医疗器械在现代医学诊断、治疗中具有举足轻重的地位,随着医疗水平的提高以及电子技术的发展,大功率、高精密度有源医疗器械设备的临床应用越来越广泛,现代有源医疗器械的密集使用,给医院临床电磁环境带来巨大考验。
YY0505-2012《医用电气设备第1-2部分:安全通用要求并列标准:电磁兼容要求和试验》是我国医疗器械电磁兼容方面的强制性标准。虽有标准,但对有源医疗器械检测发现,该类产品在电磁兼容方面仍存在多种问题, 测试 一次性通过率不高。然而,国内大部分有源医疗器械生产企业工程师电磁兼容整改经验不足,采取的整改措施效果有限。实际测试中,很多产品需要经过多次整改才能合格。
从产品研发阶段入手是解决医疗器械电磁兼容性问题的有效方法,因此,有源医疗器械应该在产品早期研发阶段考虑电磁兼容性设计问题,且电磁兼容的标准植入应当贯穿于整个产品研发生产周期。本文主要介绍常用的有源医疗器械电磁兼容设计方法,并结合实际情况分析电磁兼容整改方案。
电磁兼容设计三个关键要素
常规情况下,产生电磁干扰要同时具备三个要素,即干扰源、 耦合 通道、敏感器件(本文所指的敏感器件为有源医疗器械)。电磁兼容性设计要以这三个基本要素为出发点——抑制电磁干扰源,从源头降低发射干扰;切断电磁干扰耦合路径;降低敏感设备电磁敏感性,即提高设备自身抗干扰性。总的来说就是降低设备电磁发射值的同时,提高设备抗干扰性。
有源医疗器械电磁兼容性设计及整改同样围绕电磁干扰三要素展开。
干扰源
电磁干扰源主要指人为干扰源,包括无线电通讯、输 电线 、电气设备、高低压 开关 、电源、导航、静电放电、雷达、工业设备、医疗设备、家用电器、照明灯具、电动工具等。
耦合通道
电磁干扰耦合包括辐射耦合与传导耦合两个路径。
辐射耦合是指干扰信号以电磁波形式传播,能量遵照电磁波规律向空间发射。辐射耦合包括三种情况,即场对线的耦合、天线对天线的耦合、线对线的感应耦合。场对线的耦合是指空间电磁场通过设备的线缆感应耦合。天线对天线的耦合是指干扰源的天线向空间发射电磁波,电磁波被同一空间设备的天线接收。线对线的感应耦合是指两个距离相近的设备,其线缆间辐射信号的感应。
传导耦合是指在干扰源与被干扰设备间有 电路 连接,干扰信号沿电路传递到被干扰设备,从而对被干扰设备的正常工作产生影响。可以传导干扰的电路包括电源线、互连线缆、导电部分、公共 阻抗 等。
敏感器件(有源医疗器械)
电磁干扰容易对低压弱电信号产生干扰,而有源医疗器械通常含有弱电部分,因此,有源医疗器械较易受到电磁干扰。电磁干扰信号以传导或辐射的方式干扰有源医疗器械,辐射干扰方式即空间干扰,传导干扰是指干扰通过有源医疗器械的电源线或 信号线 进入设备内部,干扰的性质、程度与电源线和信号线的制作工艺有一定关系。抑制电磁干扰的方法同样也适用于提高有源医疗器械的抗扰度性能,例如采用内部电路屏蔽、 隔离器 件、 滤波器 件及合理 布线 等。
在临床环境中,被干扰的医疗器械同时也是干扰发射源,干扰与被干扰同时存在。有源医疗器械间的相互干扰包括辐射耦合、传导耦合。一个设备的电磁发射是否会对其自身内部电路产生干扰很好判断,只要设备在出厂前可正常使用即表示不会产生干扰;而对其他设备的干扰程度,则要通过电磁兼容实验判断。
由此可以看出,抑制干扰源、阻断耦合通道、提高抗扰度性能是有源医疗器械进行电磁兼容设计的关键。