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電磁兼容三大基礎(chǔ)要素

  目前，提高有源醫(yī)療器械電磁兼容性最常用的方法包括接地、屏蔽、濾波。

接地

  接地對(duì)于大部分有源醫(yī)療器械來(lái)講是必不可少的，是醫(yī)療器械正常工作的基礎(chǔ)，良好的接地能夠保證有源醫(yī)療器械提高電磁兼容性能，接地技術(shù)也是最為簡(jiǎn)單有效的電磁兼容設(shè)計(jì)方案。

  有源醫(yī)療器械可以通過金屬外殼或者金屬板接地。理想的接地點(diǎn)應(yīng)電流流過無(wú)壓降、阻抗為零，而實(shí)際情況下，阻抗為零較難實(shí)現(xiàn)，只能盡量降低。良好的接地應(yīng)避免不必要的接地回路，盡量減少多電路共用接地阻抗而產(chǎn)生干擾電壓。有源醫(yī)療器械接地情況通常有兩種：安全接地和信號(hào)接地。

  安全接地包含電氣安全接地與雷電防護(hù)接地。為了防止設(shè)備金屬外殼帶電時(shí)發(fā)生觸電事故，需要把設(shè)備金屬外殼通過導(dǎo)體接入大地，即安全接地。就電磁兼容設(shè)計(jì)來(lái)說，接地通常是指信號(hào)接地。為防止對(duì)醫(yī)療器械產(chǎn)生信號(hào)干擾，通常情況下，有源醫(yī)療器械的安全接地和信號(hào)接地是分開的。

  醫(yī)療器械信號(hào)如果不能正常工作可能會(huì)導(dǎo)致設(shè)備誤操作，或傳遞給醫(yī)生錯(cuò)誤的信息從而導(dǎo)致誤診，良好的接地處理是保障醫(yī)療器械正常工作的基礎(chǔ)。電磁兼容設(shè)計(jì)中，保護(hù)接地是常用的抗擾度方法，要充分利用接地提高有源醫(yī)療器械的電磁兼容性能。

屏蔽

  屏蔽是將導(dǎo)電、導(dǎo)磁材料制成屏蔽體，使電磁輻射控制在有源醫(yī)療器械內(nèi)部，以抑制輻射干擾的一種方式，銅箔、鋁箔是最常用的屏蔽材料。屏蔽是為了避免同時(shí)工作的兩臺(tái)以上有源醫(yī)療器械相互產(chǎn)生電磁輻射干擾，是醫(yī)療器械生產(chǎn)企業(yè)廣泛采用的提高器械電磁兼容性的方法。在實(shí)際的電磁兼容測(cè)試中，屏蔽對(duì)醫(yī)療器械輻射發(fā)射可以起到立竿見影的改善效果。根據(jù)屏蔽的作用對(duì)象，屏蔽措施可分為電場(chǎng)屏蔽、磁場(chǎng)屏蔽、電磁場(chǎng)屏蔽。

  電場(chǎng)屏蔽的實(shí)質(zhì)是降低兩個(gè)以上有源醫(yī)療器械或者兩部分以上電路之間的電場(chǎng)感應(yīng)，分為靜電場(chǎng)屏蔽和低頻交變電場(chǎng)屏蔽，二者原理基本相同。

  導(dǎo)線、線圈通電后，會(huì)使周邊產(chǎn)生磁場(chǎng)，當(dāng)電流發(fā)生變化時(shí)，周邊的磁場(chǎng)也會(huì)隨之發(fā)生變化，即為時(shí)變磁場(chǎng)。處在時(shí)變磁場(chǎng)中的導(dǎo)體會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，相應(yīng)的閉合導(dǎo)體中會(huì)產(chǎn)生電流，從而影響有源醫(yī)療器械的正常工作。磁場(chǎng)屏蔽可以有效降低這種干擾。磁場(chǎng)屏蔽分為恒定磁場(chǎng)屏蔽和低頻時(shí)變磁場(chǎng)屏蔽，二者屏蔽原理基本相同。

  此外，一些有源醫(yī)療器械會(huì)隨著工作頻率的增加而對(duì)外輻射電磁波，可采用良好的導(dǎo)體金屬材料（如銅箔、鋁箔等）作為電磁波屏蔽體對(duì)電磁場(chǎng)進(jìn)行屏蔽。導(dǎo)體金屬材料作為電磁波屏蔽體的同時(shí)，也會(huì)對(duì)電場(chǎng)、磁場(chǎng)起到屏蔽作用。

濾波

  由于有源醫(yī)療器械的電子電氣設(shè)計(jì)通常具有高度復(fù)雜性，單純使用一種電磁兼容性設(shè)計(jì)方法往往不能對(duì)電磁干擾起到完全有效的防護(hù)作用。通常情況下，有源醫(yī)療器械的工作離不開電源線、互連信號(hào)線以及控制線，這些線纜都能發(fā)射和接收干擾信號(hào)。濾波器可以有效解決設(shè)備線纜的這一問題。

  濾波是一種濾出有用信號(hào)的技術(shù)，可以阻斷沿線纜傳播的干擾信號(hào)，將干擾和噪聲信號(hào)濾除掉。濾波器實(shí)質(zhì)是選頻電路，它會(huì)阻止某些頻率的信號(hào)，同時(shí)允許某些頻率的信號(hào)通過。通帶，是指信號(hào)可通過的頻率范圍；阻帶，是指信號(hào)被阻止的頻率范圍；截止頻率，是指通帶與阻帶的分界頻率。實(shí)際應(yīng)用中，濾波器的通帶與阻帶之間有一個(gè)過渡頻率帶。理想濾波器在通帶內(nèi)的電壓增益是常數(shù)，在阻帶內(nèi)的電壓增益為零。濾波器有多種分類方法，有源醫(yī)療器械電磁兼容理論通常按照頻譜特性，將濾波器分為高通濾波器、低通濾波器、帶通濾波器、帶阻濾波器等。

  由此可見，接地、屏蔽、濾波共同構(gòu)建了有源醫(yī)療器械電磁兼容的基礎(chǔ)，設(shè)備的電磁兼容性離不開這三個(gè)基礎(chǔ)要素。

摘編自：劉鵬 高健 張馨予. 醫(yī)療器械電磁兼容整改方案研究[J].中國(guó)食品藥品監(jiān)管.2020.03（194）：38-41