醫(yī)療器械的電磁干擾及電磁兼容

所謂電源干擾是指電氣或電子裝置在運(yùn)作期間，因其電磁波產(chǎn)生的電磁會干擾其本身和其它裝置的正常運(yùn)作，影響它們的性能，甚至對會對人類的健康產(chǎn)生影響或造成危害，我們稱這些裝置具有電磁干擾性（（EMI）o

對于電磁干擾，許多人看不見，摸不著，對它感觸不深。許多人可能有過類似的經(jīng)歷，如果您正在用固定電話進(jìn)行通話，電話機(jī)附近的手機(jī)有短信或電話

打進(jìn)時，您正在通話的聽筒里會聽到一陣陣雜音，引起電話通話質(zhì)量下降的原因就是平時不為許多人重視和認(rèn)識的電磁干擾。

電磁干擾EMI在我們生活中隨處可見，比如手機(jī)對收音機(jī)信號的干擾，無線電發(fā)射塔對周邊較敏感設(shè)備的影響，如造成電視機(jī)畫片不清晰、重影等，更極

端的例子還有中央電視臺曾就廣州白云機(jī)場附近尋呼臺林立，導(dǎo)致客機(jī)不敢起飛、降落·一，電磁干擾造成的影響不勝枚舉，而且它看不見，摸不著、聞不見，

分布于空中，潛伏于地下，能造成飛機(jī)、輪船、車輛和電氣、電子產(chǎn)品運(yùn)行失真、失常，甚到損壞……。

這主要是電子設(shè)備的數(shù)量和種類增加，空間電磁波頻段不斷擴(kuò)大，使得電磁環(huán)境日益復(fù)雜，電子系統(tǒng)受電磁干擾的影響而偏離正常的工作狀態(tài)，甚至癱瘓的情

景在各行各業(yè)時有發(fā)生，本篇文章著力討論電磁干擾對醫(yī)用設(shè)備的影響及對策。

醫(yī)療設(shè)備在診斷和治療方面所起的重要作用，使得電磁干擾對其的影響直接關(guān)系到患者的人身安全，目前醫(yī)療設(shè)備小型、高靈敏度和智能化的實(shí)現(xiàn)，使它

們更易受電磁干擾的影響，特別是那些抗干攏能力差的（即電磁兼容性差的診斷儀器，為醫(yī)生提供了失真的數(shù)據(jù)、波形及圖像等信息，使得醫(yī)生不能做出正確診斷，當(dāng)然會影響有效的治療，甚至危及人的生命，國際有許多這方面的報(bào)道。

經(jīng)美國FDA認(rèn)定的疑為因醫(yī)療器械受電磁干攏引發(fā)的事故;

植人心臟起搏器的患者在乘坐救護(hù)車急救過程中，因救護(hù)人員使用雙向無線通訊設(shè)備而導(dǎo)致起博失效。

病人監(jiān)護(hù)儀受電磁干擾影響，致使病人因檢測不出心律不齊而死亡。

設(shè)備的CAT顯示器上過度干擾，醫(yī)務(wù)人員難以判斷心率，致使病人無法復(fù)蘇。

移動電話對嬰兒暖箱、輸液泵、人工透析器、心臟起博器、心臟除顫裝置產(chǎn)生的干擾，因此美國的醫(yī)院明令禁止在有這類設(shè)備的病房使用手機(jī)

新生兒呼吸監(jiān)護(hù)儀（新生兒呼吸停止而專門設(shè)計(jì)的報(bào)警裝置）受調(diào)頻電臺FM發(fā)射的干擾調(diào)制波的影響，擾亂了呼吸節(jié)律導(dǎo)致報(bào)警失靈。

