電磁兼容靜電放電抗擾度在醫療設備領域的測試

靜電放電可能會影響醫生在臨床應用環境中的判斷，甚至對主動醫療器械造成嚴重損害。因此，靜電放電的抗干擾性（ESD）該試驗屬于電磁兼容標準中的抗干擾試驗項目。在實際的電磁兼容試驗中，靜電放電試驗的一次通過率很低，大多數產品需要整改。本文從靜電干擾的概述開始.介紹了靜電的原因和影響，以眼科設備驗光為例，分析了靜電不合格現象的原因，并提出了有效的整改措施。

1.靜電放電干擾概述

隨著科學技術的不斷發展，電子產品在各行各業得到了廣泛的應用，導致周圍電磁環境復雜多變，靜電放電產生的電磁場效應也成為一個需要考慮的重要問題。靜電放電試驗是用來模擬人們日常使用電子設備時可能出現的放電現象。這種現象瞬間產生的放電電流會產生短但高強度的電磁場，導致計算機等正在使用的電子設備.終端設備.醫用電子設備操作不當，甚至直接造成設備電路擊穿損壞。在電子工業快速發展的時期，集成電路得到了廣泛的應用。其典型特點是電子元件之間的線路變小，耐壓性變低，接線面積減小。然而，這種高度集成的設計顯著降低了電子設備抵抗靜電干擾的能力，靜電干擾引起的放電電流和電磁場直接影響這些高密度元件的使用壽命。為了解決這一問題，集成電路中使用了各種高絕緣材料。然而，絕緣產品的性能導致日常安裝.在調試和使用過程中更容易產生靜電[1]。在醫療設備的注冊和檢查中，有必要通過相關標準來檢測設備的有效性。靜電放電試驗是檢測電子設備在這種靜電放電干擾下的性能變化的一個非常重要的環節。

靜電放電現象對醫療設備電子元件的損壞具有以下特點：隱蔽性，除靜電放電現象外，不易被人體直接感知。累積性，當電子元件受到靜電干擾時，性能可能保持不變，但如果設備在使用過程中多次受到靜電放電的影響，累積效應會給設備帶來嚴重的隱患，增加敏感性。隨意，醫療電氣設備正在安裝中.調試.靜電干擾可能發生在使用過程中，產生靜電的方式多種多樣，靜電釋放通常發生在瞬間，難以及時保護。靜電放電干擾可能對醫療電氣設備造成的危害：形成電磁干擾，使設備故障和操作錯誤，降低診斷和治療的準確性；加快部件老化，降低設備安全和使用壽命；突破集成電路和精密電子元件，增加診斷和治療設備的安全風險。

2.靜電放電的原因

靜電放電在生活中很常見，在干燥的環境中很容易發生。產生靜電的原因有很多。電荷積累導致物體之間的電位差異。在接觸或相互靠近的過程中，電荷會瞬間移動，從而形成靜電放電[2]。摩擦物質由原子組成，原子的基本結構是質子.中子和電子。正常情況下，正質子和負電子的數量相同，正負電平衡，物體不帶電。然而，環境條件的變化會使原子的正負電不平衡。上述摩擦本質上是一個連續接觸和分離的過程。感應帶電：靜電放電不是由摩擦引起的，而是由感應靜電放電引起的。帶電體的電場會導致附近物體上的電荷分離。只要物體充電，周圍就會產生電場，附近的物體就會感應充電。

3.靜電放電對主動醫療器械的影響

電荷移動會影響主動醫療設備的電子元件，甚至導致主動醫療設備的靜電故障。當發生靜電放電時，靜電釋放會導致大量電荷瞬時移動，導致高壓電流瞬間通過電子元件，并破壞絕緣層，直接影響電子元件的內部電路。根據主動醫療器械后果的嚴重程度，可分為兩種情況：①電磁場的變化是由直接放電或間接放電引起的，導致設備誤動作，試驗結果不能滿足[3]的基本性能。②直接放電造成的永久性損壞，導致設備直接放電而損壞，導致永久性故障，如顯示器電源開關因靜電放電瞬間高壓而發生故障；

