心电图机的舰用化改进对策分析

方勇军，胡家庆，侯正松，骆星九，刘 勇，齐树波

心电图机的舰用化改进对策分析

方勇军，胡家庆，侯正松，骆星九，刘 勇，齐树波

针对心电图机在各型舰船上使用时故障频出的实际问题，结合舰船环境特点，分析了此环境下各种干扰源对心电图机故障成因的影响，提出了采取增配电源滤波器、电磁屏蔽以及电路板三防处理等舰用化改进措施，确保了心电图机适应舰船环境的使用要求。

心电图机；舰用；改进

0 引言

心电图机作为一种诊断心血管疾病的常用医学仪器，其重要性不言而喻。由于心电的体表信号非常微弱，为毫伏级信号，因此在实际检查过程中，容易受到各种因素的干扰，严重时会导致波形失真、畸变，直接影响疾病诊断。而在舰船环境中使用心电图机时，由于海上舰船环境的特殊性，在没有采取有效抗干扰措施条件下，发生故障的频率会更高，甚至根本无法正常工作。在多次医院船出访、巡诊活动中，均发现心电图机存在无法正常工作的现象[1]。为此，需要分析故障产生原因，提出具体改进措施，确保心电图机在舰船环境条件下正常稳定运行。

1 舰船环境下干扰源分析及改进措施

1.1 干扰源分析

心电图机在使用中经常会因机外或机内的各种干扰因素导致故障，表现为波形描记失真、畸变等异常现象。据统计，在陆上医疗环境中常见的干扰源主要有3大类，包括大型机电设备启动运行时造成的电源干扰，被测者的体动或肌电干扰以及市电的50 Hz工频干扰[2]。针对上述干扰源造成心电图机工作故障的鉴别及解决办法已经有明确的应对方案。如，将心电图机远离放射、电疗、牙科等安装有大功率设备的科室，开启抗肌电、工频干扰功能，绞合导联线等措施都可有效降低干扰的影响。

由于海上恶劣的气候条件及舰船本身环境的特点，心电图机在舰船上相比在陆上医院使用时发生故障的频率更高，需要及时查明故障原因并提出有针对性的解决方案。

（1）现代舰船上由于电子设备的大量应用，舰载飞机、无线电通信机、导航、雷达等设备发射功率愈来愈大，导致电磁辐射频谱覆盖范围不断扩大，使舰船电磁环境变得十分复杂。北大西洋公约组织批准使用的军用电磁辐射装备几乎覆盖了全部常用的电磁波频段[3]。由于各种高电磁辐射电子设备产生的空间电磁辐射对心电图机的影响，已经在实际应用中显现出来。电磁波通过空间传播耦合到心电图机的各级信号放大输入端，使心电图机描记波形失真。

（2）海上高温、高盐、高湿的“三高”环境对心电图机等电子装备的影响是显而易见的。高温会增加潮气的浸透率导致绝缘性能降低，高盐会加快设备的腐蚀。从故障统计来看，电子装备90%的故障是由于“三高”导致的，报修时间集中在6～8月份[4]。特别是在南海，常年高温高湿，极端的海洋气候严重影响着装备的性能。

（3）由于舰船在海上航行时摇摆倾斜、振动冲击的特点，也容易导致机器内部电路板接插件松动和接触不良。

1.2 舰用化改进措施

1.2.1 增配电源滤波器

舰船上大功率设备启动运行时，会对供电电源产生瞬间尖脉冲的高次谐波，会直接对附近电子设备产生来自电源的干扰。如在医院船上，由于特诊室离楼下的CT、X线室位置较近，大型放射设备启动瞬间势必产生电源的脉冲干扰，从而影响到心电图机的正常工作。解决问题的最佳方法是电源单独配电，但此方法由于成本高昂的原因很难做到。最简单易行的措施是在电源上加接高频滤波器，可有效滤除高频成分，去除电源高频噪声引起的污染。

1.2.2 采取电磁屏蔽措施

在电子对抗条件下，高强度、全频谱的电磁辐射将形成非常恶劣的电磁干扰环境，严重影响到医疗设备的性能发挥甚至无法工作。电磁场在导电介质中传播时会产生趋肤效应，因此，可以利用趋肤效应阻止高频电磁波透入良导体的特性做成电磁屏蔽装置。由于心电图机外壳目前均为塑料外壳，可以考虑在心电图机机壳内部喷涂电磁屏蔽涂料实现屏蔽。电磁屏蔽涂料由导电填料、树脂黏结剂、溶剂及添加剂组成，可分为银系、铜系、镍系等。根据Schelkunoff电磁屏蔽理论，总屏蔽效果S由3个参数组成，包括表面反射损耗衰减R、吸收损耗衰减A及屏蔽层内部多次反射损耗衰减B，用公式表示为

