1、第八章 醫(yī)學儀器的電氣安全,醫(yī)療儀器的可靠性直接和病人的安全相關。因此安全的概念特別重要。 診斷儀器不能正常工作，則會導致錯誤診斷；治療儀器不能正常工作，則不能充分治療或因治療過度而發(fā)生意外的危險。,各個國家均有自己的醫(yī)療設備的電氣安全標準：,美國UL544 法國VDE0750 國際電氣標準委員會IECIEC醫(yī)用電氣設備安全準則 中國IEC標準,醫(yī)用電子儀器電氣安全的概念：,工程學上的安全是指“發(fā)生危險的概率盡可能小”。 醫(yī)用電子儀器在臨床上的安全，是指應用過程中確保對患者和醫(yī)護人員不造成危害，即保證人員的安全； 醫(yī)用電子儀器的電氣安全還應包括儀器本身的安全。,醫(yī)用電子儀器性能的評價，包括：

2、儀器在臨床診斷活動中有效性的評價； 儀器操作的安全性的評價。,主要內(nèi)容：,電流的生理效應 醫(yī)療儀器的電氣危險事故 產(chǎn)生電擊的因素 電擊的防護措施 電氣安全參數(shù)的測試方法,第一節(jié) 電流的生理效應,人體的體液是由含有多種離子的水構(gòu)成，是一種較復雜的電解液； 人體本身是電的導體，當人體成為電路的一部分時，就有電流通過人體，從而引起生理效應。 引起生理效應和人體損傷的直接因素是電流而不是電壓。,主要內(nèi)容：,一、電流的生理效應 二、電擊的基本概念 三、影響電擊的因素,一. 電流的生理效應,電流通過人體時，以三種方式影響人體組織： 1熱效應 2刺激效應 3化學效應,熱效應（組織的電阻性發(fā)熱）,當電流通過人

3、體組織時會產(chǎn)生熱量，使組織溫度升高，嚴重時就會燒傷組織； 低頻電與直流電的熱效應主要是電阻損耗； 高頻電除了電阻損耗外，還有介質(zhì)損耗。,刺激效應,人體通過電流時，在細胞膜的兩端會產(chǎn)生電勢差，達到一定位后，會使細胞膜發(fā)生興奮； 若是肌肉細胞，則產(chǎn)生過度疲勞；若為神經(jīng)細胞，則產(chǎn)生電刺激的痛覺。 通電后受到刺激的只是距通電點很近的神經(jīng)和肌肉細胞； 從體內(nèi)通入的電流和從體外流入的電流對心臟的影響有很大的不同。,化學效應,人體組織中的細胞都浸在淋巴液、血液等體液中。人體通電后，組織液中的離子將分別向異性電極移動，在電極處形成新的物質(zhì)； 新形成的物質(zhì)大多是酸、堿之類的腐蝕性物質(zhì)，對皮膚有刺激和損傷作用；

4、直流電的化學效應除電解作用外，還有電泳和電滲現(xiàn)象，這些現(xiàn)象可能改變局部代謝過程，也可能引起滲透壓的變化。,二、電擊的基本概念,電擊超過一定數(shù)量的電流通過人體而引起的各種電傷害。如心室纖顫，心肌收縮，皮膚燒傷等。 心室纖顫是電擊導致人死亡的最主要的因素；,電擊有兩類： 強電擊（宏電擊） 微電擊,強電擊（宏電擊）,當電源與人體接觸時相當于連接一個等效電阻，若形成一個回路，將有一定數(shù)量的電流流經(jīng)人體； 當電流從人體外經(jīng)過皮膚流進體內(nèi)，然后再流出體外，使人體受到的電擊稱為強電擊。 如：電流從人體的左手流入人體，經(jīng)過人體后再從右手流出體外造成的電擊。,微電擊,電流從體內(nèi)流出體外時所產(chǎn)生的觸電現(xiàn)象，稱為微

5、電擊； 通常，宏電擊的電流加在體表的兩個點上，電流強度較大，但實際流過心臟的電流非常微弱； 微電擊進入人體內(nèi)，比較容易引起較大的電流流過心臟；,微電擊是一種特別危險的電擊。 微電擊允許的安全極限電流一般是10uA。 凡是直接用于有可能通過心臟電流的醫(yī)用電子儀器，如心臟起搏器，心導管電極之類的儀器，都易使患者遭受電擊的危險，應定期檢測漏電流。,三、影響電擊的因素,人體電阻是一個電容性阻抗，阻抗隨著電源的電壓和頻率的改變而改變，還受到一些因素的影響。,影響電擊損害程度的因素有：,電流 通電時間 電流頻率 電流途徑 人的適應性,1電流,電流越大，對生理效應與損傷程度的影響就越大；反之，則越小； 假設

6、：通電時間為1s，電流從人體的一條臂流到另一條臂，或從一條臂流到異側(cè)的一條腿。則從體外施于人體不同的低頻電流所引起的不同生理效應與損傷程度如下：,人所能感受到的最小電流,人體通電后，肌肉能任意縮回的最大電流,心臟肌肉組織失去同步稱為心室纖顴， 是電擊死亡的主要原因。,過大的電流會由于皮膚的 電阻性發(fā)熱而燒傷組織,較大的電流會引起呼吸肌的不隨意收縮,2通電時間,通電時間越長，人體損傷越嚴重； 因為皮膚電阻隨著通電時間的延長而下降，從而使流過人體的電流增大。,電流的生理效應隨刺激電流頻率而異； 頻率高于100Hz時，刺激效應隨著電流頻率增加而減弱； 頻率高于1MHz時，刺激效應完全消失，只有生熱作

7、用。 低于50Hz的低頻電流，刺激效應也減弱。 刺激效應最強的是5060Hz的低頻交流電，對人體電擊的傷害程度最嚴重。,3電流頻率,電流通過人體的途徑是造成電擊傷害的一個重要因素； 同樣的電流流過人體不同的部位和器官，其生理效應與損傷程度大不一樣，引起的危險性也不同； 電流的路徑接近心臟、肺、大腦等重要器官，就可能使心跳、呼吸停止，從而致人于死地；,4電流途徑,對電刺激的適應能力不同因人而異。通常，男人比女人強，大人比小孩強，強壯的人比虛弱的人強。 同一個人，在電流變化率較小時，適應性較強，危險性較??；電流變化率增加時適應性減弱、危險性增大。,5人的適應性,第二節(jié) 電擊的因素,產(chǎn)生電擊的原因

8、人與電源之間存在兩個接觸點，形成回路； 電源電壓和回路電阻產(chǎn)生了較大的電流，該電流流過人體發(fā)生了生理效應。,產(chǎn)生電擊的情況,1儀器故障造成漏電 泄漏電流是從儀器的電源到金屬機殼間流過的電流。所有的電子設備都有一定的泄漏電流; 泄漏電流主要由電容泄漏電流和電阻泄漏電流兩部分組成。,電容泄漏電流（位移漏電流）由兩根電線之間或電線與金屬外殼之間的分布電容所致。 電線越長，分布電容越大，產(chǎn)生的泄漏電流也越大。 射頻濾波器、電源變壓器、電源線以及具有雜散電容的一切部件都可產(chǎn)生電容泄漏電流。,電阻泄漏電流（傳導漏電流）產(chǎn)生電阻漏電流的原因很多，如絕緣材料失效、導線破損、電容短路等。 由于儀器故障造成的漏電

9、流一般屬于電阻產(chǎn)生的傳導漏電流。,儀器外