醫(yī)療電子設(shè)備的電磁兼容

　　1 電磁兼容（ EMC ） 的概念

　　電磁兼容（ Elec tr omagne tic Compat ibility , 簡(jiǎn)寫(xiě)EM C）是指在有限的空間、時(shí)間和頻譜資源等條件下， 各種電氣設(shè)備可以共同工作， 不發(fā)生性能降級(jí)的狀態(tài)。實(shí)際上， EM C 就是設(shè)備或系統(tǒng)在電磁環(huán)境中的共存能力， 任何設(shè)備或系統(tǒng)都應(yīng)該不受干擾并且不干擾其他設(shè)備。一個(gè)設(shè)計(jì)理想的電子設(shè)備或系統(tǒng)應(yīng)該既不輻射任何不希望的能量， 又應(yīng)該不受任何不希望有的能量的影響。

　　隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展， 電子設(shè)備的數(shù)量及種類不斷增加， 空間電磁波頻段不斷拓展， 使電磁環(huán)境日益復(fù)雜。在這種復(fù)雜的電磁環(huán)境中， 電子系統(tǒng)有可能受到電磁干擾的影響而偏離正常的工作狀態(tài)， 甚至可能會(huì)處于癱瘓狀態(tài)。1994 年美國(guó)溫切斯特市分析和工程中心對(duì)醫(yī)療設(shè)備在各種不同環(huán)境可能遇到的電磁場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)作了專題的調(diào)查研究， 發(fā)現(xiàn)醫(yī)療電子設(shè)備可能隨時(shí)處在各種大小不同的電磁場(chǎng)包圍中， 受到很大的電磁場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)的輻射。加強(qiáng)醫(yī)療電子設(shè)備的電磁兼容研究， 提高設(shè)備的抗干擾能力， 將潛在的電磁干擾風(fēng)險(xiǎn)降到最低的程度， 是擺在我們面前的一個(gè)嚴(yán)峻問(wèn)題。

　　2 提高醫(yī)療電子設(shè)備電磁兼容性的必要性

　　事實(shí)證明， 在電磁環(huán)境中， 電磁干擾造成的危害是各種各樣的， 輕則產(chǎn)生令人煩惱的現(xiàn)象， 如手機(jī)信號(hào)對(duì)固定電話產(chǎn)生的干擾而引起的通話質(zhì)量的下降， 重則會(huì)嚴(yán)重影響生產(chǎn)。由于醫(yī)療電子設(shè)備在診斷和治療方面的重要性， 使得電磁干擾對(duì)醫(yī)療電子設(shè)備的影響直接關(guān)系到患者的人身安全。隨著醫(yī)療和康復(fù)設(shè)備小型、高靈敏度和智能化的實(shí)現(xiàn)， 使它們更容易受到電磁干擾的影響。電磁干擾將會(huì)使電磁兼容性較差的診斷用儀器性能變差， 為醫(yī)生提供失真的數(shù)據(jù)、波形及圖像等等醫(yī)學(xué)信息，醫(yī)生不能做出正確的診斷， 也就做不了有效的治療。如檢驗(yàn)分析儀器不準(zhǔn)確時(shí)， 分析結(jié)果出錯(cuò)； 電生理監(jiān)測(cè)儀器出故障， 輸出波形失真； 使心電圖失靈、報(bào)警設(shè)備不能正常工作； 呼吸循環(huán)器和心臟監(jiān)護(hù)設(shè)備突然停止； 影像診斷裝置出現(xiàn)故障， 不但不能做出正確可靠的診斷， 而且導(dǎo)管和介入手術(shù)也無(wú)法定位， 造成手術(shù)失敗等等。2000 年， 日本一家醫(yī)院在輸液搶救一名老年病人時(shí)， 輸液泵受到手機(jī)的無(wú)線電發(fā)射干擾而失控， 停止輸液。

　　1998 年美國(guó)德克薩斯州有兩家醫(yī)院使用的無(wú)線醫(yī)療遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)設(shè)備受到干擾而停止工作。廣州一名安裝了心臟起搏器的病人， 在用手機(jī)進(jìn)行通話時(shí)， 起搏器受到干擾而工作不正常， 險(xiǎn)些因此而失去生命。在美國(guó)， 一名安裝了電動(dòng)控制假肢的人在駕馭摩托車經(jīng)過(guò)高壓線時(shí)， 由于電動(dòng)假肢受到干擾而發(fā)生誤動(dòng)作， 造成了車毀人亡的慘劇。由此可見(jiàn)， 開(kāi)展電磁兼容研究， 加強(qiáng)電磁兼容管理， 提高醫(yī)療電子設(shè)備電磁兼容性， 降低電磁干擾的風(fēng)險(xiǎn)是醫(yī)療電子設(shè)備設(shè)計(jì)者、制造商和使用者的當(dāng)務(wù)之急。

?　?　3? 提高電磁兼容性的措施?

