NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA THIẾT BỊ DI ĐỘNG TRONG MÔI TRƯỜNG BỆNH VIỆN

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG ------oOo------ TIỂU LUẬN MÔN TƯƠNG THÍCH ĐIỆN TỪ Đề tài: NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA THIẾT BỊ DI ĐỘNG TRONG MÔI TRƯỜNG BỆNH VIỆN Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS.TĂNG TẤN CHIẾN Sinh viên thực hiện: Võ Hoàng Nam Lớp: Cao học Kỹ thuật điện tử Khóa: K25 (2012 – 2014) ĐÀ NẴNG, tháng 10/2013 MỤC LỤC CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT AM Amplitude Modulation BPSK Binary Phase Shift Keying CDMA Code Division Multiple Access CT Cordless Telephone DART Digital Advanced Radio for Trains DECT Digital European Cordless Telecommunications DCS Digital Cellular System DQPSK Differential Quadrature Phase Shift Keying DTI Department of Trade and Industry DTX Discontinuous Transmission EM Electromagnetic EMC Electromagnetic Compatibility EMI Electromagnetic Interference EPSRC Engineering and Physical Sciences Research Council ETSI European Telecommunications Standards Institute FDD Frequency Division Duplex FDMA Frequency Division Multiple Access FM Frequency Modulation GFSK Gaussian Frequency Shift Keying GMSK Gaussian Minimum Shift Keying GSM Global System for Mobile communications IT Information Technology LAN Local Area Network PCN Personal Communications Network PCP Personal Communications Programme PMR Private Mobile Radio PCS Personal Communications System QPSK Quadrature Phase Shift Keying RF Radio Frequency RFI Radio Frequency Interference TACS Total Access Communications System TDD Time Division Duplex TDMA Time Division Multiple Access TETRA Trans-European Trunked Radio Architecture UMTS Universal Mobile Telecommunication System MỤC LỤC Contents LỜI MỞ ĐẦU 6 1. CHƯƠNG 1: XÁC ĐỊNH THAM SỐ GÂY NHIỄU 7 1.1. Xác định tham số gây nhiễu: 7 1.1.1 Xác định các tham số gây nhiễu: 8 1.1.2 Sơ đồ điều chế 9 1.1.3 Hiệu quả điều chế biên độ: 10 1.1.4 Các kiểu : 11 1.2. Tần suất đe dọa : 11 1.2.1. Phương pháp và tham số : 12 1.2.2. Mối quan hệ để mô hình hóa và đo lường 13 1.2.3. Xác định thống kê các mối đe dọa 14 1.2.4. Mối quan hệ tiêu chuẩn EMC tiêu chuẩn và các phương pháp đo thử 14 2. CHƯƠNG 2 : PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG CỦA MÁY DI ĐỘNG Ở MÔI TRƯỜNG BỆNH VIỆN 16 2.1 Miêu tả kịch bản : 16 2.1.1 Xét môi trường bệnh viện: 16 2.2. Phân tích : 18 2.2.1. Vấn đề tương thích điện từ của thiết bị di động ở bệnh viện: 18 2.1.2 Tóm lược khả năng nhiễu EM: 24 2.2 Kỹ thuật Mitigation ( Kỹ thuật làm nhẹ đi): 25 2.2.2 Các thử nghiệm thêm về chống nhiễu EM 25 2.2.3 Giới hạn sử dụng điện thoại di động 31 3. KẾT LUẬN VÀ CÁC KHUYẾN NGHỊ 33 3.2 Tổng quát: 33 3.3 Cho nhà thiết kế và các nhà sản xuất thiết bị : 34 3.4 Đối với việc vận hành hệ thống viễn thông di động: 34 3.5 Đối với tiêu chuẩn của các tổ chức : 34 3.6 Đối với quản trị viên và người quản lý: 35 