zhy医用电气设备的安全chap

1、4251 10011 0010 1010 1101 0001 0100 10112021-12-181第三章 医用电气设备安全4251 10011 0010 1010 1101 0001 0100 10112021-12-182一 医疗仪器及其重要作用现代医疗仪器的概念现代医疗仪器的概念 采用现代科学技术成就，用于采用现代科学技术成就，用于检验检验、诊断诊断、治疗治疗和和康复康复等各项医疗工作的仪器。等各项医疗工作的仪器。现代医疗仪器主要特点现代医疗仪器主要特点具有自动、定量、将不可见图像具有自动、定量、将不可见图像 可见图像的功可见图像的功能特点。影响医学各个领域的水平和发展。能特点。影响医

2、学各个领域的水平和发展。 依赖于电子技术的发展应用。依赖于电子技术的发展应用。第一节 医用电子仪器的发展现代医疗仪器的概念现代医疗仪器的概念 采用现代科学技术成就，用于采用现代科学技术成就，用于检验检验、诊断诊断、治疗治疗和和康复康复等各项医疗工作的仪器。等各项医疗工作的仪器。现代医疗仪器主要特点现代医疗仪器主要特点具有自动、定量、将不可见图像具有自动、定量、将不可见图像 可见图像的功可见图像的功能特点。影响医学各个领域的水平和发展。能特点。影响医学各个领域的水平和发展。 依赖于电子技术的发展应用。依赖于电子技术的发展应用。4251 10011 0010 1010 1101 0001 0100

3、 10112021-12-183现代医疗仪器的要求现代医疗仪器的要求u检查、诊断、治疗等多功能化；检查、诊断、治疗等多功能化；u操作自动化、联机化；操作自动化、联机化；u数字化、可视化、智能化。数字化、可视化、智能化。医学与工程学紧密相关医学与工程学紧密相关医疗是工程技术服务的重要应用场所；医疗仪器的开医疗是工程技术服务的重要应用场所；医疗仪器的开发研究横跨医学和工程两个学科领域，具有双方面人发研究横跨医学和工程两个学科领域，具有双方面人员通力协作的特点。员通力协作的特点。4251 10011 0010 1010 1101 0001 0100 10112021-12-184现代医疗仪器举例现代

4、医疗仪器举例GE Discovery LS PET/CTFirst Installation in Zurich(苏黎世苏黎世) March 20014251 10011 0010 1010 1101 0001 0100 10112021-12-185可以进行图像融合，优势互补。可以进行图像融合，优势互补。CTSPECT/PET4251 10011 0010 1010 1101 0001 0100 10112021-12-186医用电气设备医用电气设备 (Medical Electrical Equipment)与某一专门供电网有不多于一个的连接，对在医疗与某一专门供电网有不多于一个的连接，对

5、在医疗监视下的患者进行诊断、治疗或监护，与患者有身监视下的患者进行诊断、治疗或监护，与患者有身体的或电气的接触，和体的或电气的接触，和(或或)向患者传送或从患者取向患者传送或从患者取得能量，和得能量，和(或或)检测这些传送或取得的能量的电气检测这些传送或取得的能量的电气设备。设备。4251 10011 0010 1010 1101 0001 0100 10112021-12-187二 医用电子仪器的发展历史技术技术医用电子设备名称医用电子设备名称支持技术支持技术电子器件电子器件高分子树脂高分子树脂金属薄膜化金属薄膜化高纯度硅高纯度硅硅的微细加工硅的微细加工高分子膜高分子膜电子零件小型化电子零件

6、小型化真空管化真空管化微小生物体信号微小生物体信号的放大的放大心电机、脑电机、肌电机、眼底血压心电机、脑电机、肌电机、眼底血压计、超声波血流计、电子血压计计、超声波血流计、电子血压计半导体化半导体化小型化、低电压小型化、低电压化和回路长寿命化和回路长寿命化化多功能记录仪、医用遥测仪、助听器多功能记录仪、医用遥测仪、助听器IC化化轻薄短小轻薄短小 、极低、极低消耗电力、高可消耗电力、高可靠性、高性能化靠性、高性能化（同上）（同上）自动心电计自动心电计CPU大容量记大容量记忆、高速化忆、高速化图像化（形态和图像化（形态和性能的可视化）性能的可视化）超声波诊断装置、超声波诊断装置、MR影像装置、影像

7、装置、X线线计算机断层扫描装置、计算机断层扫描装置、r 射线照相机射线照相机4251 10011 0010 1010 1101 0001 0100 10112021-12-188 设计小型化、轻量化设计小型化、轻量化 功能综合化功能综合化 性能高精确度、高灵敏度性能高精确度、高灵敏度 图像处理功能增强图像处理功能增强 医用遥测功能医用遥测功能三 医用电子仪器的发展趋势4251 10011 0010 1010 1101 0001 0100 10112021-12-189第二节 医用电气设备的分类适当安全检查，以确保安全使用为目的，首先要适当安全检查，以确保安全使用为目的，首先要明确设备的种类、使

