醫(yī)療分子分析儀電子電路電磁兼容全解析

國際行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

國際上針對(duì)醫(yī)療分子分析儀的電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)主要有IEC 60601- 1- 2，這是國際電工委員會(huì)制定的醫(yī)用電氣設(shè)備電磁兼容性標(biāo)準(zhǔn)，要求醫(yī)療器械在規(guī)定的電磁環(huán)境中正常工作，同時(shí)要在合理范圍內(nèi)抑制自身產(chǎn)生的電磁干擾，保障設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性以及對(duì)周圍電磁環(huán)境的低干擾性

EN55011標(biāo)準(zhǔn)，其針對(duì)工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)療設(shè)備的電磁干擾進(jìn)行了規(guī)范，嚴(yán)格規(guī)定了設(shè)備的輻射和傳導(dǎo)干擾的限值，確保醫(yī)療分子分析儀在使用過程中不會(huì)對(duì)其他電子設(shè)備造成干擾

國內(nèi)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

醫(yī)療分子分析設(shè)備需同時(shí)滿足安全性（IEC 60601-1/GB 9706.1）

電磁兼容性（IEC 60601-1-2/GB 9706.1-2）

質(zhì)量管理（ISO 13485/YY/T 0287）

電磁干擾（EMI）測(cè)試要求

傳導(dǎo)發(fā)射測(cè)試：

測(cè)試醫(yī)療分子分析儀通過電源線或其他導(dǎo)體傳導(dǎo)到外部的干擾，頻率范圍一般在150kHz至30MHz; 通過此測(cè)試，能有效評(píng)估設(shè)備對(duì)電網(wǎng)及相連設(shè)備的影響程度，確保其不會(huì)對(duì)公共電網(wǎng)或其他設(shè)備造成傳導(dǎo)性的電磁干擾

輻射發(fā)射測(cè)試：

主要測(cè)量設(shè)備輻射出的電磁波，測(cè)試頻率在30MHz到1GHz之間，以此判斷設(shè)備是否會(huì)干擾周圍的其他醫(yī)療設(shè)備和電子產(chǎn)品，避免在醫(yī)療環(huán)境中因電磁波輻射導(dǎo)致設(shè)備間的相互干擾

電磁抗干擾（EMS）測(cè)試要求

模擬日常生活和操作過程中可能出現(xiàn)的靜電放電現(xiàn)象，對(duì)醫(yī)療分子分析儀進(jìn)行測(cè)試，保證設(shè)備在遭受靜電沖擊時(shí)仍能正常工作，防止靜電導(dǎo)致設(shè)備故障或數(shù)據(jù)錯(cuò)誤

CE射頻場感應(yīng)傳導(dǎo)騷擾測(cè)試：

評(píng)估設(shè)備在受到射頻場感應(yīng)的傳導(dǎo)騷擾時(shí)的抗干擾能力，確保設(shè)備在復(fù)雜的射頻電磁環(huán)境下穩(wěn)定運(yùn)行，不會(huì)因射頻干擾而出現(xiàn)功能異常

EFT電快速瞬變脈沖群測(cè)試：

檢驗(yàn)設(shè)備對(duì)電快速瞬變脈沖群的抵抗能力，模擬電路中可能出現(xiàn)的快速脈沖干擾，保證設(shè)備在這種突發(fā)干擾下仍能準(zhǔn)確運(yùn)行，保障醫(yī)療過程的連續(xù)性和準(zhǔn)確性

電磁干擾導(dǎo)致的設(shè)備故障

醫(yī)療分子分析儀在復(fù)雜的醫(yī)療環(huán)境中使用時(shí)，容易受到周圍其他電子設(shè)備的電磁干擾，導(dǎo)致測(cè)量數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，影響醫(yī)生對(duì)患者病情的判斷和診斷

例如:附近的大型醫(yī)療設(shè)備如核磁共振儀、CT機(jī)等工作時(shí)產(chǎn)生的強(qiáng)電磁干擾，可能會(huì)使分子分析儀的檢測(cè)結(jié)果出現(xiàn)偏差

自身產(chǎn)生的電磁干擾也會(huì)對(duì)其他設(shè)備造成影響，在醫(yī)院病房等設(shè)備密集區(qū)域，分子分析儀的電磁干擾可能干擾到患者的生命體征監(jiān)測(cè)設(shè)備，危及患者生命安全

滿足標(biāo)準(zhǔn)的成本與技術(shù)難題

在成本層面：

為了滿足嚴(yán)格的EMC標(biāo)準(zhǔn)，企業(yè)需要投入大量資金用于研發(fā)和改進(jìn)產(chǎn)品的電磁兼容性能，包括采用高品質(zhì)的屏蔽材料、優(yōu)化電路設(shè)計(jì)等，這無疑增加了產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，降低了企業(yè)的市場競爭力

在技術(shù)層面：

要實(shí)現(xiàn)良好的電磁兼容設(shè)計(jì)，需要專業(yè)的電磁兼容工程師和先進(jìn)的測(cè)試設(shè)備，然而目前相關(guān)專業(yè)人才稀缺，測(cè)試設(shè)備昂貴，這對(duì)許多企業(yè)來說是巨大的挑戰(zhàn)，限制了行業(yè)整體的技術(shù)提升速度