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1 1 Sự bức xạ từ nguồn đẳng hướng 7 Hình 1 2 Các phần tử gây nhiễu 8 Hình 1 3 Phổ mô phỏng của tín hiệu GMSK 10 Hình 1 4 Điều chế GMSK, dựa trên vuông góc, kiến trúc baseband 11 Hình 1 5 Concept of Variability Applied to EMC 12 Hình 1 6 Extension of Variability Concept to Measurements and Modelling 12 Hình 2 1 Đường bao của tín hiệu từ 3 điện thoại di động GSM hoạt động trên kênh 1, 47 và 124 Error! Bookmark not defined. Hình 2 2 Đường bao của tín hiệu từ 3 điện thoại di động GSM hoạt động trên kênh 1, 3 và 5 Error! Bookmark not defined. Hình 2 7 Phân phối thiết bị thu biến của EMI từ nhiều nguồn khác nhau dọc theo chiều dài của cáp Hình 2 11 Cấu hình test Generic 30 Hình 2 12 Các dạng sóng điều chế 30 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1 1 Summary of EMC Radiated Immunity Standards 15 Bảng 2 2 1 Peak E Field Strength for One and Three Sources in Overlapping Time-Slots 18 Bảng 2 2 2 Đỉnh điện áp tải cho loại cáp không bọc 3m, Against a Single Source 22 Bảng 2 3 Cường độ điện trường E tối đa cho 1 và 3 nguồn khi các khe thời gian chồng lấn 23 Bảng 2 4 Cường độ trường E tối đa cho 1 và 5 nguồn trong các khe thời gian chồng lấn 24 Bảng 2 5 Các tham số cho hệ thống di động 27 Bảng 2 6 Xác định mức nghiêm trọng và Field Multiplier 28 Bảng 2 7 Cường độ trường đỉnh cho hệ thống điển hình ở mức nghiêm trọng 28 LỜI MỞ ĐẦU Tương thích điện từ (Electromagnetic Compatibility: EMC) là khả năng của một hệ thống điện tử mà chức năng hoạt động của nó trong môi trường trường điện từ không ảnh hưởng, không gây nhiễu đến các hệ thống khác cùng hoạt động trong môi trường đó. Đó là một hệ thống điện tử phải không bị nhiễu từ các tín hiệu bức xạ của các hệ thống khác, không gây nhiễu làm ảnh hưởng đến hoạt động của các hệ thống khác cũng như không gây nhiễu với chính hoạt động của bản thân nó. Mục đích của tiểu luận này là xác định những nguy cơ liên quan đến tương thích điện từ không mong muốn tương tác giữa thiết bị thông tin di động, chẳng hạn như điện thoại di động và thiết bị điện/điện tử xung quanh. Trong phạm vi bài này chỉ xem xét cụ thể vấn đề tương thích điện từ của thiết bị thông tin di động khi sử dụng ở môi trường yêu cầu chặt chẽ như bệnh viện. Nội dung của tiểu luận này gồm 2 chương : - Chương 1: Xác định các tham số gây nhiễu - Chương 2: Phân tích tương thích điện từ cụ thể ở môi trường bệnh viện. - Kết luận và các khuyến nghị cho việc sử dụng máy điện thoại di động, các nhà sản xuất Trong quá trình thực hiện tiểu luận, mặc dù đã cố gắng hết sức nhưng vẫn còn tồn tại nhiều sai sót. Rất mong Thầy và các bạn đóng góp thêm ý kiến để tiểu luận được hoàn chỉnh. Đà Nẵng, 10/2013 Võ Hoàng Nam 1. CHƠNG 1: XÁC ĐỊNH THAM SỐ GÂY NHIỄU 1.1. Xác định tham số gây nhiễu: Trong phần này giới thiệu các thông số của môi trường tần số vô tuyến (RF) tạo nên các đe dọa EMC đến các thiết bị vô tuyến điện và các hệ thống được xác định, liên quan đến kết quả đo lường ở nơi thích hợp.

