具对所在环境中存在的电磁干扰具有一定程度的抗扰度，即电磁敏感性。

为实现在同一电磁环境中的医疗设备或系统在能够正常的工作，又能达到不妨碍正常的无线电通讯工作，又不干扰周围设备的正常工作，就须建立一种规则，既要对设备或系统的抗干扰能力作出规定，即设备的抗干扰度水平不能太低，将发射电平和抗干扰度电平限制在规定的发射限值和规定的抗扰度限值内，设备就达到了电磁兼容的目的。任何有源的医疗电子设备都会向外辐射电磁场，只不过辐射磁场强大小、频率不同，场强愈强对外干扰愈强。发射值与抗扰度限值的间隔愈大，则电磁兼容度就愈大，设备的电磁兼容性愈高。所以限制医疗设备的对外发射电平，提高其对电磁环境的抗扰度能力，两者兼顾，才能达到设备与环境的互相协调。

理论和实践的研究表明，不管复杂系统还是简单装置，任何一个电磁干扰的发生必须具备三个基本条件：首先应该具有干扰源；其次有传播干扰能量的途径和通道；第三还必须有扰对象的响应。在电磁兼容性理论中把扰对象统称为敏感设备（或敏感器）。因此干扰源、干扰传播途径（或传输通道）和敏感设备称为电磁干扰三要素。

提高敏感设备的抗扰度是实现电磁兼容的有效手段，医疗设备的抗扰度分为7类：（1）静电放电、{2）射频辐射、{3）快速舜变脉冲群、}4）浪涌、{5）射频场感应的传导、{6）工频磁场、（7）电压暂降短时中断和电压变化抗扰度，提高这7个方面的抗扰度是提高电磁兼容性的好办法解决电磁兼容问题只需从以上3个要求来着手，控制干扰源的电磁辐射，抑制电磁干扰的传播途径，增加敏感设备的抗干扰能力，3个要素中只要缺少一个要素，电磁干扰就无法实现。

作为一个医用设备的用户，我们更多的是考虑系统间的电磁兼容性的问题，系统间的兼容性技术也是通过屏蔽，接地和滤波等技术实现，只不过实施方法不同。

屏蔽技术：

屏蔽是指遮蔽、阻挡的意思。在不同的地方，有不同的意义。屏蔽还指隔离。屏蔽体对来自外部或内部的电磁波场有着吸收能量（涡流损耗），反射能量（电磁波在屏蔽体上的反射）和抵消能量（电磁感应在屏蔽层上产生反向电磁场，抵消部分干扰电磁波）的作用，达到减弱干扰的功能。当电磁场频率较低时，吸收损耗较小，屏蔽作用以反射损耗为主，采用高导磁材料做屏蔽层，使磁力线限制在屏蔽体内，防止向外扩散。

屏蔽体较厚或相对磁导率较大，则屏蔽效能较强，但屏蔽体也不可能无限加厚，为了增强屏蔽效果，可采用双层屏蔽法。影响屏蔽效果的主要因素为缝隙通风空洞、电源线、信号线等，为达到良好的屏蔽效果，要求每条缝隙都应该是电磁密封的，实践上我们采用增加缝隙深度，减小缝隙长度，在缝隙中辊人导电衬垫或涂上导电涂料等都是十分有效的方法。通风洞孔也是屏蔽效果好坏的关键点，为提高通风孔洞的屏

一、接地技术的引入最初是为了防止电力或电子等设备遭雷击而采取的保护性措施，目的是把雷电产生的雷击电流通过避雷针引入到大地，从而起到保护建筑物的作用。同时，接地也是保护人身安全的一种有效手段，当某种原因引起的相线（如电线绝缘不良，线路老化等）和设备外壳碰触时，设备的外壳就会有危险电压产生，由此生成的故障电流就会流经PE线到大地，从而起到保护作用。

电位的信号返回通路，使流经该地线的各电路信号电流互不影响，信号接地的主要目的是为了抑制电磁干扰，是以电磁兼容性为目标的接地方式，包括：（1）屏蔽接地为了防止电路由于寄生电容存在产生干扰、电路辐射电场或对外界电场敏感，必须进行必要的隔离和屏蔽，这些屏蔽的金属必须接地。（2）滤波器接地，滤波器中一般包含信号线和电源线接地的旁路电容，当滤波器不接地时，这些电容就处于悬浮状态，起不到旁路作用。（3）噪声干扰抑制，对内部噪声和外部干扰的控制需要设备或系统上许多点与地相连，从而为干扰信号提供"最低阻抗"通道。（4）电位参考地，电路之间信号要正确传输须有一个公共电位参考点，这个公共电位参考点就是地，所以互相连接的电路必须接地。信号接地方式有四类，它们是将所有电路按信号特性分类分别接地，形成四个独立接地系统，每个"地"子系统采用不同接地方式。

1、敏感信号和小信号地线系统，这些电路工作电平低，信号幅度弱，容易受干扰失效或降级，其地线应避免混杂于其他电路中。

2、不敏感信号和大信号地线系统，这些电路中工作电流大，地线系统电流也大，须与小信号电路的地线分开，否则将通过地线的r合作用对小信号电路造成干扰。

3、干扰源源设备的地系统，这类设备工作时产生火花或冲击电流等，往往对电子电路产生严重干扰，除要采用屏蔽隔离技术外，地线须与电子电路分开设置。

4、金属构件为防止发生人身触电事故，外界电磁场的干扰及摩擦产生静电等须将机壳接地。

二、滤波是将信号定波段频率滤除的操作，是抑制和防止干扰的一项重要措施。根据观察某一随机过程的结果，对另一与之有关的随机过程进行估计的概率理论与方法。滤波一词起源于通信理论，它是从含有干扰的接收信号中提取有用信号的一种技术。"接收信号"相当于被观测的随机过程，"有用信号"相当于被估计的随机过程。例如用雷达跟踪飞机，测得的飞机位置的数据中，含有测量误差及其他随机干扰，如何利用这些数据尽可能准确地估计出飞机在每一时刻的位置、速度、加速度等，并预测飞机未来的位置，就是一个滤波与预测问题。这类问题在电子技术、航天科学、控制工程及其他科学技术部门中都是大量存在的。历史上最早考虑的是维纳滤波，后来R.E.卡尔曼和R.S.布西于20世纪60年代提出了卡尔曼滤波。现对一般的非线性滤波问题的研究相当活跃。

总之，医院作为医疗设备的主要使用方，应重视对操作的医护人员、采购、维修人员进行必要的电磁干扰兼容（EMC）知识的学习培训，按照使用现场的电磁环境选购符合EMC要求的产品并正确地按设备使用说明书或技术说明书安装、操作，为了广大公众的健康和安全，应让其能按照设计，不受干扰正常运行，提高医疗设备的技术诊断正确率，降低误诊、漏诊的发生率。