التداخل الكهرومغناطيسي (Electromagnetic interface (EMI))اليوم مشكلة رئيسية في عالم الطب والاتصالات وجميع المجالات

 يمثل التداخل الكهرومغناطيسي (Electromagnetic interface (EMI))اليوم مشكلة رئيسية في كل مناطق المجتمع، ولكن التداخل الكهرومغناطيسي هو ببساطة التداخل إلى الأجهزة الإلكترونية بوساطة طاقة كهربائية متولدة في مكان آخر، بعض أنواع EMI طبيعية مثل البرق ولكن أغلب المشاكل المناقشة في هذا الفصل هي من صنع الإنسان.

في بداية الأمر كانت أغلب مشاكل EMI عسكرية حيث كانت تنشأ بسبب العدد الكبير للأجهزة الإلكترونية المستخدمة في مثل هذه البيئة، تعرضت حاملة الطائراتU.S .S Forestall لحادثة إطلاق صواريخ بسبب EMI مما سبب فقد 134 جندي و27 طائرة.

تحتوي السيارات اليوم على عدد كبير من الأجهزة الإلكترونية على متنها، حيث كان يشكل EMI مشكلة رئيسية لأكثر من عقدين من الزمن، فقد تم استخدام auto mobile computer في السيارات السويدية والألمانية حيث واجه هواة تشغيل الراديو مشكلة أنهم لا يستطيعون تشغيل الانتقال في هذه السيارات بسبب تداخل EMI إلى الحاسوب مسببا توقف السيارة، كما أنه أثر على الفرامل المضادة للانزلاق. 

هذه المشاكل قد لوحظت أيضا عند عبور المحطات الإذاعية، فقد سجلت منظمات الخطوط الجوية التجارية أكثر من 20 حادثة سنويا بسبب تداخل الأجهزة الإلكترونية التي يستخدمها المسافرين مع أجهزة الملاحة الجوية، أما اليوم فإنك إذا سافرت بالطائرة فإن حجرة القيادة في الطائرة ستقوم بإجراء إعلان حول الأجهزة الإلكترونية التي يمكن استخدامها وتحت أي ظروف جوية.

واجهت الأجهزة الطبية أيضا مشاكل EMI ضمن مجالات كثيرة، فعلى سبيل المثال كرسي عجزة إلكتروني ذو تحكم إلكتروني يمكن أن يغير اتجاهه (يخرج عن السيطرة)، ففي الاختبارات المجراة من قبل FDA وجد أن عجلات الكرسي تدور بسرعة تصل إلى 30 rpm عند وجود حقل 20V/m ، أما نواظم الخطى فقد كانت حالة للتداخل بوساطة تسريبات أفران الميكروويف، على الرغم من أن هذه المشاكل تبدو قد تناقصت بشكل كبير ووضع حد لها بسبب تغير التصميم في كل من نواظم الخطى وأفران الميكروويف، وقد تأثرت أجهزة التنفس الصناعي أيضا بمشاكل EMI ضمن مجال يمتد من التنفس الإضافي إلى توقف العملية اعتمادا على التصميم وشدة مصدر التداخل المحلي local interference source.

تمنع العديد من المشافي استخدام الهواتف الخلوية وتطلب من جميع مستخدميها إغلاق جميع الأجهزة، فقد أظهرت الدراسات أن الأجهزة الطبية بشكل عام يختل عملها الوظيفي عندما تكون قريبة من الهواتف الخلوية وهي تعمل، وقد تم إجراء اختبار أكثر دقة يستخدم طريقة لقياس شدات الحقل فوجد أن 7من أصل 8 أجهزة طبية تفشل في أداء عملها بوجود حقل 10 V/m فقط، ومن ناحية أخرى 6 من أصل 8 أجهزة طبية تفشل بوجود حقل 3 V/m وهو الحقل المتوقع من هاتف خلوي على بعد مترين من الجهاز.

يطلب عادة من الأشخاص إغلاق هواتفهم الخلوية بشكل كامل عندما يكونون في المستشفى ولكن هذا الطلب غير كافي لمنع أو حجب استخدام الأجهزة الخلوية بسبب المزايا المتعددة للهواتف الخلوية. تقوم محطات القاعدة (محطة البث الخلوي) باستطلاعات دورية لمناطق عملها لمعرفة الهواتف الموجودة ضمن نطاق التغطية، وبالتالي فإن الهواتف سترسل من وقت إلى آخر حتى لو لم تكن تستخدمه.

تظهر مشاكل EMI في مجالات طبية أخرى غير المستشفيات، ففي مصانع مزيلات الرجفان وجدت حقول بشدة 60V/m موجودة في سيارات الإسعاف حيث تنبعث هذه الحقول من الأجهزة الإلكترونية أو من تجهيزات الاتصالات الراديوية المستخدمة في سيارات الإسعاف.

أشكال EMI.

يتألف EMI المشع (Radiated EMI) من حقول كهربائية وحقول مغناطيسية وحقول كهرومغناطيسية، وهو يوصف بأنه ينتقل عبر الفراغ ولا يحتاج إلى أسلاك لنقله وهو مثل تداخل مرسل الراديو مع نظام مراقبة المريض، وكذلك يشع كبل طابعة الكومبيوتر إشارة خلال عملية الطباعة تعتبر EMI المشع.

يتطلب EMI الموصل ( conducted EMI) سلك أو ناقل آخر لنقله من مكان لآخر. ومن أمثلته عندما يسبب مجفف الشعر نقطا بيضاء على شاشة التلفزيون، وعندما تنقل وحدة الجراحة الكهربائية طاقة التردد الراديوي عبر جسم المريض (ناقل) إلى جهاز ECG. ومن الأشكال الأخرى لـ EMI  الموصلة هي الإضاءة ذات الجهد العالي، الشحن السعوي والمبدلات الواصلة عبر خطوط الطاقة AC. بعض هذه النبضات العابرة تكون طويلة بشكل كبير وذات مطال عالي. 

إن المعايير القياسية للنبضة والموضوعة من قبل ANSI (المعهد القومي الأمريكي للمواصفات القياسية) لخطوط نقل الطاقة هي: مطال الذروة هو 2000 V تدوم لـ20 µs   و 5% تجاوز من المطال بالاتجاه السالب (negative polarity undershoot). حيث يجب على الأجهزة الالكترونية أن تبقى في حالة عمل خلال هذه النبضة. إن حامي الموجة (الواقي من الاندفاع في الجهد اوالتيار - surge protector) المستخدم مع الحواسب المكتبية هو ليس فعلياً للموجات ذات التزايد البطيء نسبياً للجهد الذي يمتد لعدة ثواني بل هي للتغيرات عالية الجهد. كانت الأجهزة الالكترونية التمثيلية القديمة تمتص ارتفاعات الجهود السريعة (النبضات) بدون أي مشاكل ملحوظة بينما الدارات الرقمية بما فيها الكومبيوترات حساسة لها.

يشير التفريغ الكهربائي الساكن ESD إلى بناء جهود كهربائية ساكنة على الأدوات، العناصر وجسم الإنسان والناتج عن فعل ميكانيكي مثل الاحتكاك. إن مشكلة العديد من الدارات الالكترونية هي أنها ذات ضعيفة العزل بحيث أن جهود منخفضة مثل 80V سوف يسبب تخريبا لها. وبالتالي مع الجهود التي تطبق على جسم الإنسان التي قد تصل إلى عدة كيلو فولت فإن الضرر محتوم إذا لم يتم أخذ الاحتياطات اللازمة.