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

-oOo -TIỂU LUẬN MÔN TƯƠNG THÍCH ĐIỆN TỪ

Đề tài:

TRONG MÔI TRƯỜNG BỆNH VIỆN

Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS.TĂNG TẤN CHIẾN Sinh viên thực hiện: Võ Hoàng Nam Lớp: Cao học Kỹ thuật điện tử

Khóa: K25 (2012 – 2014)

MỤC LỤC

CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT

AM Amplitude Modulation

BPSK Binary Phase Shift Keying

CDMA Code Division Multiple Access

CT Cordless Telephone

DART Digital Advanced Radio for Trains

DECT Digital European Cordless Telecommunications

DCS Digital Cellular System

DQPSK Differential Quadrature Phase Shift Keying

DTI Department of Trade and Industry

DTX Discontinuous Transmission

EM Electromagnetic

EMC Electromagnetic Compatibility

EMI Electromagnetic Interference

EPSRC Engineering and Physical Sciences Research

Council

ETSI European Telecommunications Standards Institute

FDD Frequency Division Duplex

FDMA Frequency Division Multiple Access

FM Frequency Modulation

GFSK Gaussian Frequency Shift Keying

GMSK Gaussian Minimum Shift Keying

GSM Global System for Mobile communications

IT Information Technology

LAN Local Area Network

PCN Personal Communications Network

PCP Personal Communications Programme

PMR Private Mobile Radio

PCS Personal Communications System

QPSK Quadrature Phase Shift Keying

RF Radio Frequency

RFI Radio Frequency Interference

TACS Total Access Communications System

TDD Time Division Duplex

TDMA Time Division Multiple Access

TETRA Trans-European Trunked Radio Architecture

UMTS Universal Mobile Telecommunication System

MỤC LỤC

1 CHƠNG 1: XÁC ĐỊNH THAM SỐ GÂY NHIỄU 7

a Xác định tham số gây nhiễu: 7

i Xác định các tham số gây nhiễu: 8

ii Sơ đồ điều chế : Kỹ thuật đường bao không đổi như PSK và FSK đã được tinh chế theo từng giai đoạn để giảm quang phổ lan rộng do đó pha gián đoạn tức thời hoặc thay đổi tần số, dẫn đến minimum shift keying (MSK) and gaussian minimum shift keying (GMSK) Ở GMSK, băng thông của bộ lọc Gaussian (B), liên quan đến tốc độ dữ liệu (1/T), có thể chọn để đạt một sự thỏa thuận giữa tốc độ lỗi bit và giao thoa ngoài dải Ở hệ thống GSM giá trị 1/3 được chọn cho BT và T=3.69µs và băng thông bộ lọc là 90.3kHz Một phổ điển hình của tín hiệu GMSK được thể hiện ở hình 4 9

iii Hiệu quả điều chế biên độ: 10

iv Các kiểu : 11

b Tần suất đe dọa : 11

2 CHƯƠNG 2 : PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG CỦA MÁY DI ĐỘNG Ở MÔI TRƯỜNG BỆNH VIỆN 16

2.1 Miêu tả kịch bản : 16

2.1.1 Xét môi trường bệnh viện: 16

2.2 Phân tích : 18

2.2.1 Vấn đề tương thích điện từ của thiết bị di động ở bệnh viện: 18

2.2.2 Tóm lược khả năng nhiễu EM: 24

2.3 Kỹ thuật Mitigation ( Kỹ thuật làm nhẹ đi): 25

2.3.2 Các thử nghiệm thêm về chống nhiễu EM 25

2.3.3 Giới hạn sử dụng điện thoại di động 31

3 KẾT LUẬN VÀ CÁC KHUYẾN NGHỊ 33

2.4 Tổng quát: 33

2.5 Cho nhà thiết kế và các nhà sản xuất thiết bị : 34

2.6 Đối với việc vận hành hệ thống viễn thông di động: 34

2.7 Đối với tiêu chuẩn của các tổ chức : 34

2.8 Đối với quản trị viên và người quản lý: 35

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1 - 1 Sự bức xạ từ nguồn đẳng hướng 7

Hình 1 - 2 Các phần tử gây nhiễu 8

Hình 1 - 3 Phổ mô phỏng của tín hiệu GMSK 10

Hình 1 - 4 Điều chế GMSK, dựa trên vuông góc, kiến trúc baseband 11

Hình 1 - 5 Concept of Variability Applied to EMC 12

Hình 1 - 6 Extension of Variability Concept to Measurements and Modelling 12

Hình 2 - 7 Đường bao của tín hiệu từ 3 điện thoại di động GSM hoạt động trên kênh 1, 47 và 124 20

2 - 8 Đường bao của tín hiệu từ 3 điện thoại di động GSM hoạt động trên kênh 1, 3 và 5 20

Hình 2 - 9 Cấu hình test Generic 30

Hình 2 - 10 Các dạng sóng điều chế 30

DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1 - 1 Summary of EMC Radiated Immunity Standards 15

Bảng 2 - 2 - 2 Peak E Field Strength for One and Three Sources in Overlapping Time-Slots 18