8、用方法和构造要点。明确设备的种类、使用方法和构造要点。2000年年4月月10日日医疗器械监督管理条例医疗器械监督管理条例确定医疗器械分类，应依据医疗器械的确定医疗器械分类，应依据医疗器械的结构特征结构特征、医疗器械医疗器械使用形式使用形式和医疗器械和医疗器械使用状况使用状况三方面的三方面的情况进行综合判定。情况进行综合判定。 接触或进入人体器械接触或进入人体器械:使用时限、接触部位、失使用时限、接触部位、失控受损程度控受损程度非接触人体器械非接触人体器械:医疗效果的影响医疗效果的影响4251 10011 0010 1010 1101 0001 0100 10112021-12-1810有源医疗

9、器械的定义：有源医疗器械的定义：任何依靠电能或其他能源任何依靠电能或其他能源而不是直接由人体或重力产生的能源来发挥其功而不是直接由人体或重力产生的能源来发挥其功能的医疗器械。（能源的种类：电能、核能、射能的医疗器械。（能源的种类：电能、核能、射线能、超声波能、电磁波能、热能等）线能、超声波能、电磁波能、热能等） 使用形式：使用形式：无源医疗器械的定义：无源医疗器械的定义：不不依靠任何电能或其他能依靠任何电能或其他能源，发挥其功能的医疗器械。（如敷料、一次性源，发挥其功能的医疗器械。（如敷料、一次性使用产品、接触镜、血袋、导管等）使用产品、接触镜、血袋、导管等） 使用形式：使用形式：4251 1

10、0011 0010 1010 1101 0001 0100 10112021-12-1811医疗器械分类目录医疗器械分类目录表表3-2医疗器械医疗器械监督管理条例监督管理条例医疗器械分类规则医疗器械分类规则医用电气设备的分类根据不同的角度医用电气设备的分类根据不同的角度, ,有不同的分有不同的分类。例如，使用医用电气设备者的角度，管理设类。例如，使用医用电气设备者的角度，管理设备者的角度，制造医用电气设备者的角度，销售备者的角度，制造医用电气设备者的角度，销售设备的销售者的角度，研究人员的角度等，不同设备的销售者的角度，研究人员的角度等，不同角度有着不同的分类方法。角度有着不同的分类方法。42

11、51 10011 0010 1010 1101 0001 0100 10112021-12-1812http:/ 10011 0010 1010 1101 0001 0100 10112021-12-1813根据人的立场不同，有不同的根据人的立场不同，有不同的分类分类1法律上分类，基于药品监督管理局法；法律上分类，基于药品监督管理局法；2用户的分类，基于医疗相关人员编著的书；用户的分类，基于医疗相关人员编著的书；患者患者(身体身体)检查、检查、 分析检验类、分析检验类、X线诊断装置线诊断装置;患者监视装置和患者监视装置和ICU及及CCU、治疗用仪器、治疗用仪器;各种功能性缺失恢复用仪器各种功能

12、性缺失恢复用仪器;各科诊疗特殊仪器各科诊疗特殊仪器;医用辅助仪器医用辅助仪器; 医疗信息及检查诊断系统医疗信息及检查诊断系统;医学教育及研究发展用仪器。医学教育及研究发展用仪器。3制造的分类制造的分类4. 构造的共同点来分类构造的共同点来分类 二-四、医用电气设备的分类设备举例设备举例表表3-34251 10011 0010 1010 1101 0001 0100 10112021-12-1814医用电子仪器设备医用电子仪器设备4251 10011 0010 1010 1101 0001 0100 10112021-12-1815为了确保医用电气设备的电气安全性，就必须为了确保医用电气设备的电

13、气安全性，就必须采用技术性的追加保护手段，如采用技术性的追加保护手段，如设备仪器接地、设备仪器接地、双重绝缘、降低使用的电源电压（医用安全超双重绝缘、降低使用的电源电压（医用安全超低压）、在仪器内部放入电池低压）、在仪器内部放入电池，按照电击的防，按照电击的防护形式，可分为护形式，可分为4类类 。 第三节 医用电气设备的电气分类4251 10011 0010 1010 1101 0001 0100 10112021-12-1816按照电击的防护形式，按照电击的防护形式，ME仪器可分为以下四类：仪器可分为以下四类：一、保护接地一、保护接地-级级 用接地办法来防止电击的保护措施，称为保护接地；将用

14、接地办法来防止电击的保护措施，称为保护接地；将ME仪器的金属外壳等外部容易接触到的导体部分接地，当人接仪器的金属外壳等外部容易接触到的导体部分接地，当人接触到金属外壳时，就与人体并联一个接地电阻；接地电阻越触到金属外壳时，就与人体并联一个接地电阻；接地电阻越小，流过人体的电流越小，所以希望接地电阻要充分地小。小，流过人体的电流越小，所以希望接地电阻要充分地小。两种方法保证确实接地两种方法保证确实接地:1) 采用固定地线作为保护接地线；采用固定地线作为保护接地线；2) 用带有接地孔的电源插头和插座。用带有接地孔的电源插头和插座。 4251 10011 0010 1010 1101 0001 01

