電源濾波器在醫用電氣設備中的應用

摘要：本文通過(guò)分析電磁干擾的主要類(lèi)型以及其在醫用電氣設備中的危害，著(zhù)重討論將電源濾波器應用于醫用電氣設備中，以解決醫用電氣設備的電磁干擾現象。
關(guān)鍵詞：醫用電氣設備；電源濾波器；電磁干擾

0 引言
生物醫學(xué)工程在現代化醫院中所起的作用越來(lái)越重要。醫療設備的更新?lián)Q代日新月異，高精尖的醫療設備更是決定著(zhù)醫療服務(wù)水平，醫療儀器設備種類(lèi)、規模和先進(jìn)程度成為現代化醫院的一個(gè)重要標志。然而現代科學(xué)技術(shù)也悄然將電磁污染的陰影籠罩在醫院上空。在醫院門(mén)診室、手術(shù)室和病房中，一臺有強電磁輻射的醫用電氣設備產(chǎn)生的電磁干擾會(huì )破壞或降低其他醫用電氣設備的工作性能；并通過(guò)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，對人體組織器官造成傷害，危及人類(lèi)的身體健康。因此世界上許多國家都開(kāi)始關(guān)注醫用電氣設備的電磁輻射問(wèn)題，并制定了相應的標準和文件，提出了對醫用電氣設備的輻射和抗干擾的強制性要求。歐盟醫療器械指令93／42／EEC-Medi-cal Device Directive中明確規定--需要做CE認證出口到歐共體各成員國的醫用電氣設備必須通過(guò)IEC 60601-1-2標準中規定的電磁兼容性測試。我國醫藥行業(yè)標準YY0505-2005對醫用電氣設備的電磁兼容也做了相應的要求，并于2007年開(kāi)始正式執行。因此，各醫療電氣設備生產(chǎn)企業(yè)對電磁干擾的關(guān)注日益加強。

1 電磁干擾的類(lèi)型
電磁兼容指的是一個(gè)產(chǎn)品和其它產(chǎn)品共存于特定的電磁環(huán)境中，而不會(huì )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?xún)蓚€(gè)領(lǐng)域。電磁干擾主要有兩種類(lèi)型：
1．1 輻射干擾
輻射干擾是指設備產(chǎn)生的電磁波通過(guò)空間傳播，并對其他設備電路產(chǎn)生無(wú)用電壓／電流的一種干擾方式。當兩臺設備間的距離與波長(cháng)相比較長(cháng)時(shí)，干擾以電磁波的形式傳播。例如，在醫生使用手機時(shí)，旁邊的醫用設備電腦顯示器圖像會(huì )出現抖動(dòng)，這是因為手機工作時(shí)發(fā)出的信號通過(guò)空間以電磁場(chǎng)的形式傳輸到顯示器內部。
1．2 傳導干擾
傳導干擾是指一臺設備產(chǎn)生的電壓／電流變化通過(guò)電源線(xiàn)、信號線(xiàn)傳導并影響其他設備的一種干擾方式。當設備與導線(xiàn)的長(cháng)度比波長(cháng)短時(shí)，傳導干擾主要是通過(guò)電源線(xiàn)、控制線(xiàn)、信號線(xiàn)傳輸的共模干擾和差模干擾，還有不同設備使用公共電源或公共地線(xiàn)所產(chǎn)生的共阻抗干擾?，F代化的醫院里，由于診斷病情和手術(shù)的需要，門(mén)診室和手術(shù)室里往往不再是單一的醫療設備，而是多臺設備集中放置，這就不可避免地使多臺醫用電氣設備共用一個(gè)電源。電源線(xiàn)本來(lái)一般只是輸送50Hz交流電，但是由于連接設備的電磁干擾，使電源線(xiàn)上的電流很不純凈。傳導干擾很容易通過(guò)電源線(xiàn)進(jìn)入醫療設備中，使得設備出錯甚至損壞，從而影響診斷結果的正確性。如果這樣的傳導干擾出現在手術(shù)過(guò)程中，嚴重時(shí)會(huì )危害到患者的生命安全。因此，在醫用電氣設備中抑制電源線(xiàn)的傳導干擾非常重要。通常，我們采用的主要且有效的方法就是在被干擾設備的電源線(xiàn)上安裝電源濾波器。

2 電源濾波器在醫用設備中的具體應用
醫用手術(shù)顯微鏡需出口歐盟，根據IEC 60601-1-2標準規定，對其進(jìn)行電磁兼容性測試。發(fā)現該產(chǎn)品交流電源端口的傳導干擾測試結果如圖1所示。由圖可見(jiàn)，該產(chǎn)品電源端口的傳導干擾沒(méi)有通過(guò)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(guò)，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(lái)說(shuō)，也屬于低通濾波器，它能夠毫無(wú)衰減地把直流電源和交流電源的功率輸送到設備上去，同時(shí)又能使高頻干擾信號大大地衰減，以保護設備免受損壞。在選擇具體型號時(shí)，要想在抑制的電磁干擾信號頻率范圍內實(shí)現最大可能的失配，使需要抑制的電磁干擾信號受到最大可能的衰減，就必須根據濾波器兩端將要連接的電源阻抗和負載阻抗來(lái)選擇電源濾波器的網(wǎng)絡(luò )結構和參數，才能取得滿(mǎn)意的抑制干擾的效果。經(jīng)過(guò)選擇，我們選擇內部是無(wú)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，負載端接被干擾設備，可以抑制電源線(xiàn)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。