现代医学电子仪器原理与设计2

第八章医用电子仪器的电气安全医用电子仪器电气安全概述电击医用电子仪器的接地医用电子仪器的安全指标及其测试医用电子仪器的安全标准5/2/20231第一节医用电子仪器电气安全概述一、医用电子仪器电气安全的概念在工程学上没有“不发生危险”的可能，应当说安全是指“发生危险的概率尽可能小”。电气安全：把意外电击的危险降低到尽可能小的程度。对于医用电子仪器在临床上的应用而言，安全指的是应用过程中确保对患者和医护人员不造成危害，即保证人员的安全。另外，广义而言，医用电子仪器的电气安全还应包括仪器本身的安全。2二、电流的生理效应人体的体液是包含有多种离子的液体构成的，是一种比较复杂的特殊电解质，因此人体本身就是一个良好的导体，当人体成为电路的一部分时，就有电流通过人体，从而引起生理效应。注意：引起生理效应和人体损伤的直接因素是电流而不是电压。电流通过人体时，主要以热效应、刺激效应和化学效应三种方式影响人体组织。3二、电流的生理效应1.热效应2.刺激效应热效应(又称为组织的电阻性发热):当电流通过人体组织时会产生热量，使组织温度升高，严重时就会烧伤组织。低频电与直流电的热效应主要是电阻损耗。高频电除了电阻损耗外，还有介质损耗。人体通人电流时，在细胞膜的两端会产生电势差，当电势差达到一定值后，会使细胞膜发生兴奋。4二、电流的生理效应3.化学效应人体组织中所有的细胞都浸没在淋巴液、血液和其他体液中。人体通电后，上述组织液中的离子将分别向异性电极移动，在电极处形成新的物质。这些新形成的物质有好多是酸、碱之类的腐蚀性物质，对皮肤有刺激和损伤作用。

直流电的化学效应除了电解作用外还有电泳和电渗现象，这些现象可能改变局部代谢过程，也可能引起渗透压的变化。5三、人体的导电特性6结论：流经人体电流的大小主要取决于皮肤阻抗的大小，而皮肤阻抗（Zi）又与电流频率、皮肤条件和接触条件有关。三、人体的导电特性7三、人体的导电特性8第二节电击一、电击的种类电击：是指超过一定数值的电流通过人体而引起的各种电伤害，如心室纤颤、心肌收缩及皮肤烧伤等。电击宏电击（强电击）微电击(一)宏电击当电流从人体外经皮肤流进人体内，然后再流出体外，使人体受到的电击称为宏电击。9一、电击的种类(二)微电击进入人体内在心脏内部所加的电流所引起的电击叫做微电击。微电击的安全极限一般是10μA。因此，凡是直接用于有可能通过心脏电流的医用电子仪器，其漏电流绝对不能超过10μA，否则就会造成危险。这类仪器必须定期检测漏电流。10二、影响电击的因素1.电流的影响11二、影响电击的因素最小感知电流：是指当电流从零增加到刚刚开始有刺激感时的电流。人体的电击损伤正比于(I/A)2t。式中，I为通过接触面的电流；A为接触区的表面积；t为电流作用时间。由此可看出，电流对人体的损伤程度与电流密度的平方和通电时间成正比。12二、影响电击的因素13二、影响电击的因素⑴感觉阈。感觉阈是人所能感受到的最小电流。但该值因人而异，并且随测试的不同而不同，一般认为感觉阈在0.5～1mA范围内。⑵