15、00 10112021-12-1817设人体电阻设人体电阻RP约为约为1k，接地电阻，接地电阻RE约为约为10，绝缘阻抗，绝缘阻抗，Ri约为约为100k，Ci约为约为3000pF。根据简单计算，无保护接地时，流过人体的电流为根据简单计算，无保护接地时，流过人体的电流为1mA，有保护接地时，流过，有保护接地时，流过9.9uA。接地电阻越小，流过接地电阻越小，流过人体的电流越小。人体的电流越小。并联并联基础绝缘基础绝缘基础绝缘基础绝缘:把仪器的电路部分把仪器的电路部分进行绝缘进行绝缘,采用金属采用金属/绝缘的外绝缘的外壳将整个仪器覆盖起来壳将整个仪器覆盖起来,使人使人体不能直接接触。体不能直接接触

16、。4251 10011 0010 1010 1101 0001 0100 10112021-12-1818图图3-1 级设备级设备4251 10011 0010 1010 1101 0001 0100 10112021-12-1819以改善仪器性能为目的的接地（无线通讯消除交流干以改善仪器性能为目的的接地（无线通讯消除交流干扰的接地）；或者即使是打算保护接地，但必须另在扰的接地）；或者即使是打算保护接地，但必须另在接地端子上连接地线的这种类型的仪器，也皆不能叫接地端子上连接地线的这种类型的仪器，也皆不能叫I级仪器。级仪器。所谓所谓 I 级设备，是指采取附加保护措施后，能在连接级设备，是指采取附

17、加保护措施后，能在连接电源的同时也能使保护接地连接好的仪器。电源的同时也能使保护接地连接好的仪器。具有基本绝缘和保护接地线是具有基本绝缘和保护接地线是 I 级设备的基本条件。级设备的基本条件。每次使用仪器前，都要通过保护接地端子进行接地的每次使用仪器前，都要通过保护接地端子进行接地的仪器，称为仪器，称为0I级仪器。缺点明显，现在国际上已经不级仪器。缺点明显，现在国际上已经不予承认。予承认。4251 10011 0010 1010 1101 0001 0100 10112021-12-1820二、辅助绝缘二、辅助绝缘(Supplementary Insulation)- II级级在基础绝缘的基础

18、上，再加强一层绝缘的方法，这在基础绝缘的基础上，再加强一层绝缘的方法，这层新的绝缘起着增强基础绝缘的作用，称为层新的绝缘起着增强基础绝缘的作用，称为辅助绝辅助绝缘缘。为了在基础绝缘一旦损毁的情况下，防止触电而在为了在基础绝缘一旦损毁的情况下，防止触电而在基础绝缘之外附加的一种独立绝缘方式。基础绝缘之外附加的一种独立绝缘方式。把基础绝缘和辅助绝缘重合在一起的方法称为把基础绝缘和辅助绝缘重合在一起的方法称为双层双层绝缘绝缘，这种类型的仪器叫做，这种类型的仪器叫做级设备。级设备。4251 10011 0010 1010 1101 0001 0100 10112021-12-1821I级设备的附加保护

19、措施是依靠被称为接地电阻级设备的附加保护措施是依靠被称为接地电阻的外部因素，而的外部因素，而级设备保证安全是依靠仪器本级设备保证安全是依靠仪器本身的内部绝缘性能，这是身的内部绝缘性能，这是级设备的特征。级设备的特征。说明说明:I,级设备不表示设备本身安全质量的不同，级设备不表示设备本身安全质量的不同，而只是防电击绝缘措施、方法的不同，它们对用而只是防电击绝缘措施、方法的不同，它们对用户来说都是安全可靠的设备。户来说都是安全可靠的设备。 4251 10011 0010 1010 1101 0001 0100 10112021-12-1822图图3-2 级设备级设备4251 10011 0010

20、1010 1101 0001 0100 10112021-12-1823典型的双重绝缘和加强绝缘典型的双重绝缘和加强绝缘双重绝缘是绝缘的组合形式，即基本绝缘和附加绝缘二者双重绝缘是绝缘的组合形式，即基本绝缘和附加绝缘二者组合而成的绝缘。组合而成的绝缘。加强绝缘加强绝缘是相当于双重绝缘保护程度的单独绝缘结构。是相当于双重绝缘保护程度的单独绝缘结构。所谓所谓“单独绝缘结构单独绝缘结构”不一定是一个单一体，可以由几层不一定是一个单一体，可以由几层组成，但各层之间必须结合紧密，形成一个整体，各层无组成，但各层之间必须结合紧密，形成一个整体，各层无法分为基本绝缘和附加绝缘而进行单独的试验。法分为基本绝缘