上面的例子僅談了外界的電磁干擾對醫(yī)用設(shè)備的影響，殊不知現(xiàn)代醫(yī)療中使用了各種高頻、射頻發(fā)射機(jī)高敏感性電氣，電子元件和部件以及使用射頻能量做為診斷或治療的設(shè)備或系統(tǒng)（MAI），其工作時可能作為一EMI干擾源通過不同的藕合途徑向周圍傳播出不同頻率范圍和電磁場強(qiáng)度的有用或無用的電磁波，無線電廣播通訊業(yè)務(wù)和周圍其它設(shè)備的工作，且它們在共同的電磁環(huán)境中，還可能受到周圍電力、電子設(shè)備，以及醫(yī)療設(shè)備之間干擾。所以許多醫(yī)用設(shè)備既是干擾源又是敏感設(shè)備也就是說它存在干擾和被干擾兩重性，如此以來一個間題值得我們思考，在此復(fù)雜的電磁環(huán)境下，醫(yī)療設(shè)備如何達(dá)到一個既不受或盡量減少受到其它各種電磁干擾的影響，又能盡量減少對其它設(shè)備或人體的電磁干擾，從而達(dá)到一種平衡，電磁兼性就是這樣的一個概念。

所謂電磁兼容EMI就是設(shè)備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中能正常工作，且不對該環(huán)境中任何事情構(gòu)成不能忍受的電磁騷擾能力，簡單地說就是高備或系統(tǒng)在電磁

環(huán)境中共存的能力，任何設(shè)備或系統(tǒng)都有應(yīng)該不受干擾或不干擾其它設(shè)備。

為實(shí)現(xiàn)在同一電磁環(huán)境中的醫(yī)療設(shè)備或系統(tǒng)在自身工作正常的情況下，又能達(dá)到不妨礙正常的無線電通訊工作，又不干擾周圍設(shè)備的正常工作，就須建立

一種規(guī)則，既要對設(shè)備或系統(tǒng)的抗干擾能力作出規(guī)定，即設(shè)備的抗干擾度水平不能太低，將發(fā)射電平和抗干擾度電平限制在規(guī)定的發(fā)射限值和規(guī)定的抗擾度限值

內(nèi)，設(shè)備就達(dá)到了電磁兼容的目的。任何有源的醫(yī)療電子設(shè)備都會向外輻射電磁場，只不過輻射磁場強(qiáng)大小、頻率不同，場強(qiáng)愈強(qiáng)對外干擾愈強(qiáng)。

發(fā)射值與抗擾度限值的間隔愈大，則電磁兼容度就愈大，設(shè)備的電磁兼容性愈高。所以限制醫(yī)療設(shè)備的對外發(fā)射電平，提高其對電磁環(huán)境的抗擾度能力，

兩者兼顧，才能達(dá)到設(shè)備與環(huán)境的互相協(xié)調(diào)。

隨著醫(yī)療設(shè)備的電磁兼容問題日益突顯，國際上許多國家從法規(guī)上采取了措施對醫(yī)療設(shè)備產(chǎn)品的電磁兼容性進(jìn)行控制，我國政府也非常重視這個問題，已

于2005年4月1日，由國家食品藥品監(jiān)督管理局批準(zhǔn)發(fā)了：“Y Y05 05-2005醫(yī)用電氣設(shè)備電磁兼容性要求和試驗(yàn)”行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)過兩年執(zhí)行過渡期，已于2007年4月1日起正式執(zhí)行，這就需要我們在醫(yī)療實(shí)踐中貫徹這個行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，努力提高醫(yī)療設(shè)備的電磁兼容性，提升設(shè)備的抗干擾能力，將潛在的電磁干擾風(fēng)險(xiǎn)降到最低。

從前面我們可以知道，要實(shí)現(xiàn)一個有效電磁干擾須具備三個條件，首先要有電磁干擾源，即有人發(fā)射，其次要有一個接受器，單有這兩項(xiàng)還不足以形成一個有效的電磁干擾，還須具備將兩者系在一起的藕合途徑即傳導(dǎo)途徑，三者缺一不可。