1.采用金屬外殼進(jìn)行屏蔽，金屬外殼能夠有效阻擋內(nèi)部電磁干擾向外輻射，同時(shí)也能防止外部電磁干擾進(jìn)入設(shè)備內(nèi)部

例如：使用鋁合金材質(zhì)的外殼，其具有良好的導(dǎo)電性和機(jī)械強(qiáng)度，能在保證設(shè)備結(jié)構(gòu)穩(wěn)固的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)高效的電磁屏蔽

2.在電路板上添加屏蔽層

例如：在PCB板的頂層和底層鋪設(shè)銅箔作為屏蔽層，并通過過孔將其與接地層相連，形成完整的屏蔽結(jié)構(gòu)，減少電路板上電路之間的電磁干擾

在電源輸入端口添加電源濾波器，可有效抑制電源線上的傳導(dǎo)干擾，去除電源中的高頻噪聲和雜波，為設(shè)備提供純凈的電源，保證設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行

在信號(hào)線上使用信號(hào)濾波器，根據(jù)信號(hào)的頻率特性選擇合適的濾波器，濾除信號(hào)傳輸過程中混入的干擾信號(hào)，確保信號(hào)的準(zhǔn)確性和完整性

建立良好的接地系統(tǒng)，確保設(shè)備的接地電阻足夠小，使電磁能量能夠順利導(dǎo)入大地

例如：采用單點(diǎn)接地方式，將所有需要接地的部分連接到同一個(gè)接地點(diǎn)，避免接地環(huán)路產(chǎn)生，減少接地干擾

多層電路板，合理規(guī)劃接地層，將不同功能模塊的接地分開，避免相互干擾，提高設(shè)備的抗干擾能力

USB-Type-C接口EMC及熱插拔可靠性設(shè)計(jì)

USB接口

USB接口具有高速數(shù)據(jù)傳輸能力，具備即插即用特性，方便用戶隨時(shí)連接和更換設(shè)備，提高機(jī)器人使用的便捷性，在各類機(jī)器人應(yīng)用場景中發(fā)揮著關(guān)鍵作用；高速數(shù)據(jù)傳輸（如基因序列數(shù)據(jù)、質(zhì)譜原始數(shù)據(jù)），測(cè)序儀、質(zhì)譜儀；所有接口需通過YY 0505（醫(yī)用電氣設(shè)備EMC標(biāo)準(zhǔn)）測(cè)試，所以共模抑制顯的十分重要

以太網(wǎng)接口EMC及熱插拔可靠性設(shè)計(jì)

以太網(wǎng)接口

以太網(wǎng)接口（RJ45）：支持有線網(wǎng)絡(luò)連接（常見于智能機(jī)器人主板）

以太網(wǎng)接口為機(jī)器人提供穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)連接，支持遠(yuǎn)程控制和數(shù)據(jù)交互。通過以太網(wǎng)，機(jī)器人可實(shí)時(shí)上傳工作數(shù)據(jù)至云端，接受遠(yuǎn)程指令，實(shí)現(xiàn)智能化遠(yuǎn)程操作

其傳輸速率可達(dá)1000Mbps甚至更高，滿足機(jī)器人在工業(yè)自動(dòng)化、智能物流等領(lǐng)域?qū)Ω咚佟⒎€(wěn)定數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨?/p>

HDMI接口EMC及熱插拔可靠性設(shè)計(jì)

HDMI 接口高分辨率檢測(cè)結(jié)果輸出（如熒光成像數(shù)據(jù)），數(shù)字病理掃描儀

CAN總線控制模塊解決方案

CAN總線多模塊協(xié)同控制（如溫控模塊、機(jī)械臂），音特電子對(duì)該模塊進(jìn)行了深度優(yōu)化，提高了數(shù)據(jù)處理能力和傳輸效率，支持多節(jié)點(diǎn)通信，確保系統(tǒng)的高效運(yùn)行

CMZ3225A-101T or CMZ4532A-101T 共模電感，提高EMI性能

ESD24VAPB SOT-23 CAN靜電保護(hù)器

PWR4018A221M 靜化電源供電紋波

RS485通訊模塊解決方案

老式設(shè)備控制（兼容實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化系統(tǒng)），RS485通訊模塊具備高抗干擾能力，采用先進(jìn)的差分信號(hào)傳輸技術(shù)，有效減少信號(hào)傳輸過程中的干擾，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性和穩(wěn)定性

CMZ2012-121T 共模電感，提高EMI性能

PWR4018A221M 提高電源的品質(zhì)

ESDSM712 靜電保護(hù)，確保安裝拔插過程的靜電干擾

GPIO/ UART/ I2C接口 EMC及熱插拔可靠性設(shè)計(jì)

GPIO 接口（通用輸入輸出）：開關(guān)量控制（如閥門、泵啟停），隔離設(shè)計(jì)防浪涌