21、和附加绝缘而进行单独的试验。可触及的金属体可触及的金属体不可触及的金属体不可触及的金属体加强绝缘加强绝缘附加绝缘附加绝缘基础绝缘基础绝缘4251 10011 0010 1010 1101 0001 0100 10112021-12-1824三、医用安全超低压电源三、医用安全超低压电源 III级设备级设备人体接触也无致命危险的电压值称为容许接触电压人体接触也无致命危险的电压值称为容许接触电压( (Allowable Touch Voltage),),这个电压值一般认为在这个电压值一般认为在25V50V之间。之间。在在ME仪器上，把对接地点浮地的交流电压仪器上，把对接地点浮地的交流电压24V以下，

22、以下，直流电压直流电压50V以下的电源，称为医用安全超低压，以下的电源，称为医用安全超低压，用这种电源的仪器称为用这种电源的仪器称为III级级设备设备。 4251 10011 0010 1010 1101 0001 0100 10112021-12-1825电源藏放在仪器内部，如果和外部毫无关系，即使电源藏放在仪器内部，如果和外部毫无关系，即使人体接触仪器的外壳，产生电流的危险会大大减小，人体接触仪器的外壳，产生电流的危险会大大减小，只要人体不同时接触仪器上有电位差的某两只要人体不同时接触仪器上有电位差的某两点，就不会有电流通过人体。如果仪器内部电路不点，就不会有电流通过人体。如果仪器内部电路

23、不引出到机壳外面，这种情况也就不会出现。引出到机壳外面，这种情况也就不会出现。内部电源和交流电源都可以工作的仪器，或是用交内部电源和交流电源都可以工作的仪器，或是用交流电源向内部电源充电的仪器，一般都不能叫内部流电源向内部电源充电的仪器，一般都不能叫内部电源仪器。这种仪器是属于用外部电源工作的仪器，电源仪器。这种仪器是属于用外部电源工作的仪器，也就是说这种仪器必须以附加保护措施分类。也就是说这种仪器必须以附加保护措施分类。四、内藏电源四、内藏电源内部电源型仪器内部电源型仪器4251 10011 0010 1010 1101 0001 0100 10112021-12-1826按附加保护措施进行

24、仪器的分类按附加保护措施进行仪器的分类4251 10011 0010 1010 1101 0001 0100 10112021-12-1827充电式电池的仪器，能称之为内部电源仪器，还必充电式电池的仪器，能称之为内部电源仪器，还必须满足下列某一条件：须满足下列某一条件： (i) 如果不把电池取出到仪器外面来就不能充电；如果不把电池取出到仪器外面来就不能充电； (i i)如果不把电源部分和仪器的其它部分作电气的、如果不把电源部分和仪器的其它部分作电气的、物理的分开，就不能把电源部分连接到外部物理的分开，就不能把电源部分连接到外部。4251 10011 0010 1010 1101 0001 01

25、00 10112021-12-1828五、另一种分类：五、另一种分类：B、BF、CF型设备型设备ME仪器不同于一般的电子仪器，触体部分较多，仪器不同于一般的电子仪器，触体部分较多，为防止电击事故，依靠为防止电击事故，依靠基础绝缘基础绝缘把触体部分和电源把触体部分和电源原线圈电路分开。但是只用这种方法，当绝缘损坏原线圈电路分开。但是只用这种方法，当绝缘损坏变质时，就不安全了。变质时，就不安全了。心脏导管、起搏器的触体部分心脏导管、起搏器的触体部分单个仪器单个仪器将触体部分接地将触体部分接地(保护接地保护接地)；多台仪器多台仪器绝缘触体部分绝缘触体部分/浮动触体部分浮动触体部分；将连接心脏的触体部

26、分同设备的其他部分和将连接心脏的触体部分同设备的其他部分和接地点绝缘。依靠绝缘阻抗限制漏电流，尤接地点绝缘。依靠绝缘阻抗限制漏电流，尤其可以限制从外部经触体流入仪器的漏电流。其可以限制从外部经触体流入仪器的漏电流。4251 10011 0010 1010 1101 0001 0100 10112021-12-1829适用于体表、体腔适用于体表、体腔适用与心脏适用与心脏不绝缘不绝缘B触体部分触体部分绝缘绝缘BFCF表表3-7 触体部分的种类和型号触体部分的种类和型号C代表代表cor(心脏心脏)，B代表代表body(躯体躯体)，F代表绝缘，代表绝缘，连接心脏的部分一定是绝缘触体部分连接心脏的部分一

27、定是绝缘触体部分(CF)，在，在IEC安全通则和安全通则和GB9706.1医用电气设备暂定标准中，对医用电气设备暂定标准中，对这种类型仪器分别规定容许漏电流值。这种类型仪器分别规定容许漏电流值。 4251 10011 0010 1010 1101 0001 0100 10112021-12-1830第四节 医用电气设备漏电流的容许值及其制定漏电流漏电流是衡量医疗仪器电气安全的一项重要是衡量医疗仪器电气安全的一项重要指标，它的容许最大值在指标，它的容许最大值在GB9706.1作了规定，作了规定，表表3-8分别规定频率在分别规定频率在1KHz内的交、直流复内的交、直流复合波时的连续漏电流和患者辅助