對于醫(yī)用設(shè)備和系統(tǒng)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(yè)務(wù)或不影響其它設(shè)備和系統(tǒng)的基本性能，又要求它對電磁干擾有一定的抗擾度，它的基本性能不受電磁干擾的影響，所謂抗擾度是指裝置設(shè)備或系統(tǒng)面臨電磁騷擾不降低運(yùn)行性能的能力，這是表明設(shè)備或系統(tǒng)面對電磁干擾不降低性能的一種能力，抗擾度越高，表明它越能承受外界的電磁干擾。

電磁騷擾源可分為自然騷擾源和人為騷擾源，自然騷擾源包括地球上各處雷電產(chǎn)生的天電噪聲，太陽黑子爆炸和活動產(chǎn)生的噪聲等，騷擾源由電器或其它

用電裝置產(chǎn)生電磁騷擾，本篇所涉及的多為人為騷擾

提高敏感設(shè)備的抗擾度是實(shí)現(xiàn)電磁兼容的有效手段，醫(yī)療設(shè)備的抗擾度分為7類：

（1）靜電放電、{2）射頻輻射、{3）快速舜變脈沖群、}4）浪涌、{5）射頻場感應(yīng)的傳導(dǎo)、{6）工頻磁場、（7）電壓暫降短時中斷和電壓變化抗擾度，提高這7個方面的抗擾度是提高電磁兼容性的好辦法

解決電磁兼容問題只需從以上3個要求來著手，控制干擾源的電磁輻射，抑制電磁干擾的傳播途徑，增加敏感設(shè)備的抗干擾能力，3個要素中只要缺少一個

要素，電磁干擾就無法實(shí)現(xiàn)。

作為一個醫(yī)用設(shè)備的用戶，我們更多的是考慮系統(tǒng)間的電磁兼容性的問題，系統(tǒng)間的兼容性技術(shù)也是通過屏蔽，接地和濾波等技術(shù)實(shí)現(xiàn)，只不過實(shí)施方法不同。

屏蔽技術(shù)：

系統(tǒng)間的屏蔽是對兩個空間區(qū)域進(jìn)行金屬隔離，以控制電場、磁場和電磁波由一個區(qū)域?qū)α硪粎^(qū)域感應(yīng)和輻射，其目的是隔斷電磁場的r合途徑。它有兩

個方面：一是將敏感設(shè)備或系統(tǒng)用屏蔽體包圍起來，防止受外界磁場的干擾。另一方面是將干擾源屏蔽起 來，防止干擾磁場向外擴(kuò)散，影響其它的無線設(shè)備或

人體。對干擾源和敏感電器進(jìn)行屏蔽，是利用屏蔽體 阻止高頻電磁場在空間傳播的原理，減少系統(tǒng)間電磁 感應(yīng)的影響，有效提高電磁兼容性能。

屏蔽體對來自外部或內(nèi)部的電磁波場有著吸收能量（渦流損耗），反射能量（電磁波在屏蔽體上的反射）和抵消能量（電磁感應(yīng)在屏蔽層上產(chǎn)生反向電磁場，抵消部分干擾電磁波）的作用，達(dá)到減弱干擾的功能。當(dāng)電磁場頻率較低時，吸收損耗較小，屏蔽作用以反射 損耗為主，采用高導(dǎo)磁材料做屏蔽層，使磁力線限制 在屏蔽體內(nèi)，防止向外擴(kuò)散。當(dāng)干擾電磁場頻率較高時， 吸收損耗隨頻率上升而增加，反射損耗隨頻率上升而下降宜采用導(dǎo)電良好的金屬材料做屏蔽層，利用高頻干擾電磁場，在屏蔽金屬內(nèi)產(chǎn)生的渦流，形成對外來電磁波的抵消作用。

