1研究背景

1.1電磁干擾的概念及其傳播途徑

一般認為，電子干擾（EMI）是指任何能夠引起設備信號傳輸系統性能下降的電磁騷擾；而電磁騷擾是一種電磁現象，這種現象能夠降低設備系統的性能，甚至能夠危害人類的身體健康。例如，人類隨身攜帶的手機就會時時刻刻的向外發射電磁場，也就是大家通常所說的電磁輻射，當他把手機帶入醫院，接近電子醫療設備時，就會降低該設備的性能和準確度。

電磁干擾形成實質損害必須具備三個要素：

（1）騷擾源，騷擾源即是產生騷擾的主體，包括電子元器件，設備和自然現象等；

（2）騷擾途徑，也叫耦合通道，是騷擾源把騷擾能量傳播到騷擾對象的途徑，一般有直接耦合、感應耦合與輻射耦合三種；

（3）騷擾對象，也就是被騷擾源騷擾的敏感電子元器件或設備系統。

圖1：電磁干擾三要素

從圖1可以看出，要使設備達到電磁兼容性，必須從該三個方面入手，即：

（1）削弱騷擾源的電磁干擾強度；

（2）切斷或破壞騷擾途徑；

（3）提高騷擾對象的抗干擾能力。

1.2電磁干擾對電子醫療設備的危害

近年來，越來越多的醫院進行現代化建設，引進了大批的先進的電子醫療設備，例如心電圖、CT、電子心臟起搏器、電子胃鏡、電子注射泵等等。但是各種電子設備也在各領域中廣泛應用，例如，手機，iPad等等。這些人們隨著攜帶的電子設備很可能對電子醫療設備造成干擾，影響檢查或治療結果，使電子醫療設備暴露在更復雜的電磁環境當中。

根據諸多醫生的反饋及調查報告，作者發現電磁干擾對電子醫療設備的主要危害事件有：

（1）使心電圖機或呼吸機顯示錯誤的波形。

（2）電子監視器發生錯誤的報警信息。

（3）心肺復蘇機突然停止工作等等。

2FDTD計算方法與電磁抗干擾設計

2.1FDTD在電磁兼容計算中的應用

數值法是電磁兼容的常用計算方法之一，數值法又包括有限元法（FEM），時域有限差分法（FDTD）和矩量法（MOM）等等，而時域有限差分法（FDTD）是最簡單最直觀最容易掌握的數值分析法。

FDTD的一般求解步驟如下：

（1）列出時域麥克斯韋旋度方程，用中心差分法替代各場分量對時間、空間的微分，從而得到正交坐標系下的差分迭代式，如式

（1），（2）所示。

麥克斯韋旋度方程：

其中，D=εE，B=μH，J=γE，Jm=γmH得到6個標量方程：

（2）選擇合適的網格尺寸，要求

λmin≥10?，?=min（?x，?y，z）；

（3）選擇合適的時間步長?t；

（4）確定計算空間大小；

（5）設置邊界條件；

（6）確定激勵源；

（7）確定總時間步數。

通過上述步驟，可以運用時域有限差分法（FDTD）求出電場和磁場的量值。

2.2抗電磁干擾設計

2.2.1屏蔽技術

電磁屏蔽是抑制電磁干擾的最常用也是最重要的方法。它是利用屏蔽體對電磁騷擾能量隔離的特性，阻擋電磁騷擾能量傳播的一種技術。電磁屏蔽效能是衡量電磁屏蔽效果的物理量，用SE表示，是指加屏蔽前后的場強之比。通常，其計算公式為：

其中，E表示加屏蔽前的電磁場強度，E0

表示加屏蔽后的電磁場強度。

2.2.2濾波技術

濾波技術是為了抑制電磁干擾的傳導，它是對屏蔽能力的重要輔助，主要應用在以下領域：

（1）高頻系統中，主要抑制非工作頻段的干擾；

（2）信號線路中，主要是消除不相關的頻譜分量；

（3）電源電路中，主要是消除控制或轉換電路中發生的干擾。

3解決電子醫療設備電磁兼容問題的具體措施

3.1提高電子醫療設備的電磁兼容能力

（1）在進行電子電路設計的時候，做相應的電磁兼容性分析；采用屏蔽層屏蔽干擾，濾波器輔助屏蔽干擾的方法。

（2）在進行電源電路設計的時候，做相應的電磁兼容性分析；對醫療用電源增加過壓、過流、過熱保護電路，同時還要另外安裝輔助電源。

（3）在進行顯示電路設計的時候，做相應的電磁兼容性分析；優先采用LCD顯示，而不是CRT顯示器，從源頭上杜絕電磁輻射。

（4）在進行機箱設計時，做相應的電磁兼容性分析。

3.2提高醫療單位對電子醫療設備的應用水平

醫療單位應該制定相對應的規章制度，保護電子醫療設備遠離輻射源。例如，規定在特定區域內禁止使用手機等無限上網設備，禁止醫護人員、患者攜帶無限設備靠近電子醫療設備，設置專門區域用來接打電話，在電子醫療設備上張貼告示，禁止無限上網設備靠近等等。

4結論

隨著醫院積極引進電子醫療設備，電磁干擾已經造成了多起醫療事故，電磁兼容問題研究已經是刻不容緩。利用FTDT時域分析方法可以簡單直接的計算出電磁量，再運用抗電磁干擾技術，設計出電磁兼容性較佳的電子醫療設備。另外，醫療單位應該加強對電子醫療設備的管理，禁止一切干擾源靠近電子醫療設備。