陳南西

（重慶海坤醫(yī)用儀器有限公司重慶弗來(lái)明醫(yī)院 重慶 400000）

射頻識(shí)別技術(shù)在醫(yī)療設(shè)備管理應(yīng)用中電磁干擾的探討

陳南西

（重慶海坤醫(yī)用儀器有限公司重慶弗來(lái)明醫(yī)院 重慶 400000）

近年來(lái)醫(yī)療技術(shù)的不斷進(jìn)步和發(fā)展，射頻識(shí)別技術(shù)（RFID）在醫(yī)療行業(yè)廣泛滲入已經(jīng)產(chǎn)生了巨大的前景和生命力。但是目前的一些醫(yī)療機(jī)構(gòu)和醫(yī)療手段還沒(méi)對(duì)射頻識(shí)別技術(shù)中存在的電磁干擾問(wèn)題起到足夠的重視。因此，對(duì)于電磁干擾對(duì)醫(yī)療設(shè)備的安全問(wèn)題影響本文做出相應(yīng)的探討。

射頻識(shí)別技術(shù)；RFID；醫(yī)療設(shè)備；電磁干擾

現(xiàn)在科學(xué)技術(shù)的發(fā)展使得各種高新技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，在醫(yī)療領(lǐng)域?yàn)榱颂岣哚t(yī)療水平以及醫(yī)療管理效率和醫(yī)療服務(wù)，射頻識(shí)別技術(shù)（RFID）在醫(yī)療領(lǐng)域應(yīng)用的日益增多。然而射頻識(shí)別技術(shù)也存在著一定的風(fēng)險(xiǎn)，例如電磁干擾（Electromagnetic Interference，EMI）對(duì)醫(yī)療設(shè)備帶來(lái)的隱性影響。所以，在現(xiàn)階段的醫(yī)療環(huán)境中如何避免在手術(shù)室、拍片室和監(jiān)護(hù)室的醫(yī)療設(shè)備中減少射頻技術(shù)帶來(lái)的電磁干擾問(wèn)題，保障醫(yī)療設(shè)備安全有效運(yùn)行，保障患者手術(shù)檢查過(guò)程中的生面安全問(wèn)題是我們應(yīng)該重點(diǎn)思考和探討的方向。

1 射頻識(shí)別技術(shù)的定義

射頻識(shí)別技術(shù)，簡(jiǎn)稱(chēng)RFID（Radio Frequency Identification），又稱(chēng)無(wú)線(xiàn)射頻識(shí)別，是一種通信技術(shù)，可通過(guò)無(wú)線(xiàn)電訊號(hào)識(shí)別特定目標(biāo)并讀寫(xiě)相關(guān)數(shù)據(jù)，而無(wú)需識(shí)別系統(tǒng)與特定目標(biāo)之間建立機(jī)械或光學(xué)接觸。射頻一般是1～100GHz的微波，適用于短距離識(shí)別通信。因?yàn)槠渚哂泻軓?qiáng)的穿透力，數(shù)據(jù)容量大以及非接觸的形式而廣泛的應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域。如身份識(shí)別、汽車(chē)停車(chē)收費(fèi)射頻識(shí)別、超市物流實(shí)時(shí)跟蹤、安全監(jiān)控以及本文所研究的在醫(yī)療設(shè)備診斷領(lǐng)域中等等。

射頻識(shí)別技術(shù)（RFID）的作用原理是通過(guò)射頻信號(hào)電磁耦合能夠自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象達(dá)到獲取數(shù)據(jù)的目的。通常情況下，完整的RFID技術(shù)應(yīng)該包括讀寫(xiě)器、天線(xiàn)以及電子標(biāo)簽。讀寫(xiě)器通過(guò)射頻載波向標(biāo)簽發(fā)送命令并且接受來(lái)自標(biāo)簽的數(shù)據(jù)包并執(zhí)行讀寫(xiě)器傳達(dá)的命令來(lái)做出相應(yīng)的反饋動(dòng)作，然后在傳遞回響應(yīng)數(shù)據(jù)包。按照讀寫(xiě)器的接受功率分析來(lái)看，目前的RFID標(biāo)簽通常在125～133kHz的低頻區(qū)間、13.56MHz高頻區(qū)間、800～900MHz超高頻區(qū)間以及全球開(kāi)放的醫(yī)療、工業(yè)、科學(xué)領(lǐng)域使用的2.4GHz微波頻段，當(dāng)前大多數(shù)情況下使用最多的是2.4GHz的微波頻段作為接受頻率。