屏蔽體較厚或相對磁導(dǎo)率較大，則屏蔽效能較 強(qiáng)，但屏蔽體也不可能無限加厚，為了增強(qiáng)屏蔽效果，可采用雙層屏蔽法。影響屏蔽效果的主要因素為縫隙 通風(fēng)空洞、電源線、信號線等，為達(dá)到良好的屏蔽效果，要求每條縫隙都應(yīng)該是電磁密封的，實(shí)踐上我們采

用增加縫隙深度，減小縫隙長度，在縫隙中輥人導(dǎo)電襯墊或涂上導(dǎo)電涂料等都是十分有效的方法。通風(fēng)洞孔也是屏蔽效果好壞的關(guān)鍵點(diǎn)，為提高通風(fēng)孔洞的屏

蔽效能，我們在機(jī)械結(jié)構(gòu)上采取措施，比如采用圓形孔洞、減小孔洞面積，孔洞上覆蓋金屬絲網(wǎng)，采用屏蔽電纜做信號線和電源線，或在輸入輸出端口上增加

濾波器等方式，達(dá)到提高屏蔽效果目的。

接地技術(shù)

電路和用電設(shè)備的接地按功能分為安全接地或信號接地兩方面。安全接地就是采用低阻抗的導(dǎo)體將用電設(shè)備的外殼連接到大地上，使操作使用人員不致因

設(shè)備外殼漏電或故障放電而發(fā)生觸電危險(xiǎn)，另一種安全接地為防雷接地。信號接地是在系統(tǒng)和設(shè)備中采用低阻抗的導(dǎo)線或地平面為各種電路提供具有共同參考

電位的信號返回通路，使流經(jīng)該地線的各電路信號電流互不影響，信號接地的主要目的是為了抑制電磁干擾，是以電磁兼容性為目標(biāo)的接地方式，包括：n）屏

。蔽接地為了防止電路由于寄生電容存在產(chǎn)生干擾、電路輻射電場或?qū)ν饨珉妶雒舾?，必須進(jìn)行必要的隔離和屏蔽，這些屏蔽的金屬必須接地，（2）濾波器接地，濾波器中一般包含信號線和電源線接地的旁路電容，當(dāng)濾波器不接地時，這些電容就處于懸浮狀態(tài)，起不到旁路作用，（3）噪聲干擾抑制，對內(nèi)部噪聲和外部干擾的控制需要設(shè)備或系統(tǒng)上許多點(diǎn)與地相連，從而為干擾信號提供“最低阻抗”通道（4）電位參考地，電路之間信號要正確傳輸須有一個公共電位參考點(diǎn)，這個公共電位參考點(diǎn)就是地，所以互相連接的電路必須接地。信號接地方式有四類，它們是將所有電路按信號特性分類分別接地，形成四個獨(dú)立接地系統(tǒng)，每個“地”子系統(tǒng)采用不同接地方式。

第一類，敏感信號和小信號地線系統(tǒng)，這些電路工作電平低，信號幅度弱，容易受干擾失效或降級，其地線應(yīng)避免混雜于其他電路中。

第二類，不敏感信號和大信號地線系統(tǒng)，這些電路中工作電流大，地線系統(tǒng)電流也大，須與小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

電路造成干擾。

第三類，干擾源源設(shè)備的地系統(tǒng)，這類設(shè)備工作時產(chǎn)生火花或沖擊電流等，往往對電子電路產(chǎn)生嚴(yán)重干擾，除要采用屏蔽隔離技術(shù)外，地線須與電子電路

分開設(shè)置。

第四類，金屬構(gòu)件為防止發(fā)生人身觸電事故，外界電磁場的干擾及摩擦產(chǎn)生靜電等須將機(jī)殼接地。

同類電路中，根據(jù)接地點(diǎn)連接方式不同，又分為單點(diǎn)接地，適用于低頻（（（1MHz》和公共接地面尺寸小的情況，可有限避免點(diǎn)之間的地阻干擾）;多點(diǎn)接地，對于高頻{》lOMHz）和公共接地面尺寸大的情況，單點(diǎn)和多點(diǎn)混合接地：適用于頻率在1MHz-lOMHzo 懸浮接地，可以防止機(jī)箱上的干擾電流直接r合

