医院设备的干扰源分析与抑制方法|干货

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                    <section data-role="outer" label="Powered by gulangu"><section><p><p><img src="image/20200927/2357cf708011f3a17bc19e0dd128185d_1.jpg" /></p></p></section><section data-role="paragraph"><section data-tools="gulangu" data-id="94721"><section data-width="97%"><section><section></section><p><span>医院每天有大量的电子仪器设备在同时使用，包括医用电子仪器和非医用电子仪器设备，比如手机、空调机组的启动等等。在各种医用电子仪器的应用过程中，会遇到各种来自外部和内部的无用信号，影响仪器测量结果 ，这种现象称为<strong><span>干扰</span></strong>。干扰会影响用于检查的电子仪器设备的检查结果，直接影响诊断 ；干扰会影响用于治疗的电子仪器设备，使治疗无法达到预期效果。</span><span>为了获得准确的生物医学信息，如何防止干扰的产生并有效地排除各种不稳定的因素有着非常重要的意义。</span></p></section><section data-bgless="spin" data-bglessp="20"></section></section></section><section data-role="paragraph"><p><br  /></p></section><section data-tools="gulangu" data-id="94785"><section><section><section>1</section><section><section data-bcless="darken" data-brushtype="text">干扰的分类</section><section></section></section></section><section><section><section data-autoskip="1"><p><span><strong><span>1.1电场干扰</span></strong></span><span> 处在电场中的任何导电介质都会在电场作用下 感应 出一定电位 ，若两点之间存在着电位差时 ，就 会产生电场干扰。如当使用远距离监护仪时 ，测量 人体生理信号的检测器或前置级常与主机相距几十 米 ，它们与地之间就可能存在着很高的电位差 ，这 个干扰电压若不加以排除很难测量真实信号 ，甚至 会破坏测量仪器。电场 干扰 比磁场干扰更加普遍 ，</span></p><p><span>即使电路中无 电流流过，电场干扰仍然存在。电源 开关安装不当、电源布线不合理、外部照明设备等 都有可能成为交流电场的干扰源。</span></p><p><br  /></p><p><strong><span>1.2磁场干扰</span></strong><span> 电流通过导线会产生磁场。它的大小与导线线 圈的匝数、环线面积及流过的电流成正比。磁场内 任何导电环路都会接收到磁能。如在心电、脑电、</span><span>肌电信号记录时电极引线环路受磁场影响产生的感 应电动势是一种差动信号，将与生物电信号一起被 仪器的放大器放大，形成对输出信号的干扰 。在手术时，在病人身上使用高频电刀时，旁边的心电监 监护仪显示器的屏幕上就会出现干扰，轻者会使心 电记录的基线产生漂移或记录的波形不稳定，严重 时心电信号会完全移出荧光屏外，影响监护工作。</span></p><p><p><img src="image/20200927/236bffb74a0589ff1b19e33d91d1f515_2.jpg" /></p></p><p><span><strong><span>1.3高频电磁场干扰</span></strong></span><span> 常见的高频电磁干扰有电台干扰 ，即某些无线 电发射设备所产生的干扰 ；工业干扰 ，即由各式各 样 的电气设备启动 、切断及工作时所辐射的高频干 扰所产生的。工业干扰信号的频谱很宽，从较低的 频率延伸到几十甚至几百兆赫的超高频段 ；天电干 扰是指大气中的各种电骚动所引起 的干扰。雷电所 产生的强大电磁波辐射就是天电干扰的一种 。</span></p><p><span>生物电信号一般由生物医学电极与电极引线引出。电极引线的作用就像一个接收天线，同时还将 高频电磁场干扰引进测量系统中。此外，仪器的电源线也像一个很长的天线，可引入各种高频 电磁波成分。</span></p><p><span>由于各种干扰信号遍布整个空间，因此它的影</span><span>响是不容忽视的。</span></p></section></section></section></section></section><section data-tools="gulangu" data-id="94785"><section><section><section>2</section><section><section data-bcless="darken" data-brushtype="text">抗干扰技术</section><section></section></section></section><section><section><section data-autoskip="1"><p><span><strong><span>2.1电场干扰的抑制</span></strong></span><span> 电场干扰是指空间电场通过感应和分布参数经 过一定的途径进入信号源或测量仪器 中形成 的干 扰 ，其中 50Hz市 电经分布 电容耦合而形成的干扰 最为严重和常见 。