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電磁兼容三大基礎要素

  目前，提高有源醫療器械電磁兼容性最常用的方法包括接地、屏蔽、濾波。

接地

  接地對于大部分有源醫療器械來講是必不可少的，是醫療器械正常工作的基礎，良好的接地能夠保證有源醫療器械提高電磁兼容性能，接地技術也是最為簡單有效的電磁兼容設計方案。

  有源醫療器械可以通過金屬外殼或者金屬板接地。理想的接地點應電流流過無壓降、阻抗為零，而實際情況下，阻抗為零較難實現，只能盡量降低。良好的接地應避免不必要的接地回路，盡量減少多電路共用接地阻抗而產生干擾電壓。有源醫療器械接地情況通常有兩種：安全接地和信號接地。

  安全接地包含電氣安全接地與雷電防護接地。為了防止設備金屬外殼帶電時發生觸電事故，需要把設備金屬外殼通過導體接入大地，即安全接地。就電磁兼容設計來說，接地通常是指信號接地。為防止對醫療器械產生信號干擾，通常情況下，有源醫療器械的安全接地和信號接地是分開的。

  醫療器械信號如果不能正常工作可能會導致設備誤操作，或傳遞給醫生錯誤的信息從而導致誤診，良好的接地處理是保障醫療器械正常工作的基礎。電磁兼容設計中，保護接地是常用的抗擾度方法，要充分利用接地提高有源醫療器械的電磁兼容性能。

屏蔽

  屏蔽是將導電、導磁材料制成屏蔽體，使電磁輻射控制在有源醫療器械內部，以抑制輻射干擾的一種方式，銅箔、鋁箔是最常用的屏蔽材料。屏蔽是為了避免同時工作的兩臺以上有源醫療器械相互產生電磁輻射干擾，是醫療器械生產企業廣泛采用的提高器械電磁兼容性的方法。在實際的電磁兼容測試中，屏蔽對醫療器械輻射發射可以起到立竿見影的改善效果。根據屏蔽的作用對象，屏蔽措施可分為電場屏蔽、磁場屏蔽、電磁場屏蔽。

  電場屏蔽的實質是降低兩個以上有源醫療器械或者兩部分以上電路之間的電場感應，分為靜電場屏蔽和低頻交變電場屏蔽，二者原理基本相同。

  導線、線圈通電后，會使周邊產生磁場，當電流發生變化時，周邊的磁場也會隨之發生變化，即為時變磁場。處在時變磁場中的導體會產生電動勢，相應的閉合導體中會產生電流，從而影響有源醫療器械的正常工作。磁場屏蔽可以有效降低這種干擾。磁場屏蔽分為恒定磁場屏蔽和低頻時變磁場屏蔽，二者屏蔽原理基本相同。

  此外，一些有源醫療器械會隨著工作頻率的增加而對外輻射電磁波，可采用良好的導體金屬材料（如銅箔、鋁箔等）作為電磁波屏蔽體對電磁場進行屏蔽。導體金屬材料作為電磁波屏蔽體的同時，也會對電場、磁場起到屏蔽作用。

濾波

  由于有源醫療器械的電子電氣設計通常具有高度復雜性，單純使用一種電磁兼容性設計方法往往不能對電磁干擾起到完全有效的防護作用。通常情況下，有源醫療器械的工作離不開電源線、互連信號線以及控制線，這些線纜都能發射和接收干擾信號。濾波器可以有效解決設備線纜的這一問題。

  濾波是一種濾出有用信號的技術，可以阻斷沿線纜傳播的干擾信號，將干擾和噪聲信號濾除掉。濾波器實質是選頻電路，它會阻止某些頻率的信號，同時允許某些頻率的信號通過。通帶，是指信號可通過的頻率范圍；阻帶，是指信號被阻止的頻率范圍；截止頻率，是指通帶與阻帶的分界頻率。實際應用中，濾波器的通帶與阻帶之間有一個過渡頻率帶。理想濾波器在通帶內的電壓增益是常數，在阻帶內的電壓增益為零。濾波器有多種分類方法，有源醫療器械電磁兼容理論通常按照頻譜特性，將濾波器分為高通濾波器、低通濾波器、帶通濾波器、帶阻濾波器等。

  由此可見，接地、屏蔽、濾波共同構建了有源醫療器械電磁兼容的基礎，設備的電磁兼容性離不開這三個基礎要素。

摘編自：劉鵬 高健 張馨予. 醫療器械電磁兼容整改方案研究[J].中國食品藥品監管.2020.03（194）：38-41