關于超短波治療儀電磁干擾的探究

陳永祥

【摘要】為了研究超短波治療儀對臨近設備的電磁干擾及其電磁干擾對臨床使用帶來的安全隱患，將采用自制模擬器的方法，測試超短波治療儀周圍電磁輻射以及對臨近設備的電磁干擾情況，以期為臨床電子醫療設備使用容易被電磁干擾提供新的解決思路與方法。

【關鍵詞】超短波治療儀;電磁干擾;實驗分析

【中圖分類號】R318

【文獻標志碼】A

【文章編號】1005-0019（2020）15-260-01

隨著科學技術不斷創新發展，促使醫療科技水平日益提升，超短波治療儀屬于精密醫用電子儀器，主要利用電子管震蕩生成的短波高頻電場，從而對其展開治療的有關儀器設備，一般將波長為1米～10米，頻率在30MHz-300MHz范圍以內的射頻電流稱之為超短波電流，主要運用在臨床超短波治療當中。此種治療方式，能夠增強血管通透性，調節微循環，改善內分泌，促進組織新陳代謝，從而發揮抑菌、消炎、止痛、解痙的治療作用，臨床應用較為廣泛。

一、實驗背景

在我院超短波治療儀與中頻治療儀隔室使用當中發現，中頻治療儀偶爾會出現輸出頻率不受控制的現象，經過多次現場測試，均排除中頻治療儀故障的現象，一次偶然發現，在超短波治療儀處于工作狀態時，其同室的空氣消毒機會出現莫名的開機關機自動工作現象，經進一步分析得知是電磁干擾所致，關閉超短波治療儀后，空氣消毒機恢復正常，為了探究這一現象，特設計一款電磁干擾檢測電路。其中檢測電路如下圖一所示：

Q1～Q2組成三級直耦式小信號放大器。M為銅線圈天線，能夠拾取來自超短波治療儀的電磁干擾脈沖交流電信號，送入Q1基極進行信號放大。信號經過三級放大后由Q3的集電極輸出用于點亮發光二極管。

二、實驗說明

當靠近工作當中的超短波治療儀時，二極管點亮，說明電磁干擾脈沖交流電信號增強，將檢測器移植隔室的中頻設備間，二極管仍然處于被點亮狀態，直至將檢測器移動至約8米以外的位置，二極管方可熄滅，說明電磁干擾信號消失。同理將中頻治療儀、電針儀等脈沖治療設備遠離超短波治療儀8米以上，前期不受控制的設備均恢復正常[1]。

隨后，經過拆機發現，超短波治療儀主要由電源供給電路、高頻振蕩電路及輸出調節電路組成，電源供給電路包括燈絲變壓器、高壓變壓器、和高壓整理管等[2]。高壓變壓器輸出的高壓經過整流管整流，形成直流電壓后供給振蕩管，通過雙刀六擲開關改變高壓變壓器初級線圈匝數，調節次級高壓電壓，從而實現超短波輸出功率的改變，這也是干擾源的原因之一。

高頻振蕩電路主要由兩只FU811電子管、屏極線圈柵極線圈及柵極電阻構成，通過屏柵線圈之間的感應耦合，形成調屏振蕩電路，振蕩電路經過輸出電路的耦合線圈耦合后送至人體，此為第二干擾源。

經實驗分析，超短波治療儀的電磁干擾主要為上述兩種情況，要解決這電磁干擾問題，要從宏觀角度分析，即訊號完整性（SI，SignalIntegrity）的問題與電源完整性（PI，PowerIntegrity）的問題。解決這些問題的關鍵，不外乎必要應用的濾波（Filter）、移頻（MovingResonantFrequency）、展頻（SSC，SpreadSpectrumClock）等手法[3]。

通過對中頻治療儀的拆機發現，主要以多層板設計為主，但是其多處使用變壓器耦合的方式進行信號傳輸，這也是其受電磁干擾最大的弊端，而且其中電源模塊EMI設計缺陷明顯，無明顯的濾波設計。

在解決EMI/RFI問題時，一般會使用到濾波器，屬于低通濾波裝置。其中π型濾波器（π-ModelFilter）是最有效率、簡單的濾波裝置，一般常用的整合性產品又分為CLC及CRC兩種類型，如圖二所示。

CLC濾波裝置可以選擇對主頻率衰減影響最小的情況，其最關鍵環節是在系統內部的訊號在做傳遞時，只需要對其高頻的倍頻諧波（Homonic）做濾波處理，能使主頻能量盡量保持原大小，而將高頻訊號濾除[4]。而CRC類型的濾波器，則主要會使用在系統的接口端，可以發揮最佳阻抗匹配（ImpedanceMatch）的特性作用，有效降低因阻抗不匹配所造成的二次干擾問題。

三、實驗結論

因此通過分析后，在電源模塊前加裝CLC型濾波裝置，能夠將故障解除。綜上所述，超短波治療儀產生的電磁輻射，會對周圍的電子設備均會造成不同程度的干擾，為了消除此種干擾，可將超短波治療儀搬遷到周圍無電子設備的房間或者對放置超短波治療儀的房間做電磁屏蔽，即可消除故障。

隨著電子技術的發展，也使其成為醫學技術設備應用中核心關鍵的一部分。由于這些設備易收到外電磁干擾，因此會增加被干擾的風險?；谶@個原因，各類儀器需要明確各自的電磁兼容性（electromagneticcompatibilityEMC）特征。

此類問題在舊設備應用期間表現最為突出，因為他們在EMC標準被應用之前，所制造生產，因此擁有EC標記并不意味著，該設備不會將干擾屏蔽[5]。后續對多種設備進行測試，發現輸液泵的敏感性較高，其他設備包括電子血壓儀、監護儀、心臟起搏器、脈搏血氧儀等，其設備在超短波、中頻、高頻治療設備中均會受到不同程度的干擾。

因此，通過此次對超短波治療儀電磁干擾的探究發現，電子類醫療設備在臨床使用當中，容易被電磁干擾，而如何消除電磁干擾和減少因電磁干擾而產生不同程度的臨床危害，也將成為日后醫療研究工作者繼續探尋的目標和動力。

參考文獻

[1]付書東.中短波廣播發射臺電磁干擾及抗干擾措施研究[J].現代工業經濟和信息化，2016（9）：26-27.

[2]袁志城.如何解決中短波發射機之間的電磁干擾[J].科技展望，2016，26（15）.

[3]林劍芳.淺談復雜電磁環境條件下超短波通信抗干擾措施[J].科技視界，2015（36）：109-109.

[4]張金亮，劉平，徐國防.超短波治療儀用于疼痛治療的安全性有效性觀察[J].中國保健營養，2016，26（11）.

[5]王小華.中短波發射機電磁干擾的解決措施[J].西部廣播電視，2016，2（4）：236-236.