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医疗电子设备的电磁兼容性分析

时间:2017-02-24 22:04:24 来源:论文投稿

上世纪90年代,美国相关研究中心针对医疗电子设备在各式各样环境下可能面临的电磁干扰开展了一系列研究工作,研究指出医疗电子设备可能任意时间均被各式各样程度的电磁场所包围,面临极大的电磁场场强所干扰。提升医疗电子设备电磁兼容性的研究力度,改善医疗电子设备的抗干扰能力,尽可能低降低潜在的电磁干扰风险,是现阶段医疗领域面临的重要难题。由此可见,研究医疗电子设备的电磁兼容性有着十分重要的现实意义。

1电磁兼容

电磁兼容(ElectromagneticComPatibility,EMC)指的是在特定的时间、空间以及频谱资源等环境下,各式各样电气设备能够进行一并工作,不出现工作性能降级的现象。换而言之,电磁兼容指的就是电子系统或者设备于电磁环境下的共存能力,不管是哪一类系统或者设备均不受其他系统设备所干扰且不影响其他系统设备。一个设计令人满意的电子系统或者设备应当是一方面不对任何不希望的能量进行辐射,一方面不受任何不希望有的能量的干扰。现如今科学技术急速进步,为电子设备发展创造了有利契机,电子设备得到广泛的推广,空间电磁波频段亦逐步扩宽,造成电磁环境变得越来越复杂。于此类复杂的电磁环境下,一些电子设备极易遭受电磁干扰而丧失正常的工作能力,更进一步出现瘫痪局面。

2改善医疗电子设备电磁兼容的必要性

相关研究证明,在电磁环境下,电磁干扰会引发各式各样的危害,较小的危害是给人们日常生活工作造成不便,好比手机信号对固定电话造成干扰而导致语音通话质量降低等;较大的危害则是为企业生产构成不利影响,好比电磁干扰导致设备瘫痪无法正常作业等。众所周知,医疗电子设备在临床诊断、治疗等方面扮演着十分重要的角色,鉴于此,医疗电子设备所遭受电磁干扰的影响,将进一步牵连到患者的生命健康。医疗技术不断进步,电子医疗设备变得愈来愈智能、灵敏,这也导致这些设备更容易被电磁所干扰。电磁干扰可造成电磁兼容性较弱的电子设备性能降低,从而提供给医务人员一些准确性不足的临床数据,医务人员无法进行确切的诊断,进一步对临床治疗构成负面影响。由此可见,开展医疗电子设备电磁兼容性研究,提升医疗电子设备电磁兼容性管理力度,改善医疗电子设备电磁兼容性,所见电磁干扰风险是十分必要的。

3医疗电子设备电磁现状

3.1供电现状

3.1.1供电网络容量过低在过去,由于受一系列外界因素所制约,医用建筑供电网络容量总是过低,于供电网络还未得到有效扩容状况下,医疗机构变大规模的引进、使用医疗电子设备,这使得供电网络出现严重超负荷情况,从而引发电磁干扰、电源污染等不良现象。3.1.2三相负荷失衡医用建筑供电网络设计、施工期间,设计人员会根据国家指定规格实现三相负荷获取基本平衡状况。然而在实际使用阶段,使用人员通常会对此类问题予以疏忽,造成三相负荷严重失衡,零线对对地电位移位不为零,进一步使得电源污染恶化。3.1.3保护接零网络不完善医用老建筑供电方式选取单相二线、三相四线的TN-C制,由于未部署特定的保护接零线,使得医疗电子设备在运行期间形成电磁场相互干扰,同时于供电的保护零线、工作零线及相线相互间形成高次谐波、尖峰下陷及浪涌等干扰电压,此类干扰电压会进一步对电子设备造成新一轮干扰。在这种不良循环情况下,进一步使得电源污染恶化。

3.2布局不合理

大部分医疗机构会一步步引入增添自身的医疗电子设备,在对这些电子设备进行安装过程中,医院管理者通常关注的是电子设备日后的管理与使用,而未对电磁兼容性引起足够的重视。一些医疗机构将几类电子设备安装于紧密挨着的几个病房中,受相互电磁干扰影响,这些电子设备难以同一时间展开正常运行。医疗机构内部医疗电子设备布局不合理,亦是一种导致供电网络整体三相负载失衡的重要原因。

3.3电磁环境污染

在我们日常所生活、工作的空间,充斥着各式各样的人工电磁波,难以避免地形成一系列电磁干扰,使得空间区域面临严重的电磁污染现象。鉴于此,世界范围内一些国家明文规定在医疗机构内部或者在医疗机构周边严禁使用手机、电子检查系统等电子设备,以防止此类电子设备对医疗电子设备构成负面影响。

