電磁干擾及其對醫療儀器設備的影響與對策

隨著醫療儀器設備現代化程度的進一步提高，由于干擾致使儀器設備不能正常工作，同時有損系統的現象日趨嚴重。當電場強度超過2.4G時，可以損壞集成電路；如果磁場強度達到0.03G時，可以使無屏蔽的儀器設備誤動作。為了有效地抑制干擾，提高儀器設備工作的可靠性，在基層維修人員中宣傳、普及抗電磁干擾知識，特別是抗電源線上的電磁干擾知識尤為重要。本文就其進行重點討論，誠望有所裨益。

1 干擾

1.1 干擾的方式

干擾分為差模干擾、共模干擾和串模干擾。差模干擾又叫常模干擾、橫模干擾或對稱干擾，它是指疊加在線路電壓正弦波上的干擾，是載流導體之間的干擾。如電網的過欠壓、瞬態突變、尖峰等。共模干擾又叫縱模干擾、不對稱干擾和接地干擾，它是指產生于電網與零線之間的干擾，是載流導體與大地之間的干擾，是由輻射或干擾耦合到電路中來的。如尖峰干擾、射頻干擾、零線與地線間的穩態電壓等。串模干擾是指外界磁場電場引起的干擾。如變壓器漏磁、偏轉電場引起的干擾等。

1.2 干擾的類型

電源干擾的類型包括電壓降落（如重載接通造成電網電壓下降）、失電（如雷電、變壓器故障或其它因素造成的短時停電）、頻率偏移（如區域性電網故障或發電機不穩定等）、電氣噪聲（如開關電源或大功率逆變設備等產生的電磁騷擾、無線電信號、電廠或工業電弧等）、浪涌（如突然減輕負載、變壓器抽頭不當等）、諧波失真（如整流、變頻調速和開關電源的工作）和瞬變（如雷擊、大功率開關的切換、對電感性負載的切換）等。

l.3 干擾對醫療儀器設備的影響

心腦電圖機、監護儀、超聲診斷儀、針灸電療儀或銀針直接接觸人體的儀器設備等，特別是檢測人體生物電信號的儀器設備，由于信號非常的微弱，如果受到干擾，就會在檢測結果如波形、圖形、圖像上疊加一種類似于某些病變的畸變造成誤診，同時還會引起微電擊，嚴重時還有生命危險。如果是帶有計算機系統的醫學儀器設備，當共模干擾中的尖峰干擾幅度達到2V～50V，時間持續數微秒時，可引起計算機邏輯錯誤、信息丟失等。強磁場會使顯像管、X線影像增強管顯示圖象變形失真；加速器射線偏移；計算機磁盤、磁卡記錄數據破壞；呼吸機工作失靈；心臟起博器工作失效等。

2 抑制干擾的常用方法

2.1接地

在闡述接地之前，必須弄清地線與零錢、保護接地和保護接零的基本概念。即：地線是指連接地球通向大地的金屬連接線，而零線是我國電力部門提供的工作線路；保護接地是將儀器設備的金屬外殼接上地線，在外殼由于干擾引起帶電時，電流沿地線流入大地，達到保護人身和儀器設備安全的目的。而保護接零是將儀器設備的金屬外殼與電源的零線連接起來，在短路時，立即燒斷保險，以達到切斷電源的目的。在這個問題上，不少基層維修人員概念模糊不清，甚至混為一談，必須予以區別。

2.1.1 儀器設備的信號接地

①浮地 把電路的“零”電位或設備的“零”電位與公共接地系統，或可能引起環流的公共導線絕緣，即不接地，使此“零”電位相對于大地的零電位來說是個懸空的“零”電位。常用的方法有變壓器隔離和光電耦合隔離。浮地的優點是抗干擾能力強，缺點是靜電積累。當電荷積累到一定程度后，在設備地與公共地之間的電位差可能引起劇烈地靜電放電，而成為破壞性很強的騷擾源。解決的方法是在浮地與公共地間跨接泄放電阻、阻值的大小以不影響設備漏電流的要求為宜。

②單點接地 電路和設備中凡需要接地的點都接到被定義的只有一個物理點為接地參考點的點上就稱為單點接地。對一個系統如果采用單點接地，每個設備都要有自己的單點接地點，然后各設備的地再與系統中唯一指定的參考接地點相接。缺點是系統工作頻率很高時呈某種電抗效應，引起接地效果不佳。

③多點接地 多點接地是指設備中凡需接地的點，都直接接到離它最近的接地平面（底板、專用接地母線等）上。優點是簡單，高頻駐波小。缺點是維護量（銹蝕、松動）較大。

④混合接地 集單點和多點接地之長，把需要就近接地的點，就近直接與接地平面相連或對需要高頻接地的點，通過旁路電容與接地平面相連接，其余各點均采用單點接地。流通信號波長低于0.05λ時采用單點接地，接地線長度達到 0.05λ以上的就應采用多點接地。

2.1.2 儀器設備的接大地

①儀器設備的接大地 在實用中除儀器設備內部的信號接地外，還要將儀器設備的信號地、機殼和大地接在一起，并以大地作為儀器設備的接地參考點，從而保證了人身安全和電路工作的穩定。

②接大地的方法 接地電阻的大小是衡量接大地的有效性的重要指標。它取決于接地電極的制作方式和大地自身的性質。通常由于地下金屬管道（如自來水、暖氣、天然氣管等）與大地有較大的接觸面積，其接地電阻較小，人們習慣把它作為接地電極。值得注意的是流入管道的故障電流和雜散電流會對管道檢修人員造成傷害。有些暖氣管道架設在地下溝道中，與大地接觸不良是不宜用來接地。煤氣管道、液體燃料管（如石油管），有爆炸性的氣管以及電力線的零線等，則絕對禁止用來接地，以免發生危險。

正確的接大地方法是自行埋設接地電極。先在地面潮濕處，挖一深度為兩米以上的坑，放入一根焊有導線直徑為1cm～2cm，長為2 M～４Ｍ的銅棒（特殊情況可多根互連成網），然后理上濕土，把導線露出地面。如果土質干燥。可在銅棒周圍填以適量的食鹽和水以降低接地電阻，其接地電阻一般可小于4Ω。

醫學儀器設備的接地必須根據具體儀器設備分別對待，如心電圖機、腦電圖機、胃電圖機、B超等必須單機分別接入大地，千萬不要接在同一個地方。特別是不要與X線機、CT、MRI等接地線接在同一點上，否則會通過地線引起極強的干擾，導致無法正常工作。

2.2 屏蔽

為了有效地抑制設備內、外部的輻射電磁能通過空間傳播的電磁干擾，通常采取的措施，是屏蔽。具體有電場、磁場、電磁場屏蔽三種。實踐證明：對帶有計算機系統的儀器設備，采用屏蔽計算機主機的方法對電磁干擾和靜電產生的干擾有很好的抑制作用。用不同的屏蔽方式和材料其效果也各不相同。例如：對1MHz的干擾，若用金屬網屏蔽，屏效可達40dB,單層鐵皮屏蔽，屏效可達60dB，用雙層鐵網屏蔽，屏效可達100dB。