内部电源医疗器械电磁兼容性问题的探讨

摘  要：科学技术的发展为医疗行业带来了许多便利。由内置电源供电的医疗器械具有体积小、重量轻、携带方便、适用范围灵活，工作电流小、功耗低、电磁兼容性强等优点而被广泛使用。设备电磁性能会对医疗器械产生很大的影响，因此对内供电医疗设备电磁兼容性的评价和研究，对于扩大质量监管范围，保障民用设备安全具有重要意义。为此，文章主要对内部电源医疗器械电磁兼容性问题进行探讨。

关键词：内部电源;结构设计;电磁兼容;评价措施

中图分类号：TN03                      文獻标识码：A文章编号：2096-4706（2021）15-0067-03

Abstract： The development of science and technology has brought many conveniences to the medical industry. Medical apparatus and instruments powered by built-in power supply are widely used because of their small volume， light weight， convenient carrying， flexible scope of application， small working current， low power consumption， strong electromagnetic compatibility and so on. The electromagnetic performance of equipment will have a great impact on medical apparatus and instruments. Therefore， the evaluation and research on the electromagnetic compatibility of internally powered medical equipments is of great significance to expand the scope of quality supervision and ensure the safety of civil equipments. Therefore， this paper mainly discusses the electromagnetic compatibility of medical apparatus and instruments with internal power supply.

Keywords： internal power supply; structural design; electromagnetic compatibility; evaluation measures

0  引  言

当前，许多高科技医疗设备在使用过程中都会在周边产生电磁环境，时常会影响医疗设备的使用。对此笔者查询各种资料，论述电磁干扰的含义，以及亟待解决的问题，为行业相关工作人员提供参考资料，保证设备运用过程中不受电磁兼容问题的影响。本文主要梳理内部电源常见的电池类型，分析EMC评估项目，指出常见的不符合项和关键项目，并提出一些应对措施。充分考虑内部供电医疗设备EMC评估项目，通过实例验证不合格方案，探索加强内部供电医疗设备EMC评估的途径。

1  电磁干扰概述

1.1  电磁干扰控制

屏蔽、接地和滤波是电磁干扰控制的三种主要形式。如果仅采用单一的屏蔽措施，则无法有效控制电磁干扰，主要原因是系统或设备的电线电缆是电磁干扰传输和接收的最直接载体。一般在测试EMC性能时，单个设备或系统能够满足要求，但在连接多个设备或系统的情况下，对其进行EMC测试，这些设备或系统将不符合EMC标准，会导致电磁传输和接收。唯一有效的措施是加装滤波器，切断电磁沿电源线或信号线的传播路径，并配合屏蔽控制措施来抵抗电磁干扰。无论采用何种形式的抗电磁干扰，都可以采用滤波控制方式。

1.2  在线干扰控制

根据电流流过的路径，在线干扰一般分为共模干扰电流和差模干扰电流。共模干扰电流是中性线、火线与大地或其他参考之间的干扰电流;差模干扰电流是中性线与火线之间的干扰电流。两种干扰方式不同，控制措施也不同。因此，在采取控制措施之前，应准确识别干扰类型，然后再采取适当的过滤控制措施。

1.3  使用滤波器控制电磁干扰

滤波器是由电阻、电容和电感组成的网络，具有分布参数或集中参数。在这个网络中，一些频率被允许通过，而另一些频率则被阻止和禁止。根据滤波器的工作频率和被滤除干扰信号频率的不同，通常有高通、低通、带阻和带通滤波器。生活中最常见的电源线为低通滤波器，对高频信号有很强的抑制作用。它只允许50 Hz的电流通过，以确保所有用电设备都能正常使用而不受电磁干扰。

