如何保护医疗设备中的电缆和连接器免受电磁干扰

引言“当今的医疗设备充满了越来越复杂的电子设备，以此完善设备在监测、显示、协助和提醒患者方面的功能范围。最新一代的医疗设备电子设备更小、更紧凑，但是可以插入更多的监测仪器 ，而随之而来的最大设计难点是如何有效降低外界电磁波对设备的干扰？”

好消息是，军用和卫星系统现在已经发现了解决狭小空间中的电磁干扰 (EMI) 和电缆噪声控制问题的能力，并且军用和卫星系统已经经历了医疗设备行业意想不到的 EMI 解决方案。为控制问题铺平道路。该行业在电缆和连接器方面的成熟经验有助于医疗行业采用更安全的电缆。

从为军事和卫星系统设计电缆中获得的经验很重要，因为许多新的 ICU 仪器基于以千兆赫兹速度运行的数字信号，与其他电子仪器非常接近。

通常，这将有助于确定在仪器机架内布线的电缆是否会受到外部电磁波的干扰（不需要的 EMI 的接收器），或者电缆是否可能是 EMI 噪声的发射器以传播到其他设备 在任何一种情况下，EMI 噪声都会导致整个医疗设备的性能出现严重问题，或者不同程度地降低仪器的准确性。

医疗电缆和连接器设计人员有多种解决方案来控制医疗仪器中的 EMI 噪声问题。以下是目前EMI噪声的主流解决方案列表：

1、选择性滤波电路

可以通过找出干扰噪声的频率并在仪器电路板上添加选择性滤波电路，或者在电缆线束上的连接器上添加滤波器来解决 EMI 问题。薄膜电容器和电阻器可以通过在噪声源附近接地来消除不需要的信号噪声。但是，电缆和连接器必须做得足够小，如果太大，则会限制同轴滤波电路的性能，从而对EMI的有效性产生一定的影响。

2、整体屏蔽

在将干扰电磁波与外部复杂环境隔离时，电缆上的编织屏蔽一直是主流方法之一。业界普遍认为，编织通常是最好的屏蔽解决方案，它可以轻松提供高达 85 dB 的外部噪声隔离。

为了减少进出系统的电线数量，医疗设备可以使用混合电缆和连接器，将电源、信号和触发器组合到单个连接器和电缆系统中。但请注意，在连接器内部，一侧有电源引脚，另一侧有信号引脚。但更重要的是，从每个金属圆形连接器到主接口连接器的电缆是隐藏的编织屏蔽层。

屏蔽必须保持从金属连接器到每个较小圆形连接器的 360 度密封。 如果有间隙或未连接屏蔽层，则电缆在开环处变成天线，EMI 会泄漏到 ICU 单元的仪器架中，对仪器造成影响。

编织层厚度、金属材料的选择、编织层类型以及屏蔽层外部的均匀镀层等因素可用于调整 EMI 屏蔽效果。对此，设备设计人员最好提前与电缆设计人员沟通，选择合适的屏蔽效能。

3、简化电缆中的布线

许多电缆设计支持所需的最高速数字处理系统，例如实时成像或主动皮下检查。根据 IEEE 1394 制造的电缆，有点类似于电话公司使用的“火线”，可以显着提高屏蔽效果。每组高速数字线都包裹着一根“漏极”线。双绞线可以处理高千兆位/秒范围内的信号，而排扰线可以将信号快速返回源，并消除潜在的 EMI 噪声和由于极快的信号速度而产生的额外波动。同时，医用电缆还需要安装轻质的整体屏蔽层进行保护，所以在大多数情况下，选择铝箔屏蔽是比较常见的，因为它可以保证电缆具有小巧柔软的特点 , 护套的 EMI 防护效能仍可提高。

4、导电包覆成型和收缩套管

某些 EMI 电缆应用的另一种解决方案是使用由聚烯烃热缩管制成的特殊护套，并涂有 Parker Hannifin Chomerics 独特的镀银铜涂层。在制造商的测试结果中，发现它们将有源电子设备从 30 MHz 到 18 GHz 衰减到 50-60 dB，并具有显着的降噪效果！

随着医疗技术的不断创新和变革，如何在有效保护线缆的同时做到适当的电磁屏蔽是每个设计者面临的挑战，解决方案也不尽相同。 以上只是对几种解决方案的粗浅介绍，希望能给产品设计开发提供一些思路。

审核编辑：汤梓红