28、漏电流的容合波时的连续漏电流和患者辅助漏电流的容许漏电流值。许漏电流值。(单位单位mA) 4251 10011 0010 1010 1101 0001 0100 10112021-12-1831表表3-8 各类仪器的规定容许漏电流值（单位各类仪器的规定容许漏电流值（单位mA）4251 10011 0010 1010 1101 0001 0100 10112021-12-1832漏电流分为：漏电流分为：1.接地漏电流接地漏电流 (流过保护接地导线的电流流过保护接地导线的电流)2.机壳漏电流机壳漏电流 (从外壳流向大地的电流从外壳流向大地的电流)3.患者漏电流患者漏电流- I (从仪器和患者的接触

29、部位流向大地从仪器和患者的接触部位流向大地的电流的电流)4.患者漏电流患者漏电流-(从加在信号输出、输入部分的电源从加在信号输出、输入部分的电源经仪器和患者的接触部位流向大地的电流经仪器和患者的接触部位流向大地的电流)5.患者漏电流患者漏电流-(从加在仪器与患者接触部位的市电从加在仪器与患者接触部位的市电电源经接触部位流向大地的电流电源经接触部位流向大地的电流)4251 10011 0010 1010 1101 0001 0100 10112021-12-1833漏电流种类患者漏患者漏电电流流患者患者测测定定电电流流外外壳壳漏漏电电流流外外壳壳漏漏电电流流接接地漏地漏电电流流4251 1001

30、1 0010 1010 1101 0001 0100 10112021-12-1834患者漏电流的种类患者漏患者漏电电流流患者漏患者漏电电流流患者漏患者漏电电流流信号信号输输入入/出部出部分分外部外部机机器器外部外部机机器器4251 10011 0010 1010 1101 0001 0100 10112021-12-1835漏电流的容许值的制定漏电流的容许值的制定1.频率在频率在1kHz内内(包括包括1kHz)的交、直流复合波时的的交、直流复合波时的连续漏电流和患者辅助电流的容许值的制定；连续漏电流和患者辅助电流的容许值的制定；2.外壳漏电流限值；外壳漏电流限值；3.患者漏电流限值；患者漏电

31、流限值；4.患者辅助电流限值；患者辅助电流限值；参考参考GB9706.1中电流定义部分对以上三个概中电流定义部分对以上三个概念的定义，念的定义，p206。 4251 10011 0010 1010 1101 0001 0100 10112021-12-1836一、 产生电击的因素 原因：原因：人与电源之间存在两个接触点而形成回路；人与电源之间存在两个接触点而形成回路； 电源电压和回路电阻产生了较大的电流，该电流流电源电压和回路电阻产生了较大的电流，该电流流 过人体发生了生理效应。过人体发生了生理效应。仪器故障造成漏电仪器故障造成漏电一般属于电阻产生的传导漏电流，尤以仪器外壳漏电、病一般属于电阻

32、产生的传导漏电流，尤以仪器外壳漏电、病人导联漏电最值得注意。人导联漏电最值得注意。电容耦合的漏电电容几乎无处不在电容耦合的漏电电容几乎无处不在 图图3-4 由于电容耦合引起的漏电由于电容耦合引起的漏电 补图补图 仪器外壳与火线短路引起电击仪器外壳与火线短路引起电击 第五节 电击危险的防护4251 10011 0010 1010 1101 0001 0100 10112021-12-1837外壳未接地或接地不良外壳未接地或接地不良非等电位接地非等电位接地如果有几台仪器（包括病床）同时与病人相连，那么每台仪如果有几台仪器（包括病床）同时与病人相连，那么每台仪器的外壳电位必须相等，否则也会发生电击事

33、故。器的外壳电位必须相等，否则也会发生电击事故。漏电流的大小与漏电流的大小与A、B两点间接地电阻的大小和外壳漏电仪两点间接地电阻的大小和外壳漏电仪器的漏电程度有关。器的漏电程度有关。 图图3-5 非等电位接地导致电击非等电位接地导致电击补图补图 机壳未接地或地线断路时机壳未接地或地线断路时引起电击引起电击4251 10011 0010 1010 1101 0001 0100 10112021-12-1838皮肤电阻减小或消除皮肤电阻减小或消除皮肤电阻愈大受到电击的危险性愈小；皮肤电阻愈大受到电击的危险性愈小；生物电测量的正确性却希望减小皮肤电阻（涂抹导生物电测量的正确性却希望减小皮肤电阻（涂抹

34、导电膏）。电膏）。人体阻抗模型人体阻抗模型Measuring Device (MD) 4251 10011 0010 1010 1101 0001 0100 10112021-12-1839医用电子仪器的适用对象多数是不健康的人，有的医用电子仪器的适用对象多数是不健康的人，有的疾病本身使患者对外界刺激的抵抗力降低；有的由疾病本身使患者对外界刺激的抵抗力降低；有的由于诊断和治疗，外来的刺激很容易引起更不良的影于诊断和治疗，外来的刺激很容易引起更不良的影响。响。其次，由于疾病种类和治疗上的需要，要使患者其次，由于疾病种类和治疗上的需要，要使患者身体不动，甚至将身体固定在病床和诊查台上，身体不动，甚

