如何去保護(hù)醫(yī)療設(shè)備中的連接器與電纜免受電磁干擾
發(fā)布時(shí)間：2022-09-09 10:16:29?瀏覽次數(shù)：514?作者：科耐沃爾
如今的醫(yī)療設(shè)備充斥著越來越復(fù)雜的電子設(shè)備，以此來提高設(shè)備在監(jiān)護(hù)、顯示、輔助、警示患者等方面的一系列功能。最新一代的醫(yī)療設(shè)備，電子設(shè)備，體積更小，更緊湊，但可以塞進(jìn)更多的監(jiān)護(hù)儀器。最大的設(shè)計(jì)難點(diǎn)是如何有效降低外界電磁波對設(shè)備的干擾。
好消息是，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)軍用和衛(wèi)星系統(tǒng)可以解決狹小空間內(nèi)的電磁干擾(EMI)和電纜噪聲控制問題。然而，在軍事和衛(wèi)星系統(tǒng)中電纜和連接器的經(jīng)驗(yàn)出人意料地為醫(yī)療設(shè)備行業(yè)解決電磁干擾控制問題鋪平了道路。電纜和連接器在該行業(yè)的成熟經(jīng)驗(yàn)有助于在醫(yī)療行業(yè)采用更安全的電纜。
醫(yī)療電纜和連接器設(shè)計(jì)師有多種解決方案來控制醫(yī)療器械中的EMI噪聲。以下是一些主流的EMI噪聲解決方案:
1.選擇性濾波電路
EMI問題可以通過找到干擾噪聲的頻率并在儀器電路板上添加選擇性濾波電路，或者在電纜束上的連接器中添加濾波器來解決。薄膜電容和電阻可以通過在噪聲源附近接地來消除多余的信號噪聲。然而，電纜和連接器必須做得足夠小。如果尺寸過大，同軸濾波電路的性能會受到限制，對抗電磁干擾的有效性會產(chǎn)生一定的影響。
2.整體屏蔽
說到隔離外界復(fù)雜環(huán)境的干擾電磁波，在電纜上編織屏蔽的方法一直是主流方法之一。業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為，編織通常是最佳的屏蔽解決方案，可以輕松提供高達(dá)85 dB的外部噪聲隔離。
為了減少進(jìn)出系統(tǒng)的線路數(shù)量，醫(yī)療設(shè)備可以使用混合電纜和連接器，將電源、信號和觸發(fā)器合并到一個(gè)連接器和電纜系統(tǒng)中。但需要注意的是，在連接器內(nèi)部，一邊是電源引腳，另一邊是信號引腳，但更重要的是，每個(gè)金屬圓形連接器到主接口連接器的線纜是隱藏的編織屏蔽。
從金屬連接器到每個(gè)較小的圓形連接器，屏蔽必須保持360度密封。如果有縫隙或者沒有連接屏蔽層，電纜在開環(huán)時(shí)會變成天線，EMI會泄漏到ICU單元的儀器架上，影響儀器。
編織層的厚度、金屬材料的選擇、編織層的類型以及屏蔽層外部的均勻電鍍都可以用來調(diào)節(jié)EMI屏蔽效果。在這方面，設(shè)備設(shè)計(jì)人員最好提前與電纜設(shè)計(jì)人員溝通，選擇合適的屏蔽效能。
3.簡化電纜中的布線。
許多電纜設(shè)計(jì)支持最高速度的數(shù)字處理系統(tǒng)，如實(shí)時(shí)成像或主動皮下檢查。根據(jù)IEEE 1394制造的電纜有點(diǎn)類似于電話公司使用的“熱線”，可以顯著提高其屏蔽效能。每組高速數(shù)字線都包有一根“漏極”線。雙絞線可以處理高千兆位/秒范圍內(nèi)的信號，而漏極線可以快速返回信號源的信號，可以消除信號運(yùn)行速度極快帶來的潛在EMI噪聲和額外波動。同時(shí)，醫(yī)用電纜需要配備輕質(zhì)整體屏蔽層進(jìn)行保護(hù)。所以在大多數(shù)情況下，一般會選擇鋁箔屏蔽，因?yàn)檫@樣既能保證電纜的小而軟的特性，又能增加屏蔽的EMI防護(hù)效率。
4.導(dǎo)電包覆成型和收縮套管
對于某些EMI電纜應(yīng)用，另一種解決方案是使用聚烯烴熱縮管制成的特殊護(hù)套，該護(hù)套涂有Parker Hannifin Chomerics獨(dú)特的鍍銀銅涂層。在廠商的測試結(jié)果中發(fā)現(xiàn)，它們將有源電子電路的信號從30 MHz到18 GHz衰減到50-60 dB，其降噪效果顯著。
隨著醫(yī)療技術(shù)的不斷創(chuàng)新和變化，如何在有效保護(hù)電纜的情況下實(shí)現(xiàn)合適的電磁屏蔽，是每個(gè)設(shè)計(jì)人員面臨的挑戰(zhàn)，解決方案也不是一成不變的。以上只是對幾種解決方案的粗淺介紹，希望能在產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)上提供一些思路。
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