心臟除顫器測試分析儀的電磁兼容設(shè)計(jì)

摘要：分析了除顫器測試分析儀的主要干擾源及其特點(diǎn)，并討論了抑制干擾的主要措施。經(jīng)測試分析，證明儀器具有良好的電磁兼容性。

    關(guān)鍵詞：心臟除顫器 電磁兼容 EMI濾波器

除顫器是利用瞬間釋放的高能量脈沖電流，通過短暫的電擊去除心臟的室顫（VF）或房顫（AF），并使其恢復(fù)正常心律的種有效的醫(yī)療救護(hù)儀器。顯然，除顫器的性能優(yōu)劣將直接關(guān)系到臨床急救的效果。作者研制的心臟除顫器測試分析儀，可對除顫器的各功能參數(shù)，包括放電能量、最大電流及電壓，同步觸發(fā)延遲時(shí)間、除顫器放電時(shí)間等進(jìn)行校準(zhǔn)檢驗(yàn)，且能模擬人體輸出多種心率、多種導(dǎo)聯(lián)的標(biāo)準(zhǔn)心電波形以及檢定除顫器性能的特定波形，并兼有檢測與心電信號同步的除顫放電功能。

在除顫器測試分析儀的研制過程中，針對出現(xiàn)的干擾現(xiàn)象，分析了干擾現(xiàn)象，分析了干擾產(chǎn)生的原因及干擾的特點(diǎn)，采取了一些抗干擾措施，通過應(yīng)用EMI（電磁干擾）濾波器，去除了放電脈沖在儀器內(nèi)部所產(chǎn)生的強(qiáng)烈干擾，使除顫器測試分析儀工作穩(wěn)定可靠，具有良好的電磁兼容性。

圖1 儀器電路原理框圖

1 系統(tǒng)的基本原理及干擾特點(diǎn)

本儀器以飛利浦單片機(jī)80C52為控制核心，完成對除顫器各項(xiàng)功能的測試分析，并通過接口電路對分析結(jié)果分析顯示和傳輸，原理框圖如圖1所示。除顫器測試分析儀主要完成兩部分功能：（1）完成對除顫器放電能量的準(zhǔn)確測量；（2）準(zhǔn)確、穩(wěn)定地輸出各種心電波形及測試波形。為檢驗(yàn)除顫器的自動(dòng)除顫功能及其特性參數(shù)要求分析儀能輸出多種波形，包括具有多種導(dǎo)聯(lián)輸出的ECG（心電圖）波且幅值可調(diào)，同時(shí)輸出高幅值ECG信號、直流脈沖、方波、三角波、復(fù)合波、多種頻率的正弦濾以及多種心律的標(biāo)準(zhǔn)R波。各種波形的輸出通過數(shù)字合成，由程序產(chǎn)生的波形經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換器輸出，然后通過模擬電路變換成要求的輸出模式。放電能量的檢測是基于除顫器的高壓放電脈沖通過模擬人體阻抗的模擬電阻（典型阻值為50Ω）放電，經(jīng)衰減后送入可變增益放大器，變?yōu)锳/D轉(zhuǎn)換器的輸入信號，然后進(jìn)行處理和顯示。

根據(jù)對儀器的要求，除完成各項(xiàng)功能外，在對除顫器的放電進(jìn)行測試時(shí)，必須能夠承受由放電脈沖帶來的強(qiáng)烈干擾，不死機(jī)、不復(fù)位，在不采用干擾避開法、系統(tǒng)智能復(fù)位法等措施時(shí)，程序仍能正常執(zhí)行。同時(shí)，由于儀器必須具有恢復(fù)放電脈沖波形的功能，測量模擬通道不能對放電信號采用濾波、浪涌阻尼等措施。這就對儀器的抗干擾性能提出了更高的要求。

系統(tǒng)的干擾源一部分是儀器內(nèi)部數(shù)字電路、供電電源所產(chǎn)生的干擾以及儀器外部空間輻射電磁波干擾；另一部分干擾來自除顫器的放電脈沖。其干擾具如下特點(diǎn)：

（1）電壓峰值高、能量大，最高電壓可達(dá)5000V，最大放電能量可達(dá)360J；

（2）放電時(shí)間短，除顫器放電脈沖時(shí)間僅為10ms左右，脈沖前沿時(shí)間約為2ms；

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