脱开电流。脱开电流的定义是人体通电后，肌肉能任意缩回的最大电流。当通过人体的电流大于脱开电流时，被害者的肌肉就不能随意缩回，特别是手掌部位触及电路时形成所谓“粘结”，受害者就会丧失自卫能力而继续受到电击，直至死亡。14二、影响电击的因素⑶呼吸麻痹、疼痛和疲劳。较大的电流会引起呼吸肌的不随意收缩，严重的会引起窒息，肌肉的不随意强直性收缩和剧烈的神经兴奋会引起疼痛和疲劳。⑷心室纤颤。心脏肌肉组织失去同步称为心室纤颤，它是电击死亡的主要原因。一般人的心室纤颤电流阈值为75～400mA。⑸持续心肌收缩。当体外刺激电流大到1～6A时，整个心脏肌肉收缩，但电流去掉后，心脏仍能产生正常的节律。15二、影响电击的因素⑹烧伤和身体的损伤。过大的电流会由于皮肤的电阻性发热而烧伤组织，或强迫肌肉收缩，使肌肉附着从骨上离开。2.电压的影响当人体阻抗一定时，通过人体的电流与电压成正比。3.频率的影响电流的生理效应随刺激电流频率而异。在100Hz以上时，刺激效应随着电流频率增加而减弱。16二、影响电击的因素当频率高于1MHz时，刺激效应完全消失。低于50Hz的低频电流刺激效应也减弱。

刺激效应最强的是50～60Hz的交流电，对人体电击伤害程度最严重。4.电流途径的影响电流通过人体的途径也是造成伤害程度的一个重要因素。如果电流途径中有大脑、心脏等重要器官，则危害性最大。5.其他因素的影响17三、产生电击的因素因素：一是人与电源之间存在两个接触点，形成回路；二是两点之间存在电位差；三是电源的电压高至足以产生生理效应。常见的电击效应有以下几种：(一)接地不良引起的电击18三、产生电击的因素19三、产生涂电击的因岁素20三、产财生电击骑的因素(二)皮肤电恩阻减小当人体与棵带电体接昏触时，皮隆肤电阻能史限制流过恭身体的电但流。因此互任何减小锋皮肤电阻鸣的诊疗措录施，都会敌增加人体偿的电流，瞎以致使病小人更容易受炕到电击汗。(三)泄漏电流泄漏电流勉主要由电容性的指位移电流和电阻性疮的传导培电流组成。竟电容性态泄漏电敢流的形药成是由说于两根股电源线酿间或电加源线与众金属外秆壳间存殿在分布飘电容，笨电线越批长，分扬布电容这就越大狸。21三、产生标电击的因博素电阻性仪泄漏电宴流的形筝成是由迎于电源客线或变群压器一夏次侧与故金属外友壳间存殖在的绝祝缘电阻糊造成的科。22三、产生秒电击的因搅素23三、产智生电击怖的因素(四)心脏有畏导电通芝路24三、产丹生电击味的因素25三、产耍生电击分的因素26四、预防速电击的措收施防止电徐击的基去本方法榆主要有驼两种：一是将病人与告所有接地罩物体和所喝有电源绝筒缘；二是把病人所换能接触到态的导电部除分表面都虏保持在同一电驱位。(一)基础绝缘把医用电晒子仪器的京电路部分估进行绝缘岗：通常采用金朵属和绝缘降外壳将整夏个仪器覆掉盖起来，使人接触批不到。27四、预替防电击扁的措施28四、预倚防电击被的措施(二)附加保扶护29四、预抹防电击袄的措施(三)保护接吼地30四、预倘防电击宁的措施(四)漏电断金路器(五)地线怠的配电抹方式31(六)等电位责化等电位化骄导线（又著叫等电位声接地线）喝：为了得止到等电位民的导线。要求离患唉者2.5m范围内睡要取得顿等电位伐化，这物个范围铅称为患况者环境给。四、预冤防电击健的措施32(七)辅助绝盐缘在基础号绝缘的漫基础上流，再加症强一层抓绝缘，粘称为辅宿助绝缘给。四、预出防电击趣的措施33四、预莲防电击乔的措施(八)允医用安刃全超低难压电源如果电源白电压很低耕，即使人竞体接触到称电路，也师没有损伤捎的危险，涝也不怕基剥础绝缘损搭坏，这个仅电压值一房诚般在25纵～50V谁之间。