射频识别技术在医疗设备管理应用中电磁干扰的探讨

陈南西

（重庆海坤医用仪器有限公司重庆弗来明医院 重庆 400000）

射频识别技术在医疗设备管理应用中电磁干扰的探讨

陈南西

（重庆海坤医用仪器有限公司重庆弗来明医院 重庆 400000）

近年来医疗技术的不断进步和发展，射频识别技术（RFID）在医疗行业广泛渗入已经产生了巨大的前景和生命力。但是目前的一些医疗机构和医疗手段还没对射频识别技术中存在的电磁干扰问题起到足够的重视。因此，对于电磁干扰对医疗设备的安全问题影响本文做出相应的探讨。

射频识别技术；RFID；医疗设备；电磁干扰

现在科学技术的发展使得各种高新技术应运而生，在医疗领域为了提高医疗水平以及医疗管理效率和医疗服务，射频识别技术（RFID）在医疗领域应用的日益增多。然而射频识别技术也存在着一定的风险，例如电磁干扰（Electromagnetic Interference，EMI）对医疗设备带来的隐性影响。所以，在现阶段的医疗环境中如何避免在手术室、拍片室和监护室的医疗设备中减少射频技术带来的电磁干扰问题，保障医疗设备安全有效运行，保障患者手术检查过程中的生面安全问题是我们应该重点思考和探讨的方向。

1 射频识别技术的定义

射频识别技术，简称RFID（Radio Frequency Identification），又称无线射频识别，是一种通信技术，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。射频一般是1～100GHz的微波，适用于短距离识别通信。因为其具有很强的穿透力，数据容量大以及非接触的形式而广泛的应用在各个领域。如身份识别、汽车停车收费射频识别、超市物流实时跟踪、安全监控以及本文所研究的在医疗设备诊断领域中等等。

射频识别技术（RFID）的作用原理是通过射频信号电磁耦合能够自动识别目标对象达到获取数据的目的。通常情况下，完整的RFID技术应该包括读写器、天线以及电子标签。读写器通过射频载波向标签发送命令并且接受来自标签的数据包并执行读写器传达的命令来做出相应的反馈动作，然后在传递回响应数据包。按照读写器的接受功率分析来看，目前的RFID标签通常在125～133kHz的低频区间、13.56MHz高频区间、800～900MHz超高频区间以及全球开放的医疗、工业、科学领域使用的2.4GHz微波频段，当前大多数情况下使用最多的是2.4GHz的微波频段作为接受频率。

2 射频识别技术对医疗设备的电磁干扰

在医疗诊断领域里，大量医疗电子设备的使用过程中电磁干扰的问题是不可避免的存在着，且大多集中在发射接收频率在2.4GHz的微波频段中，如何能有效的减少医疗设备工作过程中的电磁干扰对医疗器械的影响是现行情况下需要解决的问题，通过分析射频识别技术的原理和特点，提出有效的抑制办法确定在电子医疗设备管理使用的过程中的最优解决方案来降低电磁干扰的影响。

根据RFID系统的工作原理，我们可以知道在医疗设备中RFID系统与其他设备存在的有差模电磁干扰和共模电磁干扰。如果医疗设备处于高频工作的状态中，就容易产生传导干扰，当电容处于高频状态而能快速的充放电，电感元件由于电流的通过而相应的会有感应磁场的产生，假若电路里还有变压器以及功率开关，那么功率开关中的寄生电容就会与电路共同形成干扰耦合的作用，从而会造成干扰设备信号以及电路输入的影响。所以，针对RFID系统的原理我们分析产生电磁干扰的原因只要有以下几个方面：

2.1 相同信道的信号耦合产生的互扰

我们之前所说，射频识别系统的读写器发送和接受的载波信号和周围的电子设备发射的同一个信道发射的信号可能会产生耦合而发生干扰。当前医院医疗电子设备之间的数据传递交流反馈方面主要是通过蓝牙近距传递、ZigBee的无线通讯技术以及WIFI短距传递。蓝牙通讯采用的是跳频技术，在频带内相邻的79个1MHz带宽的信道跳变，跳变的频率达到每秒1600次之多；ZigBee采用的是扩频技术，在16个2MHz的带宽信道中跳变；WIFI采用的是正交频率复用技术，它是在14个22MHz的带宽信道中发生跳变。在2.4GHz的频段中RFID的发射信号和使用信道可能发生重叠所以存在信号干扰的影响。

2.2 射频识别系统辅助设备的空间耦合

在医疗电子设备中，RFID系统之间的辅助设备（例如电源适配器、控制插口和连接线）之间因为产生带宽干涉以及内部电路产生的窄带骚扰而影响近距离的端口设备或者通过空间耦合到其他的电子设备上。

3 控制电磁干扰的有效方法

针对于医疗电子设备中的电磁干扰问题应该从这两个方面入手解决：①合理布局电子设备内部的电路走线和使用产生干扰小的电子元器件；②利用滤波技术、接地或者屏蔽干扰信号的手段控制电磁干扰。所以为了避免相邻频段的电子设备之间产生互相干扰的问题，我国对于超高频RFID系统无线发射设备的工作频率、发射频率以及带宽占用及其它们的工作模式等等都作出相应的规定，在840～845和920～925两个频段之间选出两个隔离信道来避免相邻频道之间的信号干扰。

（1）滤波技术。顾名思义，滤波技术就是保留有用信号阻拦过滤掉无用的干扰信号。滤波技术的主要工作方式是：阻拦干扰信号使其回到产生干扰信号的干扰源；通过滤波器的消除作用使干扰信号直接停留在滤波器之中无法进行二次传递。通过滤波器来防止医疗设备中的电磁干扰，能够有效防止干扰信号进入到相应的设备中。

（2）信号接地。信号接地分为单点接地、多点接地、混合接地以及浮地接地。单点接地就是将设备系统中的信号接地线都采用一个公共接地点，而这个公共接地点也将它作为一个参考电位，特点是连接简单，常用作要求较低以及电平不大的场合；多点接地就是将设备里面接地的点都与最接近地平面的点直接相连，其特点是可以获得最小的阻抗，适用于高频电路；混合接地就是在单点和多点接地之间依照设备的复杂程度来选取合适的接地点，其特点是操作简单，可以按照实际要求选择相应的接地方式；浮地接地就是将设备产生的信号与大地和机壳隔离，通常情况下，适用于小型设备和低频共模来进行抵制。

（3）屏蔽。屏蔽就是消除阻止干扰源以及其他的系统干扰设备之间耦合路径，可以有效的吸收抵消信号能量。屏蔽的具体做法是：信号输入较为敏感的位置以及输出位置，可以有效的屏蔽阻隔对系统造成的电磁干扰。在医疗设备中，我们主要采用的是电子屏蔽手段，电子屏蔽的作用原理是通过反射衰减相应的干扰磁场来减小对其的干扰信号。可以说是从源头控制电磁干扰信号的传递对设备系统造成的影响。

4 结语

随着时代的发展更替技术的不断进步，在各个领域中应用的射频识别技术发展壮大，我们通过对医疗设备管理应用中RFID对其的电磁干扰产生的原因作出分析和探讨，提出了有效控制电磁干扰的方法和技术手段，在当前的医疗诊断大环境下，分析解决RFID带来的负面影响不仅有利于医疗诊断的安全性和准确性提高治疗和管理的效率；也有利于后期针对于RFID的开发改进具有深远的技术意义。

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R197.39

A

1004-7344（2016）16-0261-02

国家科技支撑计划课题（2013BAI03B00）。

2016-5-23