　　各種形式的電磁干擾是影響電氣設(shè)備電磁兼容性的主要因素。電磁干擾可分為內(nèi)部干擾和外部干擾。內(nèi)部干擾是指電子設(shè)備內(nèi)部各部件之間的相互干擾。例如： 工作電源通過(guò)線路的分布電容和絕緣電阻產(chǎn)生漏電造成的干擾， 元器件發(fā)熱的干擾， 信號(hào)通過(guò)地線、電源和傳輸導(dǎo)線的阻抗耦合干擾， 大功率和高電壓部件產(chǎn)生的磁場(chǎng)和電場(chǎng)干擾等。外部干擾是指電子設(shè)備或系統(tǒng)以外的因素所產(chǎn)生的干擾。例如： 空間電磁波產(chǎn)生的干擾， 供電網(wǎng)絡(luò)所產(chǎn)生的干擾， 外部大功率設(shè)備所產(chǎn)生的強(qiáng)磁場(chǎng)干擾， 外部高電壓通過(guò)絕緣漏電產(chǎn)生的干擾， 環(huán)境溫度不穩(wěn)定引起內(nèi)部電子元器件參數(shù)改變?cè)斐傻母蓴_等。為了保證醫(yī)療電子設(shè)備的正常工作， 必須削弱和防止干擾的影響。系統(tǒng)之間產(chǎn)生電磁兼容問(wèn)題必須存在三個(gè)因素： 電磁干擾源、耦合途徑、敏感設(shè)備， 這三個(gè)方面缺一不可， 因此， 我們可以從以上三個(gè)方面采取相應(yīng)的措施， 如消除或抑制干擾源、切斷干擾途徑以及削弱設(shè)備對(duì)干擾的敏感性等， 通過(guò)采取各種抗干擾技術(shù)措施， 使設(shè)備儀器穩(wěn)定可靠地工作， 有效地解決電磁兼容問(wèn)題。常用的抑制干擾的技術(shù)有：

　　3. 1 屏蔽技術(shù)

　　屏蔽是對(duì)兩個(gè)空間區(qū)域之間進(jìn)行金屬的隔離， 以控制電場(chǎng)、磁場(chǎng)和電磁波由一個(gè)區(qū)域?qū)α硪粋€(gè)區(qū)域的感應(yīng)和輻射， 目的是隔斷電磁場(chǎng)的耦合途徑。它包括兩個(gè)方面， 一是將對(duì)其他電氣設(shè)備容易產(chǎn)生干擾的設(shè)備或其元部件包圍起來(lái)， 防止干擾電磁場(chǎng)向外擴(kuò)散； 另一方面是用屏蔽體將接收電路、設(shè)備或系統(tǒng)包圍起來(lái)， 防止受到外界電磁場(chǎng)的影響。常用的屏蔽技術(shù)有：

　　3. 1. 1 靜電屏蔽

　　是利用與大地相連接的導(dǎo)電性良好的金屬容器進(jìn)行屏蔽，使內(nèi)部的電場(chǎng)不外傳， 同時(shí)外部的電場(chǎng)也不影響內(nèi)部。

　　3. 1. 2 電磁屏蔽

　　利用屏蔽體對(duì)來(lái)自外部或內(nèi)部的電磁波均起著吸收能量（ 渦流損耗） 、反射能量（ 電磁波在屏蔽體上的界面反射） 和抵消能量（ 電磁感應(yīng)在屏蔽層上產(chǎn)生反向電磁場(chǎng)， 抵消部分干擾電磁波） 的作用， 達(dá)到減弱干擾的功能。當(dāng)干擾電磁場(chǎng)頻率較高時(shí)， 采用導(dǎo)電良好的金屬材料做屏蔽層， 利用高頻干擾電磁場(chǎng)在屏蔽金屬內(nèi)產(chǎn)生的渦流， 形成對(duì)外來(lái)電磁波的抵消作用。當(dāng)干擾電磁場(chǎng)頻率較低時(shí)， 采用高導(dǎo)磁材料做屏蔽層， 使磁力線限制在屏蔽體內(nèi)部， 防止向外擴(kuò)散。