35、至将身体固定在病床和诊查台上，这样的患者即使感觉到电击的危险也无法逃生。这样的患者即使感觉到电击的危险也无法逃生。二、 电击防护措施4251 10011 0010 1010 1101 0001 0100 10112021-12-1840防止电击的基本着眼点有两个方面：防止电击的基本着眼点有两个方面：一一.将病人同所有接地物体和所有电流源进行将病人同所有接地物体和所有电流源进行绝缘；绝缘；二二.把病人所有够得着的导电表面都保持在同把病人所有够得着的导电表面都保持在同一电位上，一电位上，但不一定是地电位但不一定是地电位。目的都是使通过病人的电流减到最小。目的都是使通过病人的电流减到最小。4251

36、10011 0010 1010 1101 0001 0100 10112021-12-1841设备外壳接地设备外壳接地由于外壳可靠接地，即使火线与外壳发生了短路，短路电流由于外壳可靠接地，即使火线与外壳发生了短路，短路电流的极大部分也会从外壳地线回流到地，流过人体的电流只是的极大部分也会从外壳地线回流到地，流过人体的电流只是其中的很小一部分，其中的很小一部分，同时又因短路电流足够大，可立即熔断同时又因短路电流足够大，可立即熔断线路中的保险丝，从而迅速切断仪器电源，保障人身安全。线路中的保险丝，从而迅速切断仪器电源，保障人身安全。 图图3-6 仪器外壳接地仪器外壳接地4251 10011 001

37、0 1010 1101 0001 0100 10112021-12-1842等电位接地等电位接地所谓所谓“等电位接地系统等电位接地系统”是使病人环境中的所有导电表面和是使病人环境中的所有导电表面和插座地线处于相同电位，然后接真正的插座地线处于相同电位，然后接真正的“地地”，以保护电气，以保护电气敏感病人，也能保护病人免受其他地方地线故障的影响。敏感病人，也能保护病人免受其他地方地线故障的影响。补图补图 等电位接地等电位接地在测量仪器的周围坏境个有很多金在测量仪器的周围坏境个有很多金属物，如自来水管、煤气管、金属属物，如自来水管、煤气管、金属电线管、建筑物的钢筋和金属窗框电线管、建筑物的钢筋和金

38、属窗框等，将这些金属物和仪器外壳连接等，将这些金属物和仪器外壳连接后再接地就成为等电位化方式。后再接地就成为等电位化方式。在安全标准中，原则上要求离患者在安全标准中，原则上要求离患者2.5m以内的范围要达到等电位化。以内的范围要达到等电位化。确定确定2.5m的距离，意味着当患者伸的距离，意味着当患者伸手时，或者借助其他人所能接触到手时，或者借助其他人所能接触到的范围。的范围。4251 10011 0010 1010 1101 0001 0100 10112021-12-1843基础绝缘基础绝缘把医用电子仪器的电路部分进行绝缘，通常采用金属或绝缘把医用电子仪器的电路部分进行绝缘，通常采用金属或绝

39、缘外壳将整个仪器覆盖起来，使人接触不到。外壳将整个仪器覆盖起来，使人接触不到。由于绝缘使流过人体的电流减小，在很多场合下可以防止电由于绝缘使流过人体的电流减小，在很多场合下可以防止电击事故。击事故。图图3-7 电路的保护电路的保护基础绝缘即使是正常的，也存在引起事故的危险。这是因为基础绝缘即使是正常的，也存在引起事故的危险。这是因为绝缘阻抗而不够大，因而漏电流增大引起电击事故绝缘阻抗而不够大，因而漏电流增大引起电击事故。 4251 10011 0010 1010 1101 0001 0100 10112021-12-1844二次绝缘二次绝缘 一是用绝缘材料做仪器的外壳；一是用绝缘材料做仪器的外

40、壳； 二是用另外的绝缘层（保护绝缘层）将易与人二是用另外的绝缘层（保护绝缘层）将易与人体接触的带电导体与仪器的金属壳体隔离（称为一体接触的带电导体与仪器的金属壳体隔离（称为一次绝缘），而仪器的金属壳体照常与它的电气部分次绝缘），而仪器的金属壳体照常与它的电气部分隔离（功能绝缘层，又称为二次绝缘层）。隔离（功能绝缘层，又称为二次绝缘层）。 这两种方法都称为双重绝缘，它包括了防护绝这两种方法都称为双重绝缘，它包括了防护绝缘和功能绝缘。采用双重绝缘后，即使仪器的外壳缘和功能绝缘。采用双重绝缘后，即使仪器的外壳漏电，也不会引起电击事故。漏电，也不会引起电击事故。 双重绝缘不但能防止宏电击，也能防止微电