为了抑制电场的干扰 ，可以在仪 器中采用高共模抑制比的放大器 ；将电源线和测量 电极的导线屏蔽 ；设置屏蔽室 ，使被测者屏蔽等方 法 ；在医疗建筑设计 时，应提前作 出设备 配置规 划，请专业设计人员合理布局、合理布线，有效避 免电场干扰。</span></p><p><br  /></p><p><span><strong><span>2.2高频 电磁干扰的抑制</span></strong></span><span> 生物医学测量仪器中常用 以下一些方法抑制高频电磁干扰 ：<br  /></span></p><p><span>( a)当干扰幅度不大时，可用高频旁路电容使 干扰入地 。旁路电容器的高频特性要好 ，还要具有 足够高的耐压性能 ，以使脉冲式干扰人地。</span></p><p><span>( b)用高频滤波器抑制高频干扰。当调谐频率 等于高频干扰频率时 ，就可以起到抑制高频干扰信 号的作用 。</span></p><p><span>( c)对电源线引入的高频干扰 ，可在电源变压 器的初级侧加低通滤波器或旁路电容器 ，使高频干 扰人地。为使抑制干扰的效果更好 ，在整流 电路及 直流输 出端也要接高频旁路电容。</span></p><p><span>(d)采用电磁屏蔽措施。当检测微小的生理信 号时，对外来的电磁波干扰或电磁辐射一般采用 电 磁屏蔽措施。用钢或铝的良导体将需要屏蔽 的电路 或仪器和被测体在内的每一个测量设备都严密地包 围起来 ，并要将屏蔽罩可靠接地。电磁屏蔽与干扰 信号频率的关系很大 ，干扰信号的频率越高，对屏蔽的严密性要求也就越高。</span></p><p><span><p><img src="image/20200927/6f250d70562f96d7a45d90d23f64accd_3.jpg" /></p></span></p><p><strong><span>(1)电场屏蔽</span></strong><span> 电场感应产生的干扰可以利用静电平衡原理来 加以抑制。一个 金属导体处于外 电场 中时 ，感 应电荷产生的内电场 Ei很快就会达到和 E0相等 的 量值 ，而方向是相反的。因此 ，导体 内部的合电场 E 处处为零 ，这就是静 电平衡 状态。如果外 电场 发生变化 ，表面电荷立即重新分布 ，使导体内部合 电场仍保持处处为零。</span></p><p><span>利用这 一原理 ，将金属体 内部挖空成 一个空 腔，若把输 入引线 A或仪器放在空腔 内部 ，它们 就不会受 到外 电场 的影 响。这种现象 称为 电场屏 蔽 ，导体壳称为屏蔽罩 。实际上 ，屏蔽罩并不用整 块金属挖空制造 ，而是用金属板或金属线 网组成。</span></p><p><span><strong><span>( 2)磁场屏蔽</span></strong></span><span> 所谓磁场屏蔽就是用高饱和度的铁磁性材料来 包容特定容积内的磁力线。它不仅可防止外部铁磁 性物质对磁体 内部磁场均匀性的影响 ，同时又能大 大削减磁屏蔽外部杂散磁场的分布。</span></p><p><span>比如，磁共振系统 的磁屏蔽可分为有源和无源 两种 。有源屏蔽是指 由一个线圈或线圈系统组成的 磁屏蔽。仪器磁体 的线圈中通过正向电流，以产生 所需的工作磁场。屏蔽线圈中则通过反向电流 ，以 产生反向的磁场来抵消工作磁场的杂散磁场 ，从而达到屏蔽的目的。</span></p><p><span>如果线 圈排列合理或电流控制准 确 ，屏蔽线 圈所 产生 的磁 场就有可能抵 消杂散磁 场。无源屏蔽使用铁磁性屏蔽体 ，因不使用 电流源 而得名 。</span></p><p><span><strong><span>(3)高频</span></strong></span><span> 电磁场的屏蔽 当 L c回路发生 电磁振荡 时，在它的周 围空间 中激发起交变的磁场和电场，并以波的形式 向外传播，这就是电磁波。所以电磁波实质上是交变的电 场和磁场。当检测仪器处于较强的电磁波辐射的环 境 中 (如附近有 电台、高频理疗机等)，仪器就会 受到高频电磁场 的干扰。电磁场中，根据距 电磁振 源的距离大小将 电磁场分为近场和远场，其 中近场 的特性主要取决 于场 源 的阻抗 。如果场 源为大 电 流、低 电压体 (即低阻抗源 )，则场 的主要分量为 磁场 ；如果场源为小 电流、高电压 (即高频电源)，</span></p><p><span>则场的主要分量为电场。远场 的特性主要取决于传播电磁波的介质 ，在空气 中是 同时存在的交变的电 场和磁场。为防止电磁波 的干扰，一般也根据前面 所说的磁场和电场的屏蔽原理 ，采用低电阻率的金 属材料制成罩壳加以屏蔽 。</span></p><p><span><strong><span>(4)导线的屏蔽</span></strong></span><span> 与仪器相关的信号线 和各种地线既是干扰波辐 射出去 的发射 天线，也是 引进外部 干扰 的接 收天 线。对于高频高电平信 号线主要是 防止它 干扰 外 界 ；而对于低电平信号线主要是防止外界对它的干 扰 ，因此要有 良好的屏蔽和接地 。