電源濾波器在醫(yī)用電氣設(shè)備中的應(yīng)用

摘要：本文通過分析電磁干擾的主要類型以及其在醫(yī)用電氣設(shè)備中的危害，著重討論將電源濾波器應(yīng)用于醫(yī)用電氣設(shè)備中，以解決醫(yī)用電氣設(shè)備的電磁干擾現(xiàn)象。
關(guān)鍵詞：醫(yī)用電氣設(shè)備；電源濾波器；電磁干擾

0 引言
生物醫(yī)學(xué)工程在現(xiàn)代化醫(yī)院中所起的作用越來越重要。醫(yī)療設(shè)備的更新?lián)Q代日新月異，高精尖的醫(yī)療設(shè)備更是決定著醫(yī)療服務(wù)水平，醫(yī)療儀器設(shè)備種類、規(guī)模和先進(jìn)程度成為現(xiàn)代化醫(yī)院的一個重要標(biāo)志。然而現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)也悄然將電磁污染的陰影籠罩在醫(yī)院上空。在醫(yī)院門診室、手術(shù)室和病房中，一臺有強(qiáng)電磁輻射的醫(yī)用電氣設(shè)備產(chǎn)生的電磁干擾會破壞或降低其他醫(yī)用電氣設(shè)備的工作性能；并通過對人體組織器官的物理化學(xué)作用產(chǎn)生有害的生理效應(yīng)，對人體組織器官造成傷害，危及人類的身體健康。因此世界上許多國家都開始關(guān)注醫(yī)用電氣設(shè)備的電磁輻射問題，并制定了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)和文件，提出了對醫(yī)用電氣設(shè)備的輻射和抗干擾的強(qiáng)制性要求。歐盟醫(yī)療器械指令93／42／EEC-Medi-cal Device Directive中明確規(guī)定--需要做CE認(rèn)證出口到歐共體各成員國的醫(yī)用電氣設(shè)備必須通過IEC 60601-1-2標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的電磁兼容性測試。我國醫(yī)藥行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YY0505-2005對醫(yī)用電氣設(shè)備的電磁兼容也做了相應(yīng)的要求，并于2007年開始正式執(zhí)行。因此，各醫(yī)療電氣設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)對電磁干擾的關(guān)注日益加強(qiáng)。

1 電磁干擾的類型
電磁兼容指的是一個產(chǎn)品和其它產(chǎn)品共存于特定的電磁環(huán)境中，而不會引起其它產(chǎn)品或者自身性能下降或損壞的能力，它主要包括輻射性和抗擾性兩個領(lǐng)域。電磁干擾主要有兩種類型：
1．1 輻射干擾
輻射干擾是指設(shè)備產(chǎn)生的電磁波通過空間傳播，并對其他設(shè)備電路產(chǎn)生無用電壓／電流的一種干擾方式。當(dāng)兩臺設(shè)備間的距離與波長相比較長時，干擾以電磁波的形式傳播。例如，在醫(yī)生使用手機(jī)時，旁邊的醫(yī)用設(shè)備電腦顯示器圖像會出現(xiàn)抖動，這是因為手機(jī)工作時發(fā)出的信號通過空間以電磁場的形式傳輸?shù)斤@示器內(nèi)部。
1．2 傳導(dǎo)干擾
傳導(dǎo)干擾是指一臺設(shè)備產(chǎn)生的電壓／電流變化通過電源線、信號線傳導(dǎo)并影響其他設(shè)備的一種干擾方式。當(dāng)設(shè)備與導(dǎo)線的長度比波長短時，傳導(dǎo)干擾主要是通過電源線、控制線、信號線傳輸?shù)墓材８蓴_和差模干擾，還有不同設(shè)備使用公共電源或公共地線所產(chǎn)生的共阻抗干擾。現(xiàn)代化的醫(yī)院里，由于診斷病情和手術(shù)的需要，門診室和手術(shù)室里往往不再是單一的醫(yī)療設(shè)備，而是多臺設(shè)備集中放置，這就不可避免地使多臺醫(yī)用電氣設(shè)備共用一個電源。電源線本來一般只是輸送50Hz交流電，但是由于連接設(shè)備的電磁干擾，使電源線上的電流很不純凈。傳導(dǎo)干擾很容易通過電源線進(jìn)入醫(yī)療設(shè)備中，使得設(shè)備出錯甚至損壞，從而影響診斷結(jié)果的正確性。如果這樣的傳導(dǎo)干擾出現(xiàn)在手術(shù)過程中，嚴(yán)重時會危害到患者的生命安全。因此，在醫(yī)用電氣設(shè)備中抑制電源線的傳導(dǎo)干擾非常重要。通常，我們采用的主要且有效的方法就是在被干擾設(shè)備的電源線上安裝電源濾波器。

2 電源濾波器在醫(yī)用設(shè)備中的具體應(yīng)用
醫(yī)用手術(shù)顯微鏡需出口歐盟，根據(jù)IEC 60601-1-2標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，對其進(jìn)行電磁兼容性測試。發(fā)現(xiàn)該產(chǎn)品交流電源端口的傳導(dǎo)干擾測試結(jié)果如圖1所示。由圖可見，該產(chǎn)品電源端口的傳導(dǎo)干擾沒有通過Class B限值的要求。經(jīng)分析討論，決定在產(chǎn)品電源輸入端加裝電源濾波器。


2. 1 電源濾波器的選擇
濾波器是一種二端口網(wǎng)絡(luò)，具有選擇頻率的特性，它可以讓某些頻率順利通過，而對其他頻率則加以阻攔。電源濾波器屬于抑制干擾濾波器，從頻率選擇的角度來說，也屬于低通濾波器，它能夠毫無衰減地把直流電源和交流電源的功率輸送到設(shè)備上去，同時又能使高頻干擾信號大大地衰減，以保護(hù)設(shè)備免受損壞。在選擇具體型號時，要想在抑制的電磁干擾信號頻率范圍內(nèi)實現(xiàn)最大可能的失配，使需要抑制的電磁干擾信號受到最大可能的衰減，就必須根據(jù)濾波器兩端將要連接的電源阻抗和負(fù)載阻抗來選擇電源濾波器的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和參數(shù)，才能取得滿意的抑制干擾的效果。經(jīng)過選擇，我們選擇內(nèi)部是無源低通網(wǎng)絡(luò)的電源濾波器(TYCO公司生產(chǎn)的 6EHG1-2型號)。將該濾波器一端接入干擾源，負(fù)載端接被干擾設(shè)備，可以抑制電源線上存在的共模EMI信號，使其受到衰減，并控制到很低的電平上。