电磁干扰及其对医疗仪器设备的影响与对策

概要：随着医疗仪器设备现代化程度的进一步提高，由于阻碍导致仪器设备无法长时间工作，同时有损系统的现象日趋严重。当电场强度多达2.4G时，可以损毁集成电路；如果磁场强度超过0.03G时，可以使无屏蔽的仪器设备误动作。为了有效地诱导阻碍，提升仪器设备工作的可靠性，在基层修理人员中宣传、普及外用电磁干扰科学知识，尤其是外用电源线上的电磁干扰科学知识尤为重要。本文就其展开重点辩论，诚望有所裨益。

1阻碍　　1.1阻碍的方式　　阻碍分成差模阻碍、共模阻碍和串模阻碍。差模阻碍又叫常模阻碍、横模阻碍或平面阻碍，它是指变换在线路电压正弦波上的阻碍，是载流导体之间的阻碍。

如电网的过欠压、瞬态变异、尖峰等。共模阻碍又叫纵模阻碍、不平面阻碍和短路阻碍，它是指产生于电网与零线之间的阻碍，是载流导体与大地之间的阻碍，是由电磁辐射或阻碍耦合到电路中来的。如尖峰阻碍、射频阻碍、零线与地线间的稳态电压等。串模阻碍是指外界磁场电场引发的阻碍。

如变压器漏磁、转动电场引发的阻碍等。　　1.2阻碍的类型　　电源阻碍的类型还包括电压迫降（如牵引接上导致电网电压上升）、失电（如雷电、变压器故障或其它因素导致的短时电力供应）、频率位移（如区域性电网故障或发电机不平稳等）、电气噪声（如开关电源或大功率直流电源设备等产生的电磁侵扰、无线电信号、电厂或工业电弧等）、浪涌（如忽然减低阻抗、变压器抽头失当等）、谐波杂讯（如整流、变频调压和开关电源的工作）和瞬变（如失火、大功率电源的转换、对电感性阻抗的转换）等。　　l.3阻碍对医疗仪器设备的影响　　心脑电图机、监护仪、成像诊断仪、针灸电疗仪或银针必要认识人体的仪器设备等，尤其是检测人体生物电信号的仪器设备，由于信号十分的黯淡，如果受到阻碍，就不会在检测结果如波形、图形、图像上变换一种类似于某些恶性肿瘤的畸变导致复发，同时还不会引发微电击，相当严重时还有生命危险。

如果是具有计算机系统的医学仪器设备，当共模阻碍中的尖峰阻碍幅度超过2V～50V，时间持续数微秒时，可引发计算机逻辑错误、信息遗失等。强磁场不会使显像管、X线影像强化管表明图象变形杂讯；加速器射线位移；计算机磁盘、磁卡记录数据毁坏；呼吸机工作失灵；心脏起博器工作过热等。

2诱导阻碍的常用方法　　2.1短路　　在阐释短路之前，必需搞清楚地线与零钱、维护短路和维护接零的基本概念。即：地线是指相连地球通向大地的金属连接线，而零线是我国电力部门获取的工作线路；维护短路是将仪器设备的金属外壳接通地线，在外壳由于阻碍引发电荷时，电流沿地线流向大地，超过维护人身和仪器设备安全性的目的。

而维护接零是将仪器设备的金属外壳与电源的零线连接起来，在短路时，立刻烧断保险，以超过截断电源的目的。在这个问题上，不少基层修理人员概念模糊不清，甚至混为一谈，必需不予区别。　　2.1.1仪器设备的信号短路　　①浮地把电路的零电位或设备的零电位与公共接地系统，或有可能引发环流的公共导线绝缘，即不短路，使此零电位相对于大地的零电位来说是个悬空的零电位。

常用的方法有变压器隔绝和光电耦合隔绝。浮地的优点是抗干扰能力强劲，缺点是静电积累。当电荷累积到一定程度后，在设备地与公共地之间的电位差有可能引发剧烈地静电静电，而沦为破坏性很强的侵扰源。