Bảng 2 - 2 - 3 Đỉnh điện áp tải cho loại cáp không bọc 3m, Against a Single Source 22

Bảng 2 - 4 Cường độ điện trường E tối đa cho 1 và 3 nguồn khi các khe thời gian chồng lấn 23

Bảng 2 - 5 Cường độ trường E tối đa cho 1 và 5 nguồn trong các khe thời gian chồng lấn 24

Bảng 2 - 6 Các tham số cho hệ thống di động 27

Bảng 2 - 7 Xác định mức nghiêm trọng và Field Multiplier 28

Bảng 2 - 8 Cường độ trường đỉnh cho hệ thống điển hình ở mức nghiêm trọng 28

LỜI MỞ ĐẦU

không gây nhiễu đến các hệ thống khác cùng hoạt động trong môi trường đó Đó là một hệ thống điện tử phải không bị nhiễu từ các tín hiệu bức xạ của các hệ thống khác, không gây nhiễu làm ảnh hưởng đến hoạt động của các hệ thống khác cũng như không gây nhiễu với chính hoạt động của bản thân nó.

Mục đích của tiểu luận này là xác định những nguy cơ liên quan đến tương thích điện từ không mong muốn tương tác giữa thiết bị thông tin di động, chẳng hạn như điện thoại di động và thiết bị điện/điện tử xung quanh Trong phạm vi bài này chỉ xem xét cụ thể vấn đề tương thích điện từ của thiết bị thông tin di động khi sử dụng ở môi trường yêu cầu chặt chẽ như bệnh viện

Nội dung của tiểu luận này gồm 2 chương :

- Chương 1: Xác định các tham số gây nhiễu

- Chương 2: Phân tích tương thích điện từ cụ thể ở môi trường bệnh viện

- Kết luận và các khuyến nghị cho việc sử dụng máy điện thoại di động, các nhà sản xuất

Trong quá trình thực hiện tiểu luận, mặc dù đã cố gắng hết sức nhưng vẫn còn tồn tại nhiều sai sót Rất mong Thầy và các bạn đóng góp thêm ý kiến để tiểu luận được hoàn chỉnh

Đà Nẵng, 10/2013

Võ Hoàng Nam

1 CHƠNG 1: XÁC ĐỊNH THAM SỐ GÂY NHIỄU

a Xác đ ị nh tham s ố gây n hi ễ u :

Trong phần này giới thiệu các thông số của môi trường tần số vô tuyến (RF) tạo nên các đe dọa EMC đến các thiết bị vô tuyến điện và các hệ thống được xác định, liên quan đến kết quả đo lường ở nơi thích hợp

Hình 1-1 Sự bức xạ từ nguồn đẳng hướng

Nguồn đẳng hướng trong không gian tự do, năng lượng bức xạ lan truyền như nhau trong tất cả các hướng và do đó mật độ phổ công suất Pd W/m2 tại khoảng cách d từ nguồn, ta có :

Phương trình 1 :

- PT : tổng sự bức xạ công suất ( W)

Với E : cường độ điện trường

Một kiểu phần tử đe dọa được thể hiện ở hình 3 :

Hình 1-2 Các phần tử gây nhiễu

i Xác định các tham số gây nhiễu:

Có 2 tham số :

- Chiều dài của dây dẫn điện, liên quan chiều dài bước sóng của trường tới

- Sức bền, các loại và sự phân cực của trường tới trên vật dẫn điện

Mỗi tham số này là chính nó phụ thuộc vào một số lượng lớn các yếu tố khác Rõ ràng trước tiên phụ thuộc vào chiều dài dây dẫn, nhưng cũng phụ thuộc vào quang phổ của trường phát xạ là lần lượt phụ thuộc vào điều chế tín hiệu và các hiệu ứng biên độ và pha Cường độ trường tới phụ thuộc vào nhân tố có liên quan đến công suất phát, hiệu ứng điều chế biên độ, khoảng cách giữa dây dẫn và nguồn tần số vô tuyến có liên quan tới hình học của trường và dây dẫn Phương trình 3 minh họa các mối quan hệ giữa các thông số chính đóng góp vào mối đe dọa

Phương trình 3: sẽ mô tả các tham số chính gây nhiễu :