4改善医疗电子设备电磁兼容的措施

医疗技术不断进步,电子医疗设备各方面水平的不断提升,越来越多的医疗机构开始重视医疗电子设备的电磁兼容性。整个医疗行业在时代发展新形势下,要与时俱进,大力进行改革创新,运用先进的科学技术不断优化医疗电子设备电磁兼容性。如何进一步改善医疗电子设备电磁兼容可以从以下相关措施着手:

4.1屏蔽技术

屏蔽指的是针对两两空间区域相互采取金属隔离,通过控制一个区域的磁场、电场以及电磁波对另一区域的辐射、感应,从而达到隔断电磁场耦合渠道的目的。屏蔽通常可划分成两方面内容,一方面是针对容易对其他电子设备构成干扰的设备进行包围处理,以避免干扰电磁场朝外扩散;一方面是采取屏蔽体有效包围电子设备、电路以及系统,以避免电子设备遭受外界电磁场干扰。医疗机构可采取的屏蔽技术包括:I.静电屏蔽,即通过借助与大地相互连接有着姣好导电性的金属容器展开屏蔽,既确保电子设备内电场不向外传,又确保电子设备内部不受外界电场所干扰;II.电磁屏蔽,选取屏蔽体对源自于电子设备外界或者内部的电磁波,都反挥发射能量、吸收能量以及抵消能量的作用,从而实现降低电磁场干扰程度的目标。倘若干扰电磁场频率过高,应当选取导电较好的金属材料作为屏蔽层,借助高频干扰电磁场于屏蔽金属内形成的涡流,发挥消除外界电磁波干扰的功效;倘若干扰电磁场频率过低,应当选取高导磁材料作为屏蔽层,促使磁力线在屏蔽体内得到制约,以避免其朝外散发。

4.2接地

接地属于阻滞噪声避免电磁干扰的一种措施,常用的接地方式包括电子设备接地、供电系统接地、屏蔽接地以及电路信号接地等。接地主要是为了达到三方面的目的:(1)避免外部电磁场干扰,经采用机壳接地,将受静电感应影响而积聚于机壳处的诸多电荷通往大地,以避免此部分电荷产生高压而对设备造成不良影响;(2)确保全面电路系统内部各个电路单元均配备一个公共的参考零电位,达到电路系统有序、稳定运行的目的;(3)确保工作安全可靠,为了避免恶劣雷雨天气可能引发的电子设备损坏、工作人员人身伤亡,务必要使电子设备的机壳与大地相连接。通常情况下,医疗电子设备均是共用电源的,为了避免共有电源电子设备相互进电源线引发彼此的电磁干扰,应当选取单相三线制、单相五线制供电方式。医疗机构内部务必要对接地网进行健全规范,确保不同类型接地要自成体系,切忌对同一接地极进行共用。医用建筑内要部署专门的交流接地网,禁止各个房间出现多点接地,禁止选取自来水管、暖气管用作接地线,禁止无接地线工作等。

4.3滤波

滤波属于避免电子设备遭受干扰的一项有效措施。通过结合信号、噪声频率分布实际状况,于信号传输通道内接入对应频带的滤波器,最大程度低消除、衰减噪声,实现提升信噪比的目标。面对干扰源的抑制、干扰耦合的消除,面对接收电子设备抗干扰水平的提升,滤波网络均是一项行之有效的措施。滤波器有着多种种类,好比带通滤波器、高通滤波器、低通滤波器以及带阻滤波器等,应用结合信号频谱特征、电磁场干扰频谱特征,选取针对的滤波器以对不希望的耦合予以消除。浮置又又可称作浮接、浮空,指的是使电子设备输入信号放大器公共线一方面不接大地,一方面也不接机壳,通过阻断干扰电磁场的通路,而达到抑制干扰的目的。

5结束语

总而言之,伴随电磁场环境的逐步转变,医疗电子设备的电磁兼容性相关问题不断显现。提升对医疗电子设备的电磁兼容性相关问题的重视程度,强化医疗电子设备的电磁兼容性研究,明确了解电磁场干扰的来源状况,充内蒙古职称分认识改善医疗电子设备电磁兼容的必要性,不断专研研究、总结经验,开展各项行之有效的措施,对于提升电子设备诊断医疗数据准确性,帮助医务人员制定有效的治疗对策,确保人们身体健康有着十分重要的现实意义。

作者:邹一方


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