儀器設(shè)備設(shè)計(jì)者們經(jīng)常會(huì)遇到許多有關(guān)發(fā)射與抗干擾等問(wèn)題，其中電磁干擾 (ElectroMagneticInterference，EMI) 問(wèn)題在很多行業(yè)中是個(gè)常見(jiàn)的小毛病，但在某些特殊的行業(yè)，如醫(yī)療電子中，由于患者的**需要及生理信號(hào)電平的敏感性，電磁干擾就成為需要專(zhuān)門(mén)解決的重要問(wèn)題。
國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB9706.1《醫(yī)用電氣設(shè)備**部分：**通用要求》以及國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC60601很好地推動(dòng)了醫(yī)療器械的發(fā)展。其重點(diǎn)在于抗干擾，但同時(shí)亦注意了干擾源問(wèn)題。但國(guó)內(nèi)的一些生產(chǎn)商對(duì)電磁干擾問(wèn)題的注意仍不夠充分。因此本文想通過(guò)介紹專(zhuān)注于電磁兼容問(wèn)題咨詢服務(wù)的Kimmel-GerkeAssociates公司幾位創(chuàng)辦人總結(jié)的醫(yī)療電子常見(jiàn)的電磁干擾問(wèn)題，給大家提供一些更多的相關(guān)信息，共同關(guān)注與解決醫(yī)療電子中的電磁干擾。
醫(yī)療電子常見(jiàn)的電磁干擾問(wèn)題之一：接地阻抗高
接地阻抗之所以排在十大問(wèn)題的**位，是因?yàn)檫@一問(wèn)題的發(fā)生頻率*高。絕大多數(shù)的高頻問(wèn)題，無(wú)論是同發(fā)射、自兼容性還是抗干擾性相關(guān)，歸根結(jié)蒂還是與接地阻抗高有關(guān)。這些問(wèn)題既非低頻接地回路也非接地場(chǎng)所問(wèn)題所導(dǎo)致，而是由于局部接地阻抗(如線路板或電纜)產(chǎn)生問(wèn)題而引起。高阻抗的接地路徑通常會(huì)導(dǎo)致電纜屏蔽失效并產(chǎn)生共模電流。
由于通常的導(dǎo)線和編織線大都是高阻抗性的，因此高頻時(shí)要采用接地板以維持接地阻抗盡可能的低。多高才算高頻還需要由實(shí)際應(yīng)用情況決定。對(duì)于導(dǎo)線和編織線，其感抗比線路的音頻阻抗大時(shí)，設(shè)計(jì)者就應(yīng)當(dāng)避免應(yīng)用導(dǎo)線或者編織線接地。
根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，每英寸長(zhǎng)導(dǎo)線的感抗約20nH。在100MHz時(shí)，1英寸導(dǎo)線的感抗為2nfL或12W。在射頻情況下，應(yīng)對(duì)任何長(zhǎng)度的導(dǎo)線都持懷疑態(tài)度，接地導(dǎo)線的寬度至少是其長(zhǎng)度的1/5，就是說(shuō)對(duì)于一個(gè)5英寸長(zhǎng)的接地片而言，其寬度至少應(yīng)為1英寸。
醫(yī)療電子常見(jiàn)的電磁干擾問(wèn)題之二：電纜屏蔽不足
當(dāng)碰到發(fā)射或抗射頻干擾問(wèn)題時(shí)，通常也會(huì)涉及到電纜問(wèn)題，其接地阻抗在電纜終端性能中起到很大作用。
妥善解決高頻射頻干擾(Radio-FrequencyImmunity，RFI)和發(fā)射傳播問(wèn)題的辦法就是在電纜的兩端設(shè)置環(huán)形電纜終端。如果連接器同屏蔽體不匹配，屏蔽就將失效。
“一點(diǎn)接地”的原則適用于音頻但對(duì)射頻沒(méi)有多大效果。比較棘手的事情是，與患者連接的電纜不能有地的屏蔽，由于電纜不能終止于患者終端，因此屏蔽就不能兩端接地，此外，在設(shè)備終端不能有效接地，甚至需要維持絕緣。當(dāng)患者不被連接或需維持絕緣時(shí)，可以有效地實(shí)行電纜屏蔽，外觀檢查可以判定電纜屏蔽是否有效，但在現(xiàn)場(chǎng)或是測(cè)試時(shí)仍會(huì)遇到問(wèn)題，因此對(duì)于患者而言，濾波效應(yīng)比屏蔽更重要。
電纜屏蔽可以一點(diǎn)接地，但如果電纜的長(zhǎng)度超過(guò)波長(zhǎng)的1/20時(shí)，電纜屏蔽就需要兩點(diǎn)接地，電纜長(zhǎng)度是波長(zhǎng)的1/4時(shí)的情況*糟糕。從普通的家電城里買(mǎi)來(lái)的電纜大都是一端接地，很少有兩端全部接地的。如果有兩端接地的情況，也會(huì)在包裝上有所說(shuō)明。另外許多可購(gòu)買(mǎi)的電纜用的都是編織線制品，這對(duì)電磁兼容性(Electro-MagneticCompatibility，EMC)很不利。
此外，電纜屏蔽也很容易遭到破壞。許多電纜屏蔽物都是由Mylar箔制成的，不是很結(jié)實(shí)，有時(shí)即使是輕微的觸碰，也會(huì)造成屏蔽物的破裂，降低屏蔽效果，而這種破裂又很難用肉眼發(fā)現(xiàn)，即使用數(shù)字伏特計(jì)也很難測(cè)量出來(lái)。