41、击。双重绝缘不但能防止宏电击，也能防止微电击。 另一种双重绝缘指的是把电源和整个系统用双另一种双重绝缘指的是把电源和整个系统用双重绝缘变压器进行绝缘，将变压器次级的一端接地，重绝缘变压器进行绝缘，将变压器次级的一端接地，并在接地处安装一个零相电流检测器，次级侧采用并在接地处安装一个零相电流检测器，次级侧采用三线或把接地线当中的一条线作为保护接地线用。三线或把接地线当中的一条线作为保护接地线用。 4251 10011 0010 1010 1101 0001 0100 10112021-12-1845图图3-8 用双重绝缘变压器的医用仪器系统用双重绝缘变压器的医用仪器系统4251 10011 00

42、10 1010 1101 0001 0100 10112021-12-1846低电压供电低电压供电为了减少电击危险，在医疗设备中采用低电压供电是一个较为了减少电击危险，在医疗设备中采用低电压供电是一个较佳的方案。佳的方案。选用特别低的电源电压，即使人体接触到电路时，也没有损选用特别低的电源电压，即使人体接触到电路时，也没有损伤危险，就是基础绝缘老化、损坏，也不会发生电击事故。伤危险，就是基础绝缘老化、损坏，也不会发生电击事故。低压供电的方法有两种，一是采用低压电池供电，二是采用低压供电的方法有两种，一是采用低压电池供电，二是采用低压隔离变压器供电。低压隔离变压器供电。 低压电池供电一方面可达到

43、低压供电的目的，另一方面由于低压电池供电一方面可达到低压供电的目的，另一方面由于它没有接地端，因此电池供电的仪器的外壳可不接地，这样它没有接地端，因此电池供电的仪器的外壳可不接地，这样就可取消人体接地的措施。电池供电广泛应用于无线电遥测就可取消人体接地的措施。电池供电广泛应用于无线电遥测中。中。低压隔离变压器常使用在如眼底镜和内窥镜等仅有一个灯泡低压隔离变压器常使用在如眼底镜和内窥镜等仅有一个灯泡耗电量较大的医疗设备中，其输出低压部分与地绝缘。耗电量较大的医疗设备中，其输出低压部分与地绝缘。 4251 10011 0010 1010 1101 0001 0100 10112021-12-184

44、7图图3-9 生理遥测系统生理遥测系统4251 10011 0010 1010 1101 0001 0100 10112021-12-1848采用非接地配电系统采用非接地配电系统采用隔离变压器可将接地方式变为非接地方式。隔离变压器采用隔离变压器可将接地方式变为非接地方式。隔离变压器与普通变压器的不同之处在于它的次级绕组没有任何一端接与普通变压器的不同之处在于它的次级绕组没有任何一端接地。地。图图3-10 普通变压器普通变压器(a)和隔离变压器和隔离变压器(b)为了保证隔离电源系统的保护功能，必须监视隔离变压器和地为了保证隔离电源系统的保护功能，必须监视隔离变压器和地之间的阻抗。一旦电阻减小到一

45、定程度，立即报警，指示隔离之间的阻抗。一旦电阻减小到一定程度，立即报警，指示隔离变压器已经失效，必须及时排除故障。变压器已经失效，必须及时排除故障。 典型线路如图典型线路如图3-11所示。所示。 4251 10011 0010 1010 1101 0001 0100 10112021-12-1849电气隔离实质是将接地电网转换为一个局部的不接地电网。电气隔离实质是将接地电网转换为一个局部的不接地电网。正常情况下，由于正常情况下，由于N线线/PEN线直接接地，流经线直接接地，流经a的电流沿系的电流沿系统的工作接地和重复接地构成回路，统的工作接地和重复接地构成回路，a受电击的危险性很大；受电击的危

46、险性很大；而流经而流经b的电流只能沿着绝缘电阻和分布电容构成回路，受的电流只能沿着绝缘电阻和分布电容构成回路，受电击的危险性较小。电击的危险性较小。4251 10011 0010 1010 1101 0001 0100 10112021-12-1850图图3-11 线路隔离监视器线路隔离监视器总危险指数总危险指数 = 监测器危险指数监测器危险指数 故障危险指数故障危险指数故障危险指数故障危险指数 = 系统危险指数系统危险指数 连接仪器后增加的危险指数连接仪器后增加的危险指数4251 10011 0010 1010 1101 0001 0100 10112021-12-1851图图3-12 监测

47、器当监测器当L1或或L2接地时通过接地时通过0.5mA的电流的电流4345435100 1000.5()100 100 100 5050 100MHZ EImAZ ZZ ZZ Z11001.5()67FHEIm AZ0.51.52()THM HF HIIIm A图图3-12 当当L2接地时通过接地时通过2mA的电流的电流 4251 10011 0010 1010 1101 0001 0100 10112021-12-1852具体电路分析具体电路分析1Z3Z4Z1EZ5IMHIFH454535/M HEZZZZZIZ4251 10011 0010 1010 1101 0001 0100 1011