- t: đe dọa

- k: hệ số tỉ lệ

- N : số lượng các máy cầm tay

- P : công suất truyền của máy cầm tay thứ n

- p : tổn hao lan truyền, bao gồm thống kê

- c : sự kết nổi từ trường để load, bao gồm thống kê

- Zone : chiều dài tối đa mà sự ảnh hưởng trực tiếp có thể xuất hiện

*Các tham số gây nhiễu trong hệ thống vô tuyến thực tế :

- Băng tần, kênh và băng thông hệ thống

- Khoảng cách của nguồn RF từ dây dẫn điện

- Công suất truyền

- Sơ đồ điều chế

- Kỹ thuật đa truy nhập

- Kỹ thuật song công

Kỹ thuật đường bao không đổi như PSK và FSK đã được tinh chế theo từng giai đoạn để giảm

quang phổ lan rộng do đó pha gián đoạn tức thời hoặc thay đổi tần số, dẫn đến minimum shift keying (MSK) and gaussian minimum shift keying (GMSK) Ở GMSK, băng thông của bộ lọc Gaussian (B), liên quan đến tốc độ dữ liệu (1/T), có thể chọn để đạt một sự thỏa thuận giữa tốc độ lỗi bit và giao thoa ngoài dải Ở hệ thống GSM giá trị 1/3 được chọn cho

BT và T=3.69µs và băng thông bộ lọc là 90.3kHz Một phổ điển hình của tín hiệu GMSK được thể hiện ở hình 4

Hình 1-3 Phổ mô phỏng của tín hiệu GMSK

Trong trường hợp này, mỗi sóng mang có thể được xem xét như một tín hiệu băng hẹp, sự thay đổi biên độ có thể được mong đợi do hiệu ứng pha giữa đa sóng mang khi máy thu nhận được nhiều hơn một nhà cung cấp dịch vụ Trong trường hợp đơn giản, nếu có N sóng mang cách đều nhau K Khz phần, có (N-m) tương tác mà độ vòm tần số mK ( KHZ) với m nằm từ 1 đến N-1 Ví dụ với 5 sóng mang với khoảng cách 20KHZ, có 3 sự kết hợp sóng mang với tần số 40KHZ (N=5, k=20KHZ, m=2, N-m= 3)

Thực tế tín hiệu không phải là băng hẹp mà mỗi khoảng cách xấp xỉ 200KHZ Sự lan truyền nhiều đường và chuyển động của máy di động làm giảm cải tiến đáng kể của sóng mang và quan trọng hơn làm giảm số lượng handset trong vùng xác định

iii Hiệu quả điều chế biên độ:

Hệ thống vô tuyến dùng sơ đồ điều chế bao bọc không đổi có thể sản sinh ra điều chế biên

độ của sóng mang RF Có 2 kết quả chính phát sinh ra từ sự thay đổi biên độ tín hiệu, có thể là lý do vấn đề tương thích điện từ ở hệ thống có dây:

1 Tốc độ thay đổi điện áp (dV/dt) ghép vào dây dẫn, qua các cơ chế xuyên âm, làm tăng vọt điện áp ở chất bán dẫn

2 Điều chế biên độ lặp lại chứa các thành phần tần số mà nằm trong phạm vi dải tần của thiết bị điện

Trong hệ thống thông tin vô tuyến di động được xem xét ở đây, điều chế biên độ được đưa

ra cho cấu trúc khung TDMA và bộ điều khiển đáp ứng công suất Cấu trúc TDMA có điều chế biên độ với tần số cơ bản bằng tốc độ của khung, do đó số lượng công suất khác nhau nhận được từ mỗi khe thời gian Tại trạm gốc công suất điều khiển sẽ cố gắng duy trì bằng công suất nhận ở mỗi khe thời gian, đây là vấn đề có tính quyết định trong hệ thống CDMA Tuy nhiên nếu nhiều khe thời gian không sử dụng, hoặc nếu những máy thu không có ý định nhận thông tin sẽ không trùng hợp với trạm gốc, sự thay đổi biên độ đặc trưng sẽ xuất hiện

Các nguồn khác của thay đổi biên độ là tự điều khiển công suất của mình Nếu 1 hệ thống kiểm soát công suất phát từ một điện thoại di động để duy trì công suất không đổi ở trạm gốc, máy thu gần giống máy di động sẽ giám sát kết quả thay đổi biên độ Đó là sự cần thiết để đạt tốc độ tối đa mà tại đó điều khiển công suất có thể hoạt động

iv Các kiểu :