到信號電路，但是容易出現(xiàn)靜電累積，當(dāng)電荷達(dá)到一定程度后，會產(chǎn)生靜電放電，變壓器和光電藕器就是典型的浮地。

所以醫(yī)院內(nèi)必須有規(guī)范完善的接地網(wǎng)，各類接地應(yīng)自成體系，不可共同一個接地極，建筑中應(yīng)有獨(dú)立的交流接地網(wǎng)，每個病房不允許多點(diǎn)接地，更不能采

用自來水管用接地線。

濾波技術(shù)：

濾波就是利用感性和容性器件的頻率響應(yīng)原理，使工作頻率信號通過，同時對其他頻率的非工作信號起衰減作用，提高信噪比，采用濾波網(wǎng)絡(luò)，無論是抑制干擾源和消除干擾藕合，或是增強(qiáng)接收設(shè)備的抗干擾能力，都是得力方式，濾波可分低通濾波，高通濾波，帶道濾波和帶阻濾波等種類，在電磁干擾抑制中，常用低通濾波。

在2007年4月1日正式實(shí)施YY5050-2005醫(yī)用電設(shè)備電磁兼容要求和試驗(yàn)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中明確要求設(shè)備或系統(tǒng)制造商須向用戶提供外部標(biāo)識和設(shè)備隨機(jī)文件

使用，達(dá)到電磁兼容要求，所以用戶在設(shè)備到貨驗(yàn)收安裝時，首先要查看是否帶有射頻發(fā)射，試驗(yàn)連接器處的ESD屬性符號和專用于屏蔽場的標(biāo)志。

根據(jù)使用說明書上有電磁兼容（EMC）的特殊措施要求和對設(shè)備安裝、放置的使用環(huán)境要求來正確實(shí)施。

比如據(jù)醫(yī)用設(shè)備EMC標(biāo)準(zhǔn)，針對典型的醫(yī)療環(huán)境中對醫(yī)用設(shè)備的抗擾度從理論上應(yīng)該是搞得越高越好，但實(shí)際情況并非如此，一些高靈敏度的醫(yī)用設(shè)備，比

如腦電圖儀等，其生理換能器檢測的生理信號只有微伏級信號，目前技術(shù)無法解決這個矛盾，因此設(shè)備制造商在其技術(shù)說明就會明確向用戶告知該產(chǎn)品的抗擾

度指標(biāo)及如何降低醫(yī)療電磁環(huán)境的具體措施，我們用戶通過選擇安置放設(shè)備房間地板、提高環(huán)境的相對濕度，選用優(yōu)質(zhì)的電網(wǎng)電源，加置屏蔽室等方式，從而

使設(shè)備達(dá)到最佳使用狀態(tài)。

再比如通過技術(shù)說明書，醫(yī)療用戶可以得知，諸如便攜式移動式通信設(shè)備是否會影響或在多少距離內(nèi)會影響該設(shè)備，該設(shè)備是否會在與其它設(shè)備接近或疊

放使用時抗擾度降低等信息，以便在使用中加緊注意和或盡量避免電磁兼容性的要求。

總之，醫(yī)院作為醫(yī)療設(shè)備的主要使用方，應(yīng)重視對操作的醫(yī)護(hù)人員、采購、維修人員進(jìn)行必要的電磁兼容（EMC）知識的學(xué)習(xí)培訓(xùn)，按照使用現(xiàn)場的電磁環(huán)

境選購符合EMC要求的產(chǎn)品并正確地按設(shè)備使用說明書或技術(shù)說明書安裝、操作，為了廣大公眾的健康和安全，應(yīng)讓其能按照設(shè)計(jì)，不受干擾正常運(yùn)行。