48、2021-12-1853前面的分析把前面的分析把L1的对地等效阻抗的对地等效阻抗Z1按纯电阻计算，现按纯电阻计算，现在再把在再把Z1看作纯电容进行计算。纯电容的阻抗也取为看作纯电容进行计算。纯电容的阻抗也取为67k，应用，应用戴维南定理戴维南定理可得图可得图3-13所示形式。所示形式。图图3-13 Z1为纯电容时的电流为纯电容时的电流4251 10011 0010 1010 1101 0001 0100 10112021-12-1854具体电路分析具体电路分析2任何一个有源二端线性网络都可以用一个电动势任何一个有源二端线性网络都可以用一个电动势E的理想电的理想电压源和内阻压源和内阻R0串联的电

49、源来等效代替。串联的电源来等效代替。等效电源的电动势等效电源的电动势E就是有源二端网络的开路电压就是有源二端网络的开路电压V0，即将，即将负载断开后负载断开后a、b两端之间的电压。等效电源的内阻两端之间的电压。等效电源的内阻R0，等于，等于有源二端网络中所有电源均除去（将各个理想电压源短路，有源二端网络中所有电源均除去（将各个理想电压源短路，电动势为零；将各个理想电流源开路，电流为零）后得到的电动势为零；将各个理想电流源开路，电流为零）后得到的无源网络无源网络a、b两端之间的等效电阻。两端之间的等效电阻。戴维南定理戴维南定理有源有源二端二端网络网络VbaIRLIaVbER0RL4251 100

50、11 0010 1010 1101 0001 0100 10112021-12-1855电阻、电感、电容元件串联的交流电路中，由于电感电阻、电感、电容元件串联的交流电路中，由于电感元件上的电压比电流越前元件上的电压比电流越前90o，而电容元件上的电压比，而电容元件上的电压比电流滞后电流滞后90o，由电压相量图得到阻抗之间的三角形图，由电压相量图得到阻抗之间的三角形图形，形，RzXL-XC22LczRXX4251 10011 0010 1010 1101 0001 0100 10112021-12-1856必须考虑的另一种情况是，当必须考虑的另一种情况是，当L1和和L2的对地等效阻抗的对地等效阻

51、抗同时变化而且相等时，图同时变化而且相等时，图3-11所示的监测电路将处于所示的监测电路将处于电桥平衡状态，即使此时发生了接地事故，监测器表电桥平衡状态，即使此时发生了接地事故，监测器表头中也无电流通过，从而会发生漏检现象。为了避免头中也无电流通过，从而会发生漏检现象。为了避免这种情况，可采用图这种情况，可采用图3-14的电路，每隔一定时间换接的电路，每隔一定时间换接测量电路一次，破坏电桥平衡条件，消除漏检事故，测量电路一次，破坏电桥平衡条件，消除漏检事故，这种监测器称为动态线路隔离监测器。这种监测器称为动态线路隔离监测器。 4251 10011 0010 1010 1101 0001 010

52、0 10112021-12-1857患者保护患者保护1右腿驱动技术右腿驱动技术造成触电事故的一个重要原因就是人体接地，因此最根本的造成触电事故的一个重要原因就是人体接地，因此最根本的安全用电措施就是取消人体接地。人体接地是在没有高质量安全用电措施就是取消人体接地。人体接地是在没有高质量的放大器情况下采取的减少共模信号的应急措施。的放大器情况下采取的减少共模信号的应急措施。最理想的方法是设计出一种既能减少共模干扰又能取消人体最理想的方法是设计出一种既能减少共模干扰又能取消人体接地的电路。接地的电路。 图图3-15 病人不接地测量心电图病人不接地测量心电图4251 10011 0010 1010

53、1101 0001 0100 10112021-12-1858图图3-17 右腿驱动心电放大器右腿驱动心电放大器4251 10011 0010 1010 1101 0001 0100 10112021-12-18592人体小电流接地人体小电流接地正常情况下，人体通过一定电阻接地。一旦人体受到电击，正常情况下，人体通过一定电阻接地。一旦人体受到电击，电阻则限制通过人体的电流使之成为安全电流。这样使人体电阻则限制通过人体的电流使之成为安全电流。这样使人体电位既保持为零电位，又对病人没有潜在危险。电位既保持为零电位，又对病人没有潜在危险。图图3-18 人体小电流接地电路人体小电流接地电路 图中图中R为数十兆欧；四桥臂为数十兆欧；四桥臂D为为晶体二极管。一旦右腿的入晶体二极管。一旦右腿的入地电流过量时，二极管桥路将切断右腿的接地线，免遭电地电流过量时，二极管桥路将切断右腿的接地线，免遭电击，确保人身安全。击，确保人身安全。 4251 10011 0010 1010 1101 0001 0100 10112021-12-18603信号隔离器信号隔离器信号隔离器是依靠电磁耦合或光耦合来传送信号的，如图信号隔离器是依靠电磁耦合或光耦合来传送信号的，如图3-19