　　近年來(lái)， 塑料機(jī)箱、塑料部件或面板廣泛地應(yīng)用于醫(yī)療電子設(shè)備上， 于是外界的電磁波很容易穿透外殼或面板， 對(duì)儀器的正常工作產(chǎn)生干擾， 而儀器所產(chǎn)生的電磁波， 也非常容易輻射到周圍空間， 影響其它電子儀器正常工作。對(duì)這樣的儀器可采用塑料金屬化處理的工藝方法， 如濺射鍍鋅、化學(xué)鍍銅、粘貼金屬箔和涂覆導(dǎo)電涂料等進(jìn)行處理， 經(jīng)過(guò)金屬化處理后， 使完全絕緣的塑料表面具有金屬那樣反射、吸收、傳導(dǎo)和衰減電磁波的特性， 起到屏蔽電磁波干擾的作用。中外具有顯示功能的儀器設(shè)備， 由于顯示屏采用普通玻璃， 不具備電磁屏蔽的功能，內(nèi)部模塊工作時(shí)所產(chǎn)生的電磁波通過(guò)這里向外輻射， 形成干擾。為提高儀器的電磁兼容性， 可將原顯示屏玻璃改換成加網(wǎng)屏蔽玻璃以切斷電磁耦合途徑。

　　3. 2 接地

　　接地是抑制噪聲防止干擾的主要辦法， 包括供電系統(tǒng)接地、設(shè)備接地、電路信號(hào)接地、屏蔽接地等。接地的目的主要有：

　　（ 1） 防止外界電磁場(chǎng)的干擾。通過(guò)使機(jī)殼接地， 將由于靜電感應(yīng)而積累在機(jī)殼上的大量電荷通入大地， 防止這些電荷形成的高壓對(duì)設(shè)備的干擾。

　?。?2） 使整個(gè)電路系統(tǒng)中的所有單元電路都有一個(gè)公共的參考零電位， 保證電路系統(tǒng)能穩(wěn)定的工作。

　?。?3） 保證安全工作。為了防止雷擊可能造成的損壞和工作人員的人身安全， 電子設(shè)備的機(jī)殼， 必須與大地相連接。

　　為防止共用電源的醫(yī)療電子設(shè)備間通過(guò)電源線造成相互的電磁干擾， 應(yīng)采用三相五線和單相三線制供電方式。醫(yī)院內(nèi)必須要規(guī)范完善接地網(wǎng)。各類接地應(yīng)自成體系， 不可共用同一個(gè)接地極。醫(yī)用建筑內(nèi)應(yīng)有獨(dú)立交流接地網(wǎng)， 每個(gè)房間不允許多點(diǎn)接地。不準(zhǔn)用暖氣管、自來(lái)水管作接地線， 嚴(yán)禁無(wú)接地線工作。

　　3. 3 濾波

　　濾波是抑制和防止干擾的一項(xiàng)重要措施。根據(jù)信號(hào)及噪聲頻率分布范圍， 將相應(yīng)頻帶的濾波器接入信號(hào)傳輸通道中， 濾去或盡可能衰減噪聲， 達(dá)到提高信噪比的目的。采用濾波網(wǎng)絡(luò)無(wú)論是抑制干擾源和消除干擾耦合， 或是增強(qiáng)接收設(shè)備的抗干擾能力， 都是有力措施。濾波器的種類很多， 如低通濾波器、高通濾波器、帶通濾波器、帶阻濾波器等， 根據(jù)信號(hào)頻譜的特點(diǎn)和干擾的頻譜特點(diǎn)， 選擇適當(dāng)?shù)臑V波器能消除不希望的耦合。例如： 對(duì)高頻電路可采用兩個(gè)電容器和一個(gè)電感器（ 高頻扼流圈）組成的C LCP型濾波器。用阻容和感容去耦網(wǎng)絡(luò)能把電路與電源隔離開(kāi)， 消除電路之間的耦合， 并避免干擾信號(hào)進(jìn)入電路。

　　3. 4 浮置

　　又稱浮空， 浮接， 是指電子設(shè)備儀器儀表的輸入信號(hào)放大器公共線不接機(jī)殼也不接大地的一種抑制干擾的措施。目的是阻斷干擾電流的通路。

　　3. 5 隔離

　　隔離是破壞干擾途徑、切斷噪聲耦合通道， 從而達(dá)到抑制干擾目的一種技術(shù)措施。常用的電路隔離方法有變壓器隔離法和光電耦合法。

　　3. 6 平衡電路

　　又稱對(duì)稱電路， 是指雙線電路中的兩根導(dǎo)線與連接到導(dǎo)線的所有電路， 對(duì)地或?qū)ζ渌麑?dǎo)線都具有相同的阻抗。其目的在于使兩根導(dǎo)線所檢到的干擾信號(hào)相等。這時(shí)的干擾噪聲是一個(gè)共態(tài)信號(hào)， 可在負(fù)載上自行消失。

　　4 結(jié)語(yǔ)

　　隨著電磁環(huán)境的不斷變化， 醫(yī)療電子設(shè)備的電磁兼容問(wèn)題日益突出。關(guān)注醫(yī)療電子設(shè)備的電磁兼容問(wèn)題， 加強(qiáng)醫(yī)療電子設(shè)備的電磁兼容研究， 分析電磁干擾的， 采取相應(yīng)的抑制措施， 加快對(duì)原有儀器設(shè)備的改進(jìn)， 推出電磁兼容性強(qiáng)的新型診斷和治療儀器設(shè)備， 對(duì)于提高設(shè)備診斷信息的準(zhǔn)確性， 幫助醫(yī)生采取行之有效的治療措施， 保障人民身體健康具有重要意義。
?