2  EMC发射测试中的个性问题

2.1  注重机械设备运行参数

许多医疗设备的结构涵盖天磁、电子、机械材料和化学工业的知识。然而，一些虚构的事件蒙蔽了我们的眼睛，掩盖了安全隐患。比如新生儿培养箱、保温箱、良性箱、保温干燥箱等设备都是安全的电子温控设备。有时温控设备出现故障，实际温度与测试温度不一致，测试温度有误差，导致治疗效果受影响。如果在设备中加入玻璃温度计，将会提高温度检测的准确性。为防止输液线被切断，有些滴灌泵在运行过程中经常会告警，但实际上滴灌泵本身并没有故障，错误申报的原因就是组织输液先切断。另外，在处理温室气体泄漏故障时，大多数人都会找热水来确认是否有漏水。这是源于热水冷却、空气和水蒸气冷却和冷凝的结果。如果水蒸气冷却，则水箱的水位显著下降。仔细观察水位，就可以判断故障的原因。变量经常出现在常见的医疗设备中，例如呼吸系统、保护器和服务器。变量出现问题无法恢复，对此应该记录每个变量（或通过电脑进行储存）。新生儿培养箱如图1所示。

2.2  完善组织制定标准

国际电工委员会（IEC）是一个全球标准化组织，由所有参与国电工委员会（IEC国家委员会）组成。其目的是促进在与电气和电子技术领域标准化相关的所有问题上达成国际共识。

2.3  关于系统接地

从EMC设计角度来看，需要注意系统接地的稳定性，包括信号接地和安全接地，如图2所示。在上述两种接地方式中，安全接地的核心思想是将电子设备的外壳与大地相连，以确保借助低阻抗导体实现连接。通过上述连接，可以实现最佳的接地安全性。相反，如果选择参考地或信号地方式，则需要将参考零电位设置为信号电压的参考值。对于返回信号的路径，可以选择地线。由此可知，地线干扰的原因是地线电位差太大，所以两端呈现出高电压或大电流。为了改善这种状况，需要将信号地平面转换为低阻金属板，或者选择铜导体作地线。同时，设备接地一般可分为多点接地、单点接地、浮动接地和混合接地四种方式。

3  内部电源医疗器械电磁兼容性问题的探讨

3.1  降低质量成本

降低材料质量成本表面上可以节约成本，但是，这种质量成本发生在生产活动之后，这是一种隐藏的生产成本，常常被人们所忽略。从商品总成本构成的角度来看，该成本也是生产成本的重要组成部分。内部电源医疗器械的总成本主要包括预防成本、识别成本、内部损失成本和外部损失成本。在生产一系列产品时，有必要了解这些产品的生产成本。这样，不但可以迅速提高内部电源医疗器械产品的生产质量，而且可以节省检查成本，最终达到降低生产成本的目的。因此，有必要充分了解供应商的原材料质量。对内部电源医疗器械生产成本的有效管理还包括人工成本的管理。在未来的劳动管理中，企业需要不断提升技术人员的工作能力和技术水平，以降低生產成本和劳动成本。

根据压缩方向的不同，屏蔽材料可分为正压和侧压应用。在正面按压时，压缩力的方向垂直于屏蔽材料的安装面，大多数材料可以在正压下使用。在侧面按压时，压缩力的方向与屏蔽材料的安装面平行，因此压缩力可以提升屏蔽材料，只有少数特殊设计的材料可以承受侧向压力。屏蔽材料的压缩对屏蔽材料的屏蔽性能有着至关重要的影响。

3.2  医疗机械的管理要科学

实践证明，传统的医疗器械管理模式已经远远不能适用于当前的医疗发展，不能再继续沿用以前的医疗器械管理方法，否则会给企业造成巨大的损失。因此，企业需要不断创新管理模式，探索促进企业管理的新途径。目前的研究表明，医疗器械集中管理最有效，而计算机集中管理更先进。为了缩短加工时间，进一步提高生产效率和产品质量，计算机集中管理模式是目前最有效的方法。这种管理模式的运行过程是通过员工的计算将信息有条不紊地组织起来，并通过网络与技术人员交换和交流相关技术信息，以提高工作效率，如图3所示。