2 射頻識(shí)別技術(shù)對(duì)醫(yī)療設(shè)備的電磁干擾

在醫(yī)療診斷領(lǐng)域里，大量醫(yī)療電子設(shè)備的使用過(guò)程中電磁干擾的問(wèn)題是不可避免的存在著，且大多集中在發(fā)射接收頻率在2.4GHz的微波頻段中，如何能有效的減少醫(yī)療設(shè)備工作過(guò)程中的電磁干擾對(duì)醫(yī)療器械的影響是現(xiàn)行情況下需要解決的問(wèn)題，通過(guò)分析射頻識(shí)別技術(shù)的原理和特點(diǎn)，提出有效的抑制辦法確定在電子醫(yī)療設(shè)備管理使用的過(guò)程中的最優(yōu)解決方案來(lái)降低電磁干擾的影響。

根據(jù)RFID系統(tǒng)的工作原理，我們可以知道在醫(yī)療設(shè)備中RFID系統(tǒng)與其他設(shè)備存在的有差模電磁干擾和共模電磁干擾。如果醫(yī)療設(shè)備處于高頻工作的狀態(tài)中，就容易產(chǎn)生傳導(dǎo)干擾，當(dāng)電容處于高頻狀態(tài)而能快速的充放電，電感元件由于電流的通過(guò)而相應(yīng)的會(huì)有感應(yīng)磁場(chǎng)的產(chǎn)生，假若電路里還有變壓器以及功率開(kāi)關(guān)，那么功率開(kāi)關(guān)中的寄生電容就會(huì)與電路共同形成干擾耦合的作用，從而會(huì)造成干擾設(shè)備信號(hào)以及電路輸入的影響。所以，針對(duì)RFID系統(tǒng)的原理我們分析產(chǎn)生電磁干擾的原因只要有以下幾個(gè)方面：

2.1 相同信道的信號(hào)耦合產(chǎn)生的互擾

我們之前所說(shuō)，射頻識(shí)別系統(tǒng)的讀寫(xiě)器發(fā)送和接受的載波信號(hào)和周?chē)碾娮釉O(shè)備發(fā)射的同一個(gè)信道發(fā)射的信號(hào)可能會(huì)產(chǎn)生耦合而發(fā)生干擾。當(dāng)前醫(yī)院醫(yī)療電子設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳遞交流反饋方面主要是通過(guò)藍(lán)牙近距傳遞、ZigBee的無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)以及WIFI短距傳遞。藍(lán)牙通訊采用的是跳頻技術(shù)，在頻帶內(nèi)相鄰的79個(gè)1MHz帶寬的信道跳變，跳變的頻率達(dá)到每秒1600次之多；ZigBee采用的是擴(kuò)頻技術(shù)，在16個(gè)2MHz的帶寬信道中跳變；WIFI采用的是正交頻率復(fù)用技術(shù)，它是在14個(gè)22MHz的帶寬信道中發(fā)生跳變。在2.4GHz的頻段中RFID的發(fā)射信號(hào)和使用信道可能發(fā)生重疊所以存在信號(hào)干擾的影響。

2.2 射頻識(shí)別系統(tǒng)輔助設(shè)備的空間耦合

在醫(yī)療電子設(shè)備中，RFID系統(tǒng)之間的輔助設(shè)備（例如電源適配器、控制插口和連接線(xiàn)）之間因?yàn)楫a(chǎn)生帶寬干涉以及內(nèi)部電路產(chǎn)生的窄帶騷擾而影響近距離的端口設(shè)備或者通過(guò)空間耦合到其他的電子設(shè)備上。