导线的屏蔽根据 材料可分为金属丝编织屏蔽线 ，中间的导线称为芯 线 ，在其外面包 一层金属丝 的编织套称为屏蔽层，</span><span>在此两层间使有绝缘材料。</span></p><p><br  /></p><p><strong><span>2.3仪器正确接</span></strong><strong><span><span>地</span><span>避免干扰</span></span></strong><span> 医用仪器为了消除干扰和使用安全 ，通常都要 接地。接地就是把仪器的外壳用导线与大地 连通 。</span></p><p><span>仪器的电路 中有 一 个 参 考 电位 点 ，称为电路的“地”电位点，只有参考 电位 点与仪器原外壳连接 并且连通大地才是真正的接地，这时的参考 电位为 零电位 。当仪器接地点不正确时，就会产生干扰。</span></p><p><span>在低频情况下，仪器 内部互相连接的各个系统 只能有一个接地点，称为单点接地。在系统中，相 隔较远的各部分的地线必须汇集在一起 ，接在 同一 个接地装置上，接地线要尽量短，其电阻率也应尽 量小。在低频情况下，浮地 的接地原则上也可以是 单点接地。</span></p><p><span>在高频情况下 ，连线的排列、元件的位置布局 要讲究，接地方式也应采取多点接地。单点接地是不宜采用的，因为这种接地方式连线太多，线与线 之间及电路各元件之间分布电容增大，高频干扰信 号将通过电容耦合而混人测量信号之中。</span></p><p><span>仪器的连接都会造成上述地线干扰。当同时使 用多个医用设备进行测量时，各台仪器均由 2 20 V、</span><span>5O Hz市电供电，而每台仪器都通过三芯插头 的地 线接地，仪器的接地端又连接在一地，这样就可能 构成接地固路 ，引进干扰。这种情况下正确 的接地 方法 ，应该只留一台仪器的电源插头接地 ，拔去其 他仪器上的地线插头 ，即切断地 电流流通 的回路，</span><span>才能消除干扰。</span></p></section></section></section></section></section><p><br  /></p><p><br  /></p><section data-tools="gulangu" data-id="92583"><section data-width="100%"><section data-width="100%"><section><section><section></section><section>总结</section></section></section><section></section></section><section><section><p><span>总之，生物电信号一般都比较微弱且频率较低。因此，测量生物信号的仪器既要</span><strong><span>灵敏度高</span></strong><span>，又要有较强的抗干扰能力，同时应合理布局 、正确连 接信号线 、各种地线 和电源线 ，必要时使用屏蔽 ，</span><span>这样才能采集到真实的电信号，真实的生物电信号才能作为诊断疾病 的重要依据。</span></p></section></section></section></section><p><br  /></p><section data-tools="gulangu" data-id="94089"><section><section><section data-width="25%"></section><section data-brushtype="text">RECOMMEND</section><section data-width="25%"></section></section><section data-brushtype="text">推荐阅读</section></section></section><p>愚人节，说出你平时不敢说的话<br  /></p><p>注意！医院如何做好感染防御工作<br  /></p><p>终端医疗机构的售后服务保障从哪里来？<br  /></p><p>工程师匠心（二）：客户与我<br  /></p><p><br  /></p></section><section><p><br  /></p><hr  /><p><span>来源：医学论坛<br  /></span></p><p><span>文编：布灵布灵小春草</span></p><p><p><img src="image/20200927/021eb9dc652f291f778ef0c591455cea_4.jpg" /></p></p><section data-tools="gulangu" data-id="94250"><section data-tools="gulangu" data-id="91842"><section><section><section data-brushtype="text"><section><section><p><img src="image/20200927/dae12ec84bea4784b8378ca0991dc7ef_5.png" /></p></section><section data-brushtype="text">你点的每个赞，我都认真当成了喜欢</section></section></section></section></section></section></section><p><br  /></p></section></section><p><br  /></p>