有蜂时把电源籍放在仪器瞧内部，和旗外部毫无屡联系，即宣使人体接铃触仪器外颗壳，产生苍电流的危唇险也会大学大减少。(九)患太者保护人体接烦地不良孟确实是申造成触虏电事故销的重要先原因之剪一，因减此去掉茫或改进作人体接碍地也是例保证安粉全的常戏用措施鉴。34四、预魄防电击茂的措施1.人睛体小电家流接地35四、预防丝式电击的措本施2.右腿盟驱动电路36四、预防询电击的措辈施3.绝缘反接触部分将连接茶心脏的铸触体部亿分同仪纲器的其股他部分饶以及接川地点绝巾缘，并押称为绝新缘触体轮部分或去称浮动遗触体部充分。其民优点是昏，可依麻靠绝缘瞧阻抗限裳制电流调，特别杆是限制箭从外部啦经过触响体部分疮流入仪聋器地线疫的漏电均流。3.信号今隔离在绝缘月部分中今，触体追部分和才其他部辈分之间博进行了电路唐绝缘，但余还必须能前够传送信播号，能实现这个任渴务的就是信号隔佩离。37四、预防章电击的措彻施信号隔离低是依靠电选磁耦合或醋光电耦合织来传送信室号的。38第三节脸医用电子拼仪器的接果地一、医院析配电方式根据电源森的负载接港地方式分别保护鼻接地兼用方式保护接地1.分别弦保护接地一条相线娘和中线之尽间为单相220V交流电源撤，相线之轨间为380V交流电源景，使用时样中线接地待，负载分在别另行接仇地。39一、医杏院配电途方式2.兼用企方式40一、医院望配电方式41一、医鞋院配电戏方式3保护接旷地方式42二、安茄全接地医用电子亡仪器系统谈中的接地税线分为两席类：一类是安摄全接地，号也称为保绣护接地；娘一类是工作接地驶，即对信塘号电压设帜立基准电孩位。保护接地地拿线必须是午大地电位覆，而工作纲地线的设计可行以是大傍地，也挑可以不泰是。在医用蒜电子仪查器中安栽全接地松可以分暗为三种：即电源接态地；保开护接地启；和等年电位接孟地。43二、安辉全接地1.电源杠接地规定：电法源侧接地谋的标准电晌阻值为1晒0Ω以下很。接地电集阻值形成断的负载仪纸器外壳电虎位称为接赞触电位。2.保弃护接地保护接地躬是为了把桌漏电流和剧绝缘失效坝时的事故密电流安全气地流入大天地而附加喊的接地保诉护。3.等电胞位接地当有接草地电流帜流过时预，如果哲产生的防接地电摧位与人鞭体电位膛相等，焦那么电典流就不前会流过晃人体。44三、多台崭仪器接地多台设前备并用灰时，接辜地方式化有三种今方法（图8-20福）：(a)分别单更独接地邀；(b)共用一拖条接地啦线；（c）两种方法暂并用。45三、多估台仪器缓接地46第四节童医用赠电子仪贯器的安肿全指标兵及其测定试国家标画准和I瓦EC标纯准规定钥了医用临电子仪懂器常用的安狡全指标：绝缘电回阻、漏渡电流、砖接地线电阻和接歌地电阻。一、安弊全指标摧的含义馆及其测促量方法(一)狮漏电电船流的测蜡试漏电流：指的是通宴过仪器的贴绝缘物与养仪器功能无关的蜓电流。一般有接地漏墓电流、秤机壳漏巨电流和患者漏牙电流三种。接地漏电捡流：从电源的宜一次侧回吉路通过绝位缘物流入仪荡器安全封地线的幅电流。47一、安岂全指标称的含义怎及其测敲量方法机壳漏电穿流：从仪器外仍壳的某处猜通过安全闯地线以外导沉体流入挠大地的蜜电流。患者漏敲电流：从仪器题的触体敞部分通兆过患者母流入大地的割电流。(二)绝缘电阻声的测试漏电流是忌从市用交芝流电源的册火线通过辉电阻和电容初耦合向虑接地端牧钮与患吵者接融职部位流剩过的电流。茧测量这克个电阻企耦合值云就是绝额