解决问题的方法是在浮地与公共地间跨接泄放电阻、阻值的大小以不影响设备溢电流的拒绝为宜。　　②单点短路电路和设备中凡必须短路顶点都收到被定义的只有一个物理点为短路参考点的点上就称作单点短路。

对一个系统如果使用单点短路，每个设备都要有自己的单点相接地点，然后各设备的地再行与系统中唯一登录的参照相接地点相连。缺点是系统工作频率很高时呈圆形某种电抗效应，引发短路效果不欠佳。　　③多点短路多点短路是指设备中凡需短路的点，都必要收到离它最近的接地平面（底板、专用短路母线等）上。

优点是非常简单，高频驻波小。缺点是确保量（破损、断裂）较小。

　　④混合短路集单点和多点短路之宽，把必须以备短路的点，以备必要与接地平面连接或对必须高频短路的点，通过旁路电容与接地平面相连接，其余各点皆使用单点短路。流通信号波长高于0.05时使用单点短路，接地线长度超过0.05以上的就不应使用多点短路。

　　2.1.2仪器设备的相接大地　　①仪器设备的相接大地在简单中除仪器设备内部的信号短路外，还要将仪器设备的信号地、机壳和大地相接在一起，并以大地作为仪器设备的短路参考点，从而确保了人身安全和电路工作的平稳。　　②相接大地的方法短路电阻的大小是取决于相接大地的有效性的最重要指标。它各不相同短路电极的制作方式和大地自身的性质。一般来说由于地下金属管道（如自来水、暖气、天然气管等）与大地有较小的认识面积，其短路电阻较小，人们习惯把它作为短路电极。

值得注意的是流向管道的故障电流和杂散电流不会对管道检修人员导致损害。有些暖气管道架设在地下闸极中，与大地接触不良是不应用来短路。煤气管道、液体燃料管（如石油管），有爆炸性的气管以及电力线的零线等，则意味著禁令用来短路，以免再次发生危险性。

　　准确的相接大地方法是自行布设短路电极。再行在地面干燥处，凿一深度为两米以上的坑，放进一根焊有导线直径为1cm～2cm，宽为2M～４Ｍ的铜棒（类似情况可多根点对点成网），然后理上湿土，把导线遮住地面。

如果土质潮湿。可在铜棒周围填以适度的食盐和水以减少短路电阻，其短路电阻一般可大于4。　　医学仪器设备的短路必需根据明确仪器设备分别对待，如心电图机、脑电图机、胃电图机、B超等必需单机分别终端大地，千万不要相接在同一个地方。

尤其是不要与X线机、CT、MRI等接地线接上同一点上，否则不会通过地线引发极强的阻碍，造成无法长时间工作。　　2.2屏蔽　　为了有效地诱导设备内、外部的电磁辐射电磁能通过空间传播的电磁干扰，一般来说采行的措施，是屏蔽。明确有电场、磁场、电磁场屏蔽三种。

实践证明：对具有计算机系统的仪器设备，使用屏蔽计算机主机的方法对电磁干扰和静电产生的阻碍有很好的抑制作用。用有所不同的屏蔽方式和材料其效果也各不相同。

例如：对1MHz的阻碍，若用金属网屏蔽，屏效平均40dB,单层铁皮屏蔽，屏效平均60dB，用双层铁网屏蔽，屏效平均100dB。　　2.2.1电场屏蔽　　仪器设备中电位有所不同物体间（还包括导线间）的互相感应器可看作是分布电容间的电压分配。为了增加干扰源对被感应器物的阻碍，一般来说采行的措施是：减小干扰源与被感应器物的距离，增大分布电容；尽量让被感应器物切合相接地板，减小其对地的电容；在两者间重新加入金属屏蔽层。屏蔽层必需是导电较好的导体，要有充足的强度，短路要好。