在臨床環境中，有源醫療器械正朝著精密化的方向發展.集成化.電子信息化.隨著芯片的發展，靜電放電的發生將對主動醫療器械的正常使用造成嚴重威脅，甚至造成靜電損害。這在臨床實踐中是不可接受的。它會干擾醫生的診斷和治療，甚至威脅醫務人員和患者的人身安全。主動醫療器械應采取相應對策，防止或消除靜電造成的意外損害，這需要所有兩類.所有三類有源醫療器械產品均應通過電磁兼容靜電抗擾測試。

4.醫療電氣設備靜電放電試驗整改實例

以某型驗光儀在靜電放電試驗中出現的問題及相關解決方案為例，具體如下。

問題描述:根據醫療器械行業標準，某型眼科設備驗光儀YY0505-2012以及國標GB-T17626.2-2012標準的相關要求和靜電放電試驗試驗的試驗方法。在試驗過程中，驗光儀正在接觸放電±6kV.水平耦合板±6kV.空氣放電±8kV試驗不符合要求，影響其基本性能，延誤診斷。具體表現是相機掉線.鼠標故障及顯示屏等現象，不能正常工作，需要人工重啟才能恢復正常工作狀態。

相機斷開原因分析：根據實驗現象，首先分析相機斷開。相機是靜電的敏感部分。當接觸結構放電時，±6kV從整體結構。從整體結構來看，相機的USB線路與內部主機接口連接。重新插拔后，相機可以通過重新通電恢復，通過觀察USB發現了線的路徑，USB線路部分接觸結構金屬框架，而金屬框架接地。當接觸和放電時，它通過接觸部分串擾到結構USB導致敏感相機掉線。

整改措施1：增加顯示屏的接地面積，提高顯示屏的接地效果，從而順利引導靜電電荷。

結果確認：上述整改后，對驗光進行靜電放電相關試驗，其中接觸放電正在進行±6kV.水平耦合板±6kV.空氣放電±8kV在測試過程中，設備不再出現相機掉線.鼠標故障和顯示屏現象，沒有其他不良測試現象，整改合格，但也證明整改方案合理有效，可以實現技術和工藝的持續生產。

整改措施2:在相機入口USB在線磁環防止干擾信號影響相機。此外，它還使USB盡量遠離接地金屬框架。

鼠標故障原因分析:設備水平耦合板±6kV間接放電，鼠標容易掉線，鼠標接口外部插拔后無法恢復，但內部主機斷開USB轉接板的連接可以通過重新通電恢復，可以推斷靜電耦合到底殼USB適配器板，導致適配器板死亡。通過對適配器板電路圖的分析，發現結構地與板接地之間的電阻值太小，容易從金屬底殼串到適配器板內部，導致累計電壓過高，影響適配器板的性能。

整改措施3：修改放電電阻值，選擇電阻值較大的電阻。

閃屏原因分析:設備顯示屏空氣放電±8kV，顯示屏出現花屏現象，靜電電荷通過間隙耦合到內部電路，從而影響顯示屏的異常顯示。主要原因是靜電電荷沒有及時通過接地線，導致內部電路積累，影響其工作性能。

簡而言之，自電磁兼容性標準實施以來，主動醫療設備電磁兼容性靜電放電試驗的通過率非常低。提高系統靜電放電的抗干擾性能是理論與實踐相結合，應用理論解決實際問題的過程。本文介紹了靜電放電現象的原因.對有源醫療器械的影響.闡述了電磁兼容兼容靜電放電試驗標準的要求和靜電整改對策。在介紹靜電放電試驗的基礎上，提出了產品研發階段引入電磁兼容相關標準的幾種整改思路.在生產醫療器械產品時，應考慮靜電放電的影響，從根本上防止電磁兼容的風險。