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医疗设备的电磁兼容解决方案

电磁干扰传播途径一般也分为两种: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.

电磁搅扰传达途径一般也分为两种:即传导耦合办法和辐射耦合办法。任何电磁搅扰的发生都必定存在搅扰能量的传输和传输途径(或传输通道)。一般以为电磁搅扰传输有两种办法:一种是传导传输办法;另一种是辐射传输办法。因而从被搅扰的灵敏器来看,搅扰耦合可分为传导耦合和辐射耦合两大类。传导传输有必要在搅扰源和灵敏器之间有完好的电路衔接,搅扰信号沿着这个衔接电路传递到灵敏器,发生搅扰现象。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。

  辐射传输是经过介质以电磁波的办法传达,搅扰能量按电磁场的规矩向周围空间发射。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。在实践工程中,两个设备之间发生搅扰一般包括着许多种途径的耦合。正因为多种途径的耦合一起存在,重复交叉耦合,一起发生搅扰,才使电磁搅扰变得难以操控。

  医疗设备在确诊和医治方面所起的重要效果,使得电磁搅扰对其的影响直接关系到患者的人身安全,现在医疗设备小型、高灵敏度和智能化的完成,使它们更易受电磁搅扰的影响,特别是那些抗干拢才干差的(即电磁兼容性差的确诊仪器,为医师供给了失真的数据、波形及图画等信息,使得医师不能做出正确确诊,当然会影响有用的医治,乃至危及人的生命,世界有许多这方面的报导。

  经美国FDA确定的疑为因医疗器械受电磁干拢引发的事端;植人心脏起搏器的患者在乘坐救助车急救进程中,因救助人员运用双向无线通讯设备而导致起博失效。患者监护仪受电磁搅扰影响,致使患者因检测不出心律不齐而逝世。设备的CAT显示器上过度搅扰,医务人员难以判别心率,致使患者无法复苏。

  移动电话对婴儿暖箱、输液泵、人工透析器、心脏起博器、心脏除颤设备发生的搅扰,因而美国的医院明令禁止在有这类设备的病房运用手机新生儿呼吸监护仪(新生儿呼吸中止而专门规划的报警设备)受调频电台FM发射的搅扰调制波的影响,打乱了呼吸节律导致报警失灵。

  上面的比方仅谈了外界的电磁搅扰对医用设备的影响,殊不知现代医疗中运用了各种高频、射频发射机高灵敏性电气,电子元件和部件以及运用射频能量做为确诊或医治的设备或体系(MAI),其作业时或许作为一EMI搅扰源经过不同的藕合途径向周围传达出不同频率规模和电磁场强度的有用或无用的电磁波,无线电广播通讯事务和周围其它设备的作业,且它们在一起的电磁环境中,还或许遭到周围电力、电子设备,以及医疗设备之间搅扰。所以许多医用设备既是搅扰源又是灵敏设备也便是说它存在搅扰和被搅扰两重性,如此以来一个间题值得咱们考虑,在此杂乱的电磁环境下,医疗设备怎么到达一个既不受或尽量削减遭到其它各种电磁搅扰的影响,又能尽量削减对其它设备或人体的电磁搅扰,然后到达一种平衡,电磁兼性便是这样的一个概念。

  电磁兼容性(EMC)是指设备或体系在其电磁环境中契合要求运转并不对其环境中的任何设备发生无法忍受的电磁搅扰的才干。因而,EMC包括两个方面的要求:一方面是指设备在正常运转进程中对地址环境发生的电磁搅扰不能超过必定的限值;另一方面是指用具对地址环境中存在的电磁搅扰具有必定程度的抗扰度,即电磁灵敏性。

  为完成在同一电磁环境中的医疗设备或体系在本身作业正常的状况下,又能到达不阻碍正常的无线电通讯作业,又不搅扰周围设备的正常作业,就须树立一种规矩,既要对设备或体系的抗搅扰才干作出规则,即设备的抗搅扰度水平不能太低,将发射电平缓抗搅扰度电平约束在规则的发射限值和规则的抗扰度限值

  内,设备就到达了电磁兼容的意图。任何有源的医疗电子设备都会向外辐射电磁场,只不过辐射磁场强巨细、频率不同,场强愈强对外搅扰愈强。

  发射值与抗扰度限值的距离愈大,则电磁兼容度就愈大,设备的电磁兼容性愈高。所以约束医疗设备的对外发射电平,进步其对电磁环境的抗扰度才干,两者统筹,才干到达设备与环境的相互和谐。