　　我們將這種方法稱為/ 程序代理角色0.如圖所示。

　　這種方法要求將所有客戶端用戶信息由程序轉(zhuǎn)移到某個(gè)或多個(gè)具體的角色用戶， 通過(guò)激活程序使客戶端應(yīng)用程序獲得特定的角色， 從而可以對(duì)后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行操作， 而在未激活程序前用戶是不可能對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行操作的， 以此達(dá)到提高數(shù)據(jù)庫(kù)安全性的目的。

　　具體的實(shí)現(xiàn)過(guò)程如下。

　　假設(shè)用戶A 在工作中能夠?qū)Σ∪速M(fèi)用明細(xì)表inpbill. inp – bill – de ta il（ in pbill 是表in p – bill – de ta il 的擁有者） 有查詢、插入和更新的權(quán)限， 而這些權(quán)限我們不直接授予A, 而是構(gòu)造一個(gè)角色（ 比如r ole – in pbill） , 再將角色授予A,但角色在激活時(shí)需要口令， 稱之為角色口令， 該口令不對(duì)A 公開(kāi)， 只有當(dāng)應(yīng)用程序執(zhí)行時(shí)才利用該角色口令激活用戶A 的角色。

　　這時(shí)的每個(gè)用戶需要一個(gè)缺省角色， 是用戶連接到數(shù)據(jù)庫(kù)所必須的角色， 無(wú)需密碼驗(yàn)證， 執(zhí)行語(yǔ)句如下。

　　Alte r user I s – user def ault ro le conne ct;

　　相應(yīng)的， 在設(shè)計(jì)角色時(shí)需要加入驗(yàn)證口令C re at e r o le I s – r ole identif ied by Is – r olepa ssw d;

　　下面給出用戶登錄時(shí)的pow erbuilde r 代碼。

　　/ / Pr o file O RAC LE

　　T r an sact ion Ge tt r an

　　Ge tt r an. DBM S= / O 73 O RAC LE 7. 30

　　Ge tt r an. Se r ve r Name= / @ DBSE RVE R0

　　Ge tt r an. AutoC ommit = Fa lse

　　Ge tt r an. DBParm= / U seC onte x tO bje ct= -Yes. 0

　　/ / Is – Use r Id 是通過(guò)對(duì)話框取得的用戶帳戶

　　Get tr an. L og Id= Is -U se r Id

　　/ / I s – Passw d 是通過(guò)對(duì)話框取得的用戶口令

　　Ge tt r an. Lo gPass= I s-P assw d

　　/ / 利用用戶名和口令連接到數(shù)據(jù)庫(kù)

　　C onnec t U sing g et tr an;

　　I f g et tr an. d qlcode= – 1 th en

　　M essa g ebo x （“數(shù)據(jù)庫(kù)錯(cuò)誤”, “無(wú)法登陸到數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)！ ”）

　　Re turn 1

　　E nd if

　　/ / 關(guān)鍵語(yǔ)句， 激活程序中實(shí)際需要的角色， 角色均設(shè)置了密碼保護(hù)。I s – Ro le 和I s – Ro lePassw d 為從配置文件或其它途徑獲得的角色名和口令。

　　Ex e cut eImmediat e/ set ro le0 + I s – Ro le+ / Ident ified

　　By0+ I s -Ro lePassw d U sing g et tr an;

　　I f g et tr an. sqlcode< > 0 t hen

　　M essa g e Bo x （ “數(shù)據(jù)庫(kù)錯(cuò)誤” , “沒(méi)有激活相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)用戶角色！” ）

　　Disconne ct U sing g et t ran;

　　Re turn 1

　　E nd if

　　/ / 成功注冊(cè)并激活角色。

　　在應(yīng)用程序退出時(shí)， 執(zhí)行以下語(yǔ)句， 用以斷開(kāi)用戶的登陸角色。

　　S et r ole n one ;

　　Disconne ct using g et t r an;

　　通過(guò)以上處理， 大大提高了數(shù)據(jù)庫(kù)的安全系數(shù)。

　　4 結(jié)語(yǔ)

　　“軍衛(wèi)一號(hào)”工程是醫(yī)院運(yùn)行的大型數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)， 有效限制用戶的非法操作， 避免信息泄漏和錢財(cái)物的流失是一個(gè)需要長(zhǎng)期關(guān)注的問(wèn)題。百分之百的數(shù)據(jù)庫(kù)安全是不存在的， 必須在盡可能的范圍內(nèi)進(jìn)行防范。