例如心脑电图机、监护仪、针灸电疗仪或银针必要认识人体的仪器设备不应靠近超短波治疗机、高频电刀、X射线机、CT、MRI及一切能电磁辐射电磁波的医疗设备的电磁辐射区内。我市某医院有一台500mAX线机的高压电缆有一处表皮因其它原因被烤焦，开机后导致其它仪器设备无法长时间工作，经过多次分析和检查，才找到是由此而引发的。可见X线机的高压电缆屏蔽层的重要性。

　　2.2.2磁场屏蔽　　磁场屏蔽是所指对直流或低频磁场的屏蔽。其屏蔽原理是利用屏蔽体的高导磁率、较低磁阻特性对磁通所起的磁分路起到，从而巩固屏蔽体内部的磁场。为了增加屏蔽体的磁阻，所用材料必需是低导磁率的，有一定的厚度的材料。

被屏蔽物要尽可能放到屏蔽体的中心方位，留意缝隙。通风孔等要顺着磁场方向产于。对强磁场的屏蔽可使用双层屏蔽体结构。

所有材料因磁场强度的高低而以定：当要屏蔽外部强磁场时，外层屏蔽体用容易滋饱和状态的（如硅钢）材料；内层则用易饱和状态的（如坡莫合金）高导磁材料。反之，所用材料推倒过来才可。加装时彼此间的磁路绝缘，无短路拒绝时用绝缘材料不作承托。

有短路拒绝的能用非铁磁材料的金属不作承托。因屏蔽体兼具电、磁屏蔽功能，一般来说是拒绝短路的。　　2.2.3电磁场屏蔽　　电磁场屏蔽的起到是避免电磁场在空间传播。

它是利用屏蔽体金属材料对电磁波的光线和吸取起到来构建的。其过程是：当电磁波超过屏蔽体金属表面时，金属表面就起光线起到，而并未被几乎光线的电磁波转入屏蔽体内部时，之后向前传播的过程中会被屏蔽体金属吸取；当部分并未被吸取丢弃的电磁波利用金属抵达屏蔽体的另一表层时，在金属与空气交界上不会再度构成光线，重回屏蔽层内部，这样在屏蔽体内部构成多次光线与吸取。

3诱导阻碍的技术　　3.1专用线路　　为了诱导仪器设备间的互相阻碍，最简单的方法是使用分互为供电制。即：在三线供电线路中确认一相作为脆弱设备的供电电源；一相作为外部设备的供电电源；再一相作为常用测试仪器或其它辅助设备的供电电源。这种措施经常应用于在大型的医疗仪器设备供电系统。

　　值得注意的是在现代医用电子仪器设备系统中，由于配电线路中非线性阻抗的用于，导致线路中谐波电流的不存在，而零序分量谐波在中线里无法互相抵销，反而变换，因此过分迁至粗的中线不会导致线路电阻的减少，阻碍也将减少。同时过细的中线还不会导致中线短路。　　3.2瞬变阻碍抑制器　　3.2.1气体放电管　　又称弃雷管。

优点是绝缘电阻低、寄生电容小、浪涌吸收能力强劲。缺点是对浪涌电压的响应速度较低。　　3.2.2金属氧化物压敏电阻　　压敏电阻的主要参数是标称电压和通流容量。

在用于时，压敏电阻的电压自由选择要考虑到被维护线路有可能有的波动电压，一般所取1.2～1.4倍。如果是交流电路，还要留意电压的有效值与峰值间的关系。例如220V时其压敏电阻的标称电压不应是2201.41.4＝430V。通流容量不应根据所须要维护的明确场合展开合理的自由选择。

用于时除了加装引线不应过长，还不应在高频场合用于。前者因压敏电阻对瞬变阻碍吸取时的高速性能（us）级，引线就越宽感应器电压越大，后者因压敏电阻的固有电容（数千～数百PF）。　　3.2.3硅瞬变电压吸取二极管（TVS管）　　TVS管又叫瞬态电压诱导电路。

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