Hình 1-4 Điều chế GMSK, dựa trên vuông góc, kiến trúc baseband

b Tần suất đe dọa :

Đã được xác định trong các phần trước các thông số mối đe dọa có thể tương tác EMC.Mục đích của phần này là để cố gắng xác định mức độ rủi ro như thế nào sẽ thực sự xảy ra

1.2.1. Phương pháp và tham số :

Khái niệm đơn giản có thể được minh họa bằng sơ đồ thể hiện trong hình 32, nơi mà mỗiyếu tố chính của vấn đề EMC (nguồn, bộ ghép và tải nhạy cảm) có mức độ biến đổi liên quan Các yếu tố chính này với mối đe dọa có thể có được xác định, ví dụ, về tần suất các điện áp trong một thiết bị bán dẫn sẽ vượt quá một ngưỡng cụ thể

Do đó, nếu tất cả các thông số nói trên được xác định đầy đủ chi tiết, tần suất mà mối đe dọa vượt ngưỡng, có thể được xác định như hình sau :

Hình 1-5 Concept of Variability Applied to EMC

Hình 1-6 Extension of Variability Concept to Measurements and Modelling

Các tham số có đóng góp vào sự thay đổi thống kê của mỗi phần tử ở hình 1-6 như sau:

I Các đặc điểm của nguồn truyền :

a) Công suất truyền bị ảnh hưởng bởi trạm BTS

b) Loại điều chế giao thức / duplex / đa truy cập (GSM, UTRA, vv)

c) Điều khiển công suất (như tốc độ, vv)

d) Loại máy di động

e) Sự phân bố các nguồn ở các vị trí khác nhau

II Tần số

a) Phân bổ cho mỗi nhà khai thác dịch vụ

b) Sự phân bố các nguồn ở các vị trí khác nhau

III Sự lan truyền

a) Phụ thuộc vào các đối tượng trong môi trường hoạt động (mặc dù không gian tự do có thể được giả định cho trường hợp xấu nhất)

1.2.2. Mối quan hệ để mô hình hóa và đo lường

Mô hình và các phép đo được thực hiện trong các giai đoạn khác nhau của dự án đã xây dựng

các điểm khác nhau của hệ thống như đã nêu trong hình 33:

1 Mô hình trường tập hợp (Modelling of ensemble field): tập hợp các thiết bị cầm tay có phân phối thống kê

4 Các ghép nối thực tế (Field/wire coupling experiment): các ghép nối được thử nghiệm bằng thực nghiệm Đó là chỉ ra rằng máy di động cầm tay có thể sản sinh điện áp tải đáng

kể gắn liền với một cáp Ethernet

5 Đo lường trên thiết bị của người tiêu dùng (Measurements on consumer equipmen): một phạm vi giới hạn của thiết bị thử nghiệm miễn dịch đã được thực hiện, ví dụ tập trung vào các thiết bị an toàn của bệnh viện

1.2.3. Xác định thống kê các mối đe dọa

Theo quan điểm của nhiều loại hình học và bố trí các thiết bị cầm tay di động trong thực tế của tình huống này, không phải là có thể lấy được phép định lượng mối đe dọa hoặc có nguy cơ cho môi trường

Nếu đủ dữ liệu đã có sẵn để mô tả các số liệu thống kê của tất cả các thông số được liệt kê trong

mục 1.2.1, cho một tình huống cụ thể, sau đó nó sẽ có thể tính toán deterministically các mối đe dọa (tức là xác suất mà điện áp tải sẽ vượt quá một số ngưỡng) Trong phạm vi này

nó đã không thể xác định tất cả các thông số cần thiết Vì vậy chúng ta sẽ tiếp cận để xem xét ba kịch bản ở môi trường bệnh viện, IT và trạm ga tàu lửa ở chương 2