  跟着医疗设备的电磁兼容问题日益突显,世界上许多国家从法规上采纳了办法对医疗设备产品的电磁兼容性进行操控,我国政府也非常注重这个问题,已于2005年4月1日,由国家食品药品监督管理局同意发了:Y Y05 05-2005医用电气设备电磁兼容性要求和实验行业标准,经过两年履行过渡期,已于2007年4月1日起正式履行,这就需求咱们在医疗实践中遵循这个行业标准,努力进步医疗设备的电磁兼容性,进步设备的抗搅扰才干,将潜在的电磁搅扰风险降到最低。

  理论和实践的研讨标明,不论杂乱体系仍是简略设备,任何一个电磁搅扰的发生有必要具有三个根本条件:首要应该具有搅扰源;其次有传达搅扰能量的途径和通道;第三还有必要有被搅扰方针的呼应。在电磁兼容性理论中把被搅扰方针统称为灵敏设备(或灵敏器)。因而搅扰源、搅扰传达途径(或传输通道)和灵敏设备称为电磁搅扰三要素。

  关于医用设备和体系而言,既要求它具有不影响无线电广播、电视、无线电通讯等事务或不影响其它设备和体系的根本功用,又要求它对电磁搅扰有必定的抗扰度,它的根本功用不受电磁搅扰的影响,所谓抗扰度是指设备设备或体系面临电磁打扰不下降运转功用的才干,这是标明设备或体系面临电磁搅扰不下降功用的一种才干,抗扰度越高,标明它越能接受外界的电磁搅扰。

  电磁打扰源可分为天然打扰源和人为打扰源,天然打扰源包括地球上遍地雷电发生的天电噪声,太阳黑子爆破和活动发生的噪声等,打扰源由电器或其它用电设备发生电磁打扰,本篇所触及的多为人为打扰。

进步灵敏设备的抗扰度是完成电磁兼容的有用手法,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)电压暂降短时中止和电压改变抗扰度,进步这7个方面的抗扰度是进步电磁兼容性的好办法处理电磁兼容问题只需从以上3个要求来着手,操控搅扰源的电磁辐射,按捺电磁搅扰的传达途径,添加灵敏设备的抗搅扰才干,3个要素中只需短少一个要素,电磁搅扰就无法完成。

  作为一个医用设备的用户,咱们更多的是考虑体系间的电磁兼容性的问题,体系间的兼容性技能也是经过屏蔽,接地和滤波等技能完成,只不过施行办法不同。

屏蔽的乐意是指遮盖、阻挠的意思。在不同的当地,有不同的含义。屏蔽还指阻隔。如:屏蔽服,屏蔽维护膜等等。其效果是避免静电和其他辐射。

  体系间的屏蔽是对两个空间区域进行金属阻隔,以操控电场、磁场和电磁波由一个区域对另一区域感应和辐射,其意图是间隔电磁场的r合途径。它有两个方面:一是将灵敏设备或体系用屏蔽体包围起来,避免受外界磁场的搅扰。另一方面是将搅扰源屏蔽起来,避免搅扰磁场向外分散,影响其它的无线设备或人体。对搅扰源和灵敏电器进行屏蔽,是运用屏蔽体 阻挠高频电磁场在空间传达的原理,削减体系间电磁 感应的影响,有用进步电磁兼容功用。

  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发生反向电磁场,抵消部分搅扰电磁波)的效果,到达削弱搅扰的功用。当电磁场频率较低时,吸收损耗较小,屏蔽效果以反射损耗为主,选用高导磁资料做屏蔽层,使磁力线约束 在屏蔽体内,避免向外分散。当搅扰电磁场频率较高时,吸收损耗随频率上升而添加,反射损耗随频率上升而下降宜选用导电杰出的金属资料做屏蔽层,运用高频搅扰电磁场,在屏蔽金属内发生的涡流,构成对外来电磁波的抵消效果。

  屏蔽体较厚或相对磁导率较大,则屏蔽效能较强,但屏蔽体也不或许无限加厚,为了增强屏蔽效果,可选用双层屏蔽法。影响屏蔽效果的首要因素为缝隙通风空泛、电源线、信号线等,为到达杰出的屏蔽效果,要求每条缝隙都应该是电磁密封的,实践上咱们选用添加缝隙深度,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非常有用的办法。通风洞孔也是屏蔽效果好坏的要害点,为进步通风孔洞的屏

  蔽效能,咱们在机械结构上采纳办法,比方选用圆形孔洞、减小孔洞面积,孔洞上掩盖金属丝网,选用屏蔽电缆做信号线和电源线,或在输入输出端口上添加滤波器等办法,到达进步屏蔽效果意图。