3.3  屏蔽技术

屏蔽技术可以有效地控制医疗设备的电磁、磁场、电场，避免电磁从一个地方传播到另一个地方。通常选取的电磁屏蔽方式是金属隔离，金属将电磁隔绝。一般的方式可分为两种，一是在发出电磁场的设备周围采取屏蔽措施，杜绝电磁场扩散。二是对正常运行的设备进行屏蔽，不让外界的电磁场影响设备的正常运行。这两种电磁屏蔽措施都是非常有用的，可以将电磁波进行反射，如图4所示。

3.4  静电屏蔽

为了提高医院内部医疗器械水平，除了要求操作人员操作技术过关之外，还要求其具有高精准的操作技能。屏蔽技术不是简单的电磁隔离，其中还包括静电屏蔽，如图5所示。静电的危害非常之大，与生活中的静电威力不同，工业静电会导致机械设备运行异常。可以采用和大地连接、导电性好的金属容器连接进行屏蔽。这样，内部的电场向外传播，外部的电场也不能对内传播。

3.5  提升操作人员业务素质、操作技术

操作人损操作技能的好坏不但会对医疗效果产生巨大影响，甚至还会引发医疗事故。为此，操作人员需要接受不定期的技术培训，还需要定期对操作人员进行考核。如今，随着信息技术的不断发展，新兴的5G网络应运而生，并找到了新的发展路径。5G出现后，快速稳定逐渐成为发展的主题。我国通信技术的迅猛发展，带来了医疗器械技术的日新月异。优秀的人才会创造巨大的商业价值。对于优秀的员工，企业也必须有相关的吸引政策来留住人才。对操作人员的全方位培训不仅需要理论教育，还需要现场的实际操作，减少操作人员的失误率，增进员工之间的相互配合，减少不必要的摩擦，从而提高企业的经济效益。对操作人员操作技术培训的场景如图6所示。

4  结  论

通过分析可以得出，现阶段的EMC技术已经高度完善，包括电磁吸收技术、接地技术、滤波技术和电磁信号屏蔽技术。至于电磁干扰，要想彻底消除，可以借助多种EMC方法和技术从根源上解决电磁干扰。在未来的实践中，不断探索新的EMC技术，避免电磁干扰对各个领域的生产运行构成威胁。总之，医院作为医疗设备的主要用户，应根据医疗设备的电磁环境，采购符合EMC要求的产品;注重对医务人员、采购人员和维修人员进行必要的电磁干扰兼容性（EMC）学习和培训。在仪器设备的安装过程中，严格按照设备操作手册来操作。为了公众的健康和安全，所配备的医疗设备应该能够按照设计正常运行，不受干扰，提高病理诊断的准确性，减少误诊漏诊的发生率。

参考文献：

[1] 赵培.医疗电子设备电子干扰问题及电磁兼容性研究 [J].数码世界，2019（2）：33.

[2] 刘鹏，高健，张馨予.医疗器械电磁兼容整改方案研究 [J].中国食品药品监管，2020（3）：38-41.

[3] 韩婷.医疗器械电磁兼容标准关键细节探讨 [J].黑龙江科技信息，2017（3）：1.

[4] 张保运.电磁兼容性（EMC）在医疗器械产品中的应用 [J].中国医疗器械信息，2007（9）：21-25+57.

[5] 浙江诺益科技有限公司.一种用于解决电磁兼容测试中电驱动测试的装置：CN201821495828.9 [P].2019-05-31.

[6] 刘鹏，高健，张馨予.医疗器械电磁兼容整改方案研究 [J].中国食品药品监管，2020（3）：38-41.

[7] 李娟.电力电子装置电磁兼容传导特性测试方法研究 [D].天津：天津理工大学，2019.

[8] 李镇江.基于共模干扰的开关电源电磁兼容性研究 [J].中国新通信，2019，21（11）：196-197.

作者简介：周晓平（1979.02—），男，汉族，江西新余人，讲师，硕士，研究方向：机械设计制造及其自动化。

3554500338264