1.2.4. Mối quan hệ tiêu chuẩn EMC tiêu chuẩn và các phương pháp đo thử

Một loạt các tiêu chuẩn EMC và phương pháp thử nghiệm tồn tại trên toàn thế giới Tại châu Âu, hầu hết đều thuộc phạm vi của EMC châu Âu chỉ thị (89/336/EEC) mặc dù cả hai thiết bị y tế (93/92/EEC) và thiết bị đầu cuối viễn thông (91/263/EEC) chứa EMC quy định cụ thể Tiêu chuẩn EMC trong phạm vi của EMC chỉ thị châu Âu liên tục được cập nhật theo yêu cầu thương mại Một bảng tóm tắt các tiêu chuẩn EMC được sử dụng phổ biến ở châu Âu được cho trong bảng 8 Tiêu chuẩn EMC này bao gồm nhiều khía cạnh của môi trường hoạt động của thiết bị điện bao gồm: công suất tần số trường điện từ, trường

RF, phóng điện (ESD), chế độ phổ biến RF, quá trình chuyển tiếp nhanh bằng điện, siêu dòng và độ dốc điện áp và bị ngắt điện Ở đây chỉ nghiên cứu các liên quan chủ yếu với

hiện tượng bức xạ RF và bảng sau đây tóm tắt các tiêu chuẩn hiện hành áp dụng cho các loại khác nhau của thiết bị điện

Bảng 1-1 Summary of EMC Radiated Immunity Standards

Về bản chất, hầu hết các tiêu chuẩn xác định rằng các thiết bị kiểm tra phải được miễn dịch với một mức độ 3V / m hoặc 10V / m trên một phạm vi tần số xác định (thường lên đến 1GHz)

Tiêu chuẩn hiện đại xác định ba loại dạng sóng thử nghiệm:

1 Sóng mang RF không điều chế: mức 3V / m là một trường rms và do đó đỉnh sóng mang

với thời gian là 1,41 tức là 4.23V / m (đỉnh)

2 80%, biên độ 1 Khz điều chế sóng RF : tiêu chuẩn quy định cụ thể 3V / m rms trướcđiều chế được áp dụng là tương đương với 3.36V / m rms hoặc 5.4V / m đỉnh

3 Khóa sóng mang: để mô phỏng GSM, DECT, TD-CDMA Các tiêu chuẩn cơ bản quy định cụ thể 900 MHz ± 5 MHz, điều chế xung 200Hz với chu kỳ 50% Trường đỉnh và rms cho các sóng mang không điều chế

2 CHƯƠNG 2 : PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG CỦA MÁY DI

ĐỘNG Ở MÔI TRƯỜNG BỆNH VIỆN

2.1 Miêu t ả k ị ch b ả n :

Ở bệnh viện có đa dạng các thiết bị điện và do đó ta cung cấp môi trường tưởng tượng để nghiên cứu tương thích điện từ Các đặc điểm chính tương thích điện từ ở môi trường này :

1 Sự đa dạng của các thiết bị bị ảnh hưởng tiềm năng

2 Giới hạn an toàn

3 Miền giới hạn rộng lớn của hệ thống di động ở khu vực công cộng và văn phòng

4 Mật độ phổ trung bình thấp của máy di động cầm tay

Hiện nay có rất nhiều máy phát vô tuyến di động với kích thước lớn hơn hay nhỏ hơn ở các bệnh viện Điện thoại không dây và hệ thống nhắn tin được sử dụng bởi các nhân viên, hệ thống PMR công suất cao được sử dụng bởi các dịch vụ khẩn cấp và nhân viên bảo mật Trong khi đó các hệ thống tế bào được sử dụng ở nơi công cộng và văn phòng

Các bệnh viện nhận thấy thỉnh thoảng có tương thích điện từ Ở UK sự phá vỡ các thiết

bị y tế từ ảnh hưởng của thiết bị di động được chứng nhận từ cơ quan thiết bị y tế (MDA) vào năm 1994, và đã bắt buộc nhiều bệnh viện hạn chế sử dụng điện thoại di động ở bệnh viện

Hầu hết các vùng giới hạn ở bệnh viện là những vùng chăm sóc chuyên sâu và phòng cấp cứu Những vùng đặc trưng này có rất nhiều thiết bị điện tử được hạn chế trong 1 khu vực nhỏ Thiết bị được tìm thấy trong vùng này được nhóm lại thành 1 đến 3 nhóm:

1 Chuẩn đoán : thiết bị dùng để đánh giá chẩn đoán về tình trạng cho bệnh nhân

và không thường dùng trực tiếp các bệnh nghiêm trọng

2 Trị liệu : thiết bị dùng để cung cấp vài hình thức điều trị.

3 Không y tế : các thiết bị điện tử khác mà không áp dụng trực tiếp y học nhưng rất quan trọng trong bệnh viện

Thiết bị chẩn đoán bao gồm máy ghi điện tim ECG và các loại thiết bị theo dõi bệnh nhân Loại thiết bị này là loại điển hình để kết nối bệnh nhân với sợi dây cáp dài khoảng vài mét, nhiều loại không bao che Bộ cảm biến có thể tại điểm cuối của sợi cáp ( Vd: thiết

bị chuyển đổi áp suất, ) hay tại thiết bị cuối cùng ( Vd: máy ghi điện tim,….) Các tần số y sinh bao phủ trong dải tần từ 1Hz – 200Hz, mà xác định băng thông cho thiết bị chẩn đoán Nguồn công suất chính ở tần số 50Hz là 1 nguồn can nhiễu được thừa nhận cho thiết bị giám sát điện sinh học và kỹ thuật bảo vệ như các bộ lọc khuyết, thường được giới thiệu để làm nhẹ bớt vấn đề này

Thiết bị y học có thể bao gồm các loại bơm dùng để đưa các chất lỏng và thuốc Máy trợ tim bên ngoài để cung cấp sự hỗ trợ tạm thời cho bệnh nhân; sự thẩm tách; máy khử rung tim; máy gây tê, gây mê và thông gió

Nguy cơ bị ảnh hưởng cao nhất là các thiết bị trị liệu, điển hình là máy gây tê, gây mê, máy trợ tim bên ngoài và truyền thuốc Thiết bị chẩn đoán ít ảnh hưởng trực tiếp đến nạn nhân Ví dụ nhiễu gây ra việc tự động điều khiển dụng cụ trị liệu (như máy trợ tim bên ngoài), sự trục trặc của thiết bị chẩn đoán có thể dẫn đến ảnh hưởng đến sự an toàn của bệnh nhân

Các thiết bị y tế khác có thể ảnh hưởng đến sự an toàn của bệnh nhân, bao gồm các thiết bị công nghệ thông tin, các thiết bị mạng lưới Ví dụ như việc remote giám sát bệnh nhân qua mạng LAN

Các mối đe dọa chính trong môi trường bệnh viện là khả năng của một chiếc điện thoại di động được đưa vào rất gần với thiết bị quan trọng trong điều trị, gây ra các lỗi đe dọa Thiết bị hoạt động khi không giám sát, chẳng hạn như máy bơm truyền, dẫn đến nguy cơ

2.2 Phân tích :

Đối với môi trường này, chúng tôi có thể xác định các giá trị sau cho các tham số có mối

đe dọa chính:

- Số lượng máy điện thoại cầm tay : từ 1 đến 3 máy

- Công suất của máy : tối đa

- Tầm phủ sóng của thiết bị : 1 nguồn tại 1m và 3 nguồn tại 2m

Việc sử dụng điện thoại di động của nhân viên bệnh viện nghĩa là có 3 nguồn được sử dụng trong vùng chăm sóc đặc biệt, và tình hình ngày càng gia tăng sử dụng điện thoại di động ở các khu vực bị hạn chế Vì vậy việc sử dụng điện thoại di động ở nơi công cộng sẽ

bị hạn chế Khu vực chăm sóc chuyên sâu có thể ở trong tòa nhà lớn hay ở giới hạn một cell, và giả định rằng máy di động hoạt động với công suất tối đa Một điện thoại di động

có thể được di chuyển trong vòng 1m hay ít hơn, tuy nhiên với 3 máy di động thì khu vực nói chuyện trở nên hạn chế hơn và nằm trong khoảng 2m được xem xét để thực hiện các tình huống xấu hơn

Bảng 2-2-2 Peak E Field Strength for One and Three Sources in Overlapping Time-Slots

Đe dọa ở trường tự do:

Cường độ điện trường của 1 nguồn và 3 nguồn ở khoảng cách 1m và 2m được thể hiện ở hình 5 Những giá trị này được ước lượng từ nguồn đẳng hướng Ở hệ thống TDMA tín hiệu từ máy di động được điều chế xung với tần số lặp lại bằng tốc độ khung và chu trình