  接地技能

  接地技能的引进开始是为了避免电力或电子等设备遭雷击而采纳的维护性办法,意图是把雷电发生的雷击电流经过避雷针引进到大地,然后起到维护建筑物的效果。一起,接地也是维护人身安全的一种有用手法,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,设备的外壳就会有风险电压发生,由此生成的毛病电流就会流经PE线到大地,然后起到维护效果。

  跟着电子通讯和其它数字范畴的开展,在接地体系中只考虑防雷和安全已远远不能满足要求了。比方在通讯体系中,很多设备之间信号的互连要求各设备都要有一个基准’地’作为信号的参阅地。并且跟着电子设备的杂乱化,信号频率越来越高,因而,在接地规划中,信号之间的互扰等电磁兼容问题有必要给予特别注重,不然,接地不妥就会严峻影响体系运转的可靠性和稳定性。最近,高速信号的信号回流技能中也引进了地的概念。

  电路和用电设备的接地按功用分为安全接地或信号接地两方面。安全接地便是选用低阻抗的导体将用电设备的外壳衔接到大地上,使操作运用人员不致因设备外壳漏电或毛病放电而发生触电风险,另一种安全接地为防雷接地。信号接地是在体系和设备中选用低阻抗的导线或地平面为各种电路供给具有一起参阅

  电位的信号回来通路,使流经该地线的各电路信号电流互不影响,信号接地的首要意图是为了按捺电磁搅扰,是以电磁兼容性为方针的接地办法,包括:n)屏。蔽接地为了避免电路因为寄生电容存在发生搅扰、电路辐射电场或对外界电场灵敏,有必要进行必要的阻隔和屏蔽,这些屏蔽的金属有必要接地,(2)滤波器接地,滤波器中一般包括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况,起不到旁路效果,(3)噪声搅扰按捺,对内部噪声和外部搅扰的操控需求设备或体系上许多点与地相连,然后为搅扰信号供给最低阻抗通道(4)电位参阅地,电路之间信号要正确传输须有一个公共电位参阅点,这个公共电位参阅点便是地,所以相互衔接的电路有必要接地。信号接地办法有四类,它们是将一切电路按信号特性分类别离接地,构成四个独立接地体系,每个地子体系选用不同接地办法。

  第一类,灵敏信号和小信号地线体系,这些电路作业电平低,信号起伏弱,简单受搅扰失效或降级,其地线应避免稠浊于其他电路中。

  第二类,不灵敏信号和大信号地线体系,这些电路中作业电流大,地线体系电流也大,须与小信号电路的地线分隔,不然将经过地线的r合效果对小信号电路形成搅扰。

  第三类,搅扰源源设备的地体系,这类设备作业时发生火花或冲击电流等,往往对电子电路发生严峻搅扰,除要选用屏蔽阻隔技能外,地线须与电子电路分隔设置。

  第四类,金属构件为避免发生人身触电事端,外界电磁场的搅扰及冲突发生静电等须将机壳接地。

  同类电路中,依据接地址衔接办法不同,又分为单点接地,适用于低频(((1MHz》和公共接地上尺度小的状况,可有限避免点之间的地阻搅扰);多点接地,关于高频{>lOMHz)和公共接地上尺度大的状况,单点和多点混合接地:适用于频率在1MHz-lOMHzo 悬浮接地,能够避免机箱上的搅扰电流直接r合到信号电路,可是简单呈现静电累积,当电荷到达必定程度后,会发生静电放电,变压器和光电藕器便是典型的浮地。

  滤波技能:

  滤波是将信号中特定波段频率滤除的操作,是按捺和避免搅扰的一项重要办法。 依据调查某一随机进程的成果,对另一与之有关的随机进程进行估量的概率理论与办法。滤波一词起源于通讯理论,它是从含有搅扰的接纳信号中提取有用信号的一种技能。接纳信号适当于被观测的随机进程,有用信号适当于被估量的随机进程。例如用雷达盯梢飞机,测得的飞机方位的数据中,含有测量误差及其他随机搅扰,怎么运用这些数据尽或许精确地估量出飞机在每一时间的方位、速度、加速度等,并猜测飞机未来的方位,便是一个滤波与猜测问题。这类问题在电子技能、航天科学、操控工程及其他科学技能部门中都是很多存在的。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讨适当活泼。

  总归,医院作为医疗设备的首要运用方,应注重对操作的医护人员、收购、修理人员进行必要的电磁兼容(EMC)常识的学习培训,依照运用现场的电磁环境选购契合EMC要求的产品并正确地按设备运用说明书或技能说明书装置、操作,为了广阔大众的健康和安全,应让其能依照规划,不受搅扰正常运转。

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