S=R+A+B

其中，R=168-10 lg（μf/σ）

A=1.314 t（fμσ）1/2

B=20 lg（1-e-2t/δ）

式中，μ为材料的相对于真空的磁导率；σ为材料相对于理想铜的电导率；f为电磁波的频率，Hz；t为屏蔽层厚度，mm；δ为趋肤厚度（δ=（πfμσ）-1/2），mm。

由上述公式可知，在屏蔽层厚度固定的情况下，电磁波频率越高，材料电导率越大，反射损耗和吸收损耗增加，总的电磁波能量衰减增加；材料磁导率增加，一方面使得吸收损耗增加，另一方面却又使得反射损耗减小，二者迭加总的效果是先减小后增大。因此，需要喷涂的厚度与电磁波的频率及涂料的材质密切相关。

目前，常用的表面金属化薄膜由于导电层很薄，吸收损耗变得很小，主要依靠反射损耗起屏蔽作用。以铜基涂层为例，表1列出了在2种不同涂层厚度和2种固定电磁波频率的情况下的屏蔽效能。

表1 铜薄膜的屏蔽效能

由表1可以看出，采用铜基图层，只需非常薄（μm级）的屏蔽涂料就可以取得理想的屏蔽效能，因此在心电图机机壳内部喷涂电磁屏蔽涂料的方法是有效可行的。

1.2.3 电路板三防处理

由于海上盐雾、潮湿、高低温等环境的影响，心电图机电路板可能产生短路、腐蚀、霉变等问题，导致电路出现故障，有效的解决办法是刷涂电路板三防漆，用于防潮、防盐雾和防霉，保护内部电路板免受环境的侵蚀，确保使用的安全性和可靠性。电路板三防漆从化学成分上可分为丙烯酸酯、硅酮、聚氨酯三防漆等。其中，丙烯酸类电路板三防漆具有突出的防潮防盐雾性能，且具备有机硅绝缘漆的耐热性和优于一般涂料耐低温性能，已广泛应用于舰船自动化仪表的印制电路板。刷涂或喷涂三防漆应在规定环境中进行，操作中需要避开散热元件、导联线及打印机插孔等敏感位置。

1.2.4 其他改进措施

针对舰船舱室摇摆、振动的特点，需要对心电图机进行机械固定。在长时间不用的情况下应该及时进行密封存放。有备用电池的还需要进行定期电池维护。尽可能在舱室中安装空调、除湿设备，确保其在适宜的温湿度环境中使用，从而有效延缓机器的使用寿命。

2 结语

目前，装配到各型舰船上的卫生装备多数没有充分考虑到平战时海上复杂环境的影响，如海拔、温湿度、盐雾等气候影响，以及振动、冲击、电磁干扰等因素，而其防护、保养、检修等保障工作又相对滞后，导致装备很快进入寿命末期。心电图机仅仅是诸多卫生装备中的一种，对心电图机的舰用化改进也只是卫生装备舰用化改造工作的一个点。卫生装备舰用化改造工作需要装备采购、使用、维修等相关部门共同努力，积极探索各类装备在海上舰船环境下故障发生的规律，总结提出有效可行的解决办法并加以改进，从而提高上舰载卫生装备的卫勤保障能力。

[1]吴建刚，李捞摸，斯海臣.“和平使命-2010”医院船医疗设备保障工作的思考[J].中华航海医学与高气压医学杂志，2011，18（1）：85-86.

[2]蔡爱萍.心电图机干扰故障分析及对策[J].中国医疗设备，2011，26（6）：134-135.

[3]汤仕平，王征，成伟兰.舰船电磁辐射危害及防护[J].船舶工程，2006，28（2）：55-58.

[4]林武强，徐定海.舰艇装备环境及其影响和存在问题分析[J].装备环境工程，2005，2（2）：48-52.

（收稿：2013-10-10 修回：2013-12-11）

Improvement on electrocardiograph used in warship

FANG Yong-jun1,HU Jia-qing1,HOU Zheng-song2,LUO Xing-jiu1,LIU Yong1,QIShu-bo1
(1.NavalMedical Research Institute,Shanghai200433,China;2.The 411st Hospital of the PLA,Shanghai200081,China)

Electrocardiograph failures occur frequently when used in types of warships.Then,to enhance the adaptability of electrocardiograph,based on the analyses of warship features and interference sources,some improvementmeasures are put forward from the aspects of power filter,electromagnetic shielding as well as three-protection of the circuit board. [Chinese Medical Equipment Journal，2014，35（7）：132-133]

electrocardiograph;shipborne;improvement

R318.6；TH772.2

A

1003-8868（2014）07-0132-02

10.7687/J.ISSN1003-8868.2014.07.132

方勇军（1976—），男，硕士，助理研究员，主要从事生物信号检测与嵌入式产品的软硬件开发方面的研究工作，E-mail：fangyongjun88@126. com。

200433上海，海军医学研究所（方勇军，胡家庆，骆星九，刘勇，齐树波）；200081上海，解放军411医院（侯正松）

侯正松，E-mail：hzs_love@163.com