*后，電纜屏蔽要通過(guò)地線接地，因此如果地線碰到了連接器里的一個(gè)針或者外面的一個(gè)螺絲就會(huì)導(dǎo)致屏蔽效果降低甚至完全失效。
醫(yī)療電子常見(jiàn)的電磁干擾問(wèn)題之三：開(kāi)關(guān)電源發(fā)射
開(kāi)關(guān)電源或交—直流轉(zhuǎn)換器發(fā)射問(wèn)題由來(lái)已久，開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)(收集板或排放板)的電流使得散熱器出現(xiàn)耦合噪音，產(chǎn)生傳導(dǎo)發(fā)射問(wèn)題。
這個(gè)問(wèn)題雖然很普遍，但在醫(yī)療電子中卻尤其嚴(yán)重。但由于鍵路火花消除器技術(shù)難以發(fā)現(xiàn)此問(wèn)題，所以，要盡量避免共模電流的產(chǎn)生，關(guān)鍵要做到盡可能的使差模濾波靠近故障元件，在可能的情況下*大限度地維持噪音節(jié)點(diǎn)的物理絕緣性，還要選好合適的位置安放散熱器。
醫(yī)療電子常見(jiàn)的電磁干擾問(wèn)題之四：LCD發(fā)射
醫(yī)用電子儀器中，持續(xù)增加的液晶顯示器(Liquid-CrystalDisplay，LCD)的應(yīng)用也帶來(lái)了LCD發(fā)射問(wèn)題。LCD面板通常由電路板上發(fā)出的一根彎曲電纜所驅(qū)動(dòng)，而到達(dá)LCD的電流卻不是完全返回到這根電纜中，其中的一小部分會(huì)形成共模電流，用以驅(qū)動(dòng)LCD，這樣就又出現(xiàn)了**節(jié)討論的接地阻抗問(wèn)題。
這種情況下，首先需要利用盡可能短的回路將電流全部返回到驅(qū)動(dòng)電路板中，通過(guò)彎曲電纜下的一個(gè)接地片降低返回路徑的阻抗；*好是能夠直接將電流從LCD面板回流入電路板中，如果可能，*好使面板的四角都接地。作為其結(jié)構(gòu)的一部分，許多LCD在背面都有一金屬外殼，如果某種特殊的顯示器沒(méi)有，那么設(shè)計(jì)者就要為之特別安裝一個(gè)。如果醫(yī)療設(shè)備具有金屬外殼，設(shè)計(jì)者應(yīng)當(dāng)將LCD的四角完全接地。
醫(yī)療電子常見(jiàn)的電磁干擾問(wèn)題之五：內(nèi)置耦合通道偏移
在高頻狀態(tài)下，內(nèi)置耦合通道在電磁干擾方面起了很大作用。這些通道可以設(shè)置于設(shè)備的任何地方，但更多的會(huì)設(shè)置于敏感性強(qiáng)的患者信號(hào)的輸入電纜中。設(shè)置地方的不同會(huì)導(dǎo)致成功或失敗兩種結(jié)果。
出現(xiàn)這樣的問(wèn)題有幾種解決方式。一個(gè)就是采用從電感器或是鐵氧體至臨近的金屬性物質(zhì)的電容耦合，這些元件通常置于輸入與輸出端以抑制內(nèi)部和外部的射頻干擾，這樣做就是使朝向噪音源的電感器端帶有相當(dāng)大的高頻電壓，這種電感器可電容耦合于任何臨近的金屬性物質(zhì)，如接地層、電路板、散熱器等。采用這樣的方式要十分小心，避免同一些敏感器件相耦合。
采用從電路板元件至連接器插針的電容耦合也是可選擇的一種方式，但這種通道可能旁路了放置于電路板上的濾波元件。將鐵氧體放在電纜外部比將之放在電路板內(nèi)部好一些，這種方式可終止存在于連接器旁法拉第屏蔽的耦合通道。
醫(yī)療電子常見(jiàn)的電磁干擾問(wèn)題之六：金屬外殼靜電放電
靜電放電(ElectroStaticDischarge，ESD)問(wèn)題是一個(gè)經(jīng)常發(fā)生且讓人追悔莫及的事。為了降低發(fā)射和抗射頻干擾問(wèn)題，設(shè)計(jì)者有時(shí)不得不在塑料外殼上鍍金，為了使之有效，鍍金要將縫隙全部鍍上以保證結(jié)合面的傳導(dǎo)連續(xù)性。
這就構(gòu)成了一套新的靜電放電接觸點(diǎn)，設(shè)計(jì)者為了解決一個(gè)問(wèn)題卻又帶來(lái)了新的問(wèn)題。這的確是非常棘手的事情，通常設(shè)計(jì)者只有三種選擇：重新設(shè)計(jì)以降低設(shè)備對(duì)鍍金的需要；重新對(duì)設(shè)備進(jìn)行鍍金，避免產(chǎn)生放電；特別仔細(xì)地使屏蔽物的縫隙閉合。
醫(yī)療設(shè)備電子通常會(huì)碰到與其它電子設(shè)備相同的一些電磁干擾問(wèn)題，但有些問(wèn)題相對(duì)于醫(yī)療行業(yè)而言是很特殊的。
文中提到的一些電磁干擾問(wèn)題有些已經(jīng)存在了幾十年，有些是近期才出現(xiàn)而且日后會(huì)更加常見(jiàn)。這些問(wèn)題對(duì)于設(shè)計(jì)醫(yī)療設(shè)備是非常重要的，設(shè)計(jì)者們?nèi)绻茉诠ぷ髦斜苊獬霈F(xiàn)這些問(wèn)題就將會(huì)避免更多的令人**的事情。