3 控制電磁干擾的有效方法

針對(duì)于醫(yī)療電子設(shè)備中的電磁干擾問(wèn)題應(yīng)該從這兩個(gè)方面入手解決：①合理布局電子設(shè)備內(nèi)部的電路走線(xiàn)和使用產(chǎn)生干擾小的電子元器件；②利用濾波技術(shù)、接地或者屏蔽干擾信號(hào)的手段控制電磁干擾。所以為了避免相鄰頻段的電子設(shè)備之間產(chǎn)生互相干擾的問(wèn)題，我國(guó)對(duì)于超高頻RFID系統(tǒng)無(wú)線(xiàn)發(fā)射設(shè)備的工作頻率、發(fā)射頻率以及帶寬占用及其它們的工作模式等等都作出相應(yīng)的規(guī)定，在840～845和920～925兩個(gè)頻段之間選出兩個(gè)隔離信道來(lái)避免相鄰頻道之間的信號(hào)干擾。

（1）濾波技術(shù)。顧名思義，濾波技術(shù)就是保留有用信號(hào)阻攔過(guò)濾掉無(wú)用的干擾信號(hào)。濾波技術(shù)的主要工作方式是：阻攔干擾信號(hào)使其回到產(chǎn)生干擾信號(hào)的干擾源；通過(guò)濾波器的消除作用使干擾信號(hào)直接停留在濾波器之中無(wú)法進(jìn)行二次傳遞。通過(guò)濾波器來(lái)防止醫(yī)療設(shè)備中的電磁干擾，能夠有效防止干擾信號(hào)進(jìn)入到相應(yīng)的設(shè)備中。

（2）信號(hào)接地。信號(hào)接地分為單點(diǎn)接地、多點(diǎn)接地、混合接地以及浮地接地。單點(diǎn)接地就是將設(shè)備系統(tǒng)中的信號(hào)接地線(xiàn)都采用一個(gè)公共接地點(diǎn)，而這個(gè)公共接地點(diǎn)也將它作為一個(gè)參考電位，特點(diǎn)是連接簡(jiǎn)單，常用作要求較低以及電平不大的場(chǎng)合；多點(diǎn)接地就是將設(shè)備里面接地的點(diǎn)都與最接近地平面的點(diǎn)直接相連，其特點(diǎn)是可以獲得最小的阻抗，適用于高頻電路；混合接地就是在單點(diǎn)和多點(diǎn)接地之間依照設(shè)備的復(fù)雜程度來(lái)選取合適的接地點(diǎn)，其特點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單，可以按照實(shí)際要求選擇相應(yīng)的接地方式；浮地接地就是將設(shè)備產(chǎn)生的信號(hào)與大地和機(jī)殼隔離，通常情況下，適用于小型設(shè)備和低頻共模來(lái)進(jìn)行抵制。

（3）屏蔽。屏蔽就是消除阻止干擾源以及其他的系統(tǒng)干擾設(shè)備之間耦合路徑，可以有效的吸收抵消信號(hào)能量。屏蔽的具體做法是：信號(hào)輸入較為敏感的位置以及輸出位置，可以有效的屏蔽阻隔對(duì)系統(tǒng)造成的電磁干擾。在醫(yī)療設(shè)備中，我們主要采用的是電子屏蔽手段，電子屏蔽的作用原理是通過(guò)反射衰減相應(yīng)的干擾磁場(chǎng)來(lái)減小對(duì)其的干擾信號(hào)?？梢哉f(shuō)是從源頭控制電磁干擾信號(hào)的傳遞對(duì)設(shè)備系統(tǒng)造成的影響。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著時(shí)代的發(fā)展更替技術(shù)的不斷進(jìn)步，在各個(gè)領(lǐng)域中應(yīng)用的射頻識(shí)別技術(shù)發(fā)展壯大，我們通過(guò)對(duì)醫(yī)療設(shè)備管理應(yīng)用中RFID對(duì)其的電磁干擾產(chǎn)生的原因作出分析和探討，提出了有效控制電磁干擾的方法和技術(shù)手段，在當(dāng)前的醫(yī)療診斷大環(huán)境下，分析解決RFID帶來(lái)的負(fù)面影響不僅有利于醫(yī)療診斷的安全性和準(zhǔn)確性提高治療和管理的效率；也有利于后期針對(duì)于RFID的開(kāi)發(fā)改進(jìn)具有深遠(yuǎn)的技術(shù)意義。

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