正文
在现代医疗环境中,有源医疗器械的使用日益普遍。这些设备在提供医疗服务的同时,也面临着复杂的电磁环境挑战。电磁干扰可能导致设备性能下降,甚至危及患者安全。确保有源医疗器械在复杂电磁环境中的稳定性,对于保障患者安全和医疗质量至关重要。
一、电磁兼容性(EMC)的重要性
电磁兼容性(EMC)是“设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力",即电子、电气设备或系统在同一电磁环境中能良好执行各自功能的这样一个共存状态,简单点说,就是各种设备都能正常工作又互不干扰,达到"兼容"状态。对于有源医疗器械而言,EMC的要求尤为严格,因为这些设备通常在医院等复杂的电磁环境中运行,可能会受到来自其他设备的干扰。
1.1 电磁干扰的影响
在医院中,多个医疗设备可能同时运行,例如监护仪、呼吸机、输液泵等。这些设备之间的电磁干扰可能导致数据传输错误、设备故障,甚至在极端情况下危及患者生命。例如,心电图设备受到电磁干扰可能导致错误的诊断结果,从而延误治疗。
1.2 电磁抗扰度的要求
为了确保设备能够在复杂的电磁环境中稳定运行,必须具备一定的抗扰度。这意味着设备应能承受来自外部电磁场的干扰,而不影响其正常功能。医疗器械的设计和测试必须遵循相关的电磁兼容性标准,如IEC 60601-1-2和YY 0505等。
二、设计阶段的考虑
为了保证一个医疗设备或系统具有良好的电磁兼容性,在新产品的设计阶段就应当首先进行EMC设计,而不是到样机试验阶段乃至到现场试验阶段,发现了EMI问题以后才采取措施。因为对一个设计工程师来说,在新产品的全开发过程(需求分析--FMEA分析--设计--验证--确认--设计转换--批量生产)中,越是到后面阶段,可以用来抑制噪声、降低干扰的手段就越少,因而为此所付的代价也越高。
通常,EMC设计(包括事先采用必要的抑制EMI措施)成本只占总开发成本的5%左右,如果设计师在产品设计初期就进行DFMEA分析和EMC设计的话,只要适当地选择元器件和材料,在每台售出医疗设备上因之附加的元件成本通常很少,在批量生产情况下甚至可以忽略不计。所以,任何医疗设备产品在设计初期,首先进行EMC设计是十分必要的。
构成电磁干扰有三个要素,即干扰源(噪声)、噪声的耦合途径及噪声接收器(被干扰设备)。因此,电磁兼容设计的任务概括起来说就是:削弱干扰源的能量、隔离或减弱噪声耦合途径及提高设备对电磁干扰的抵抗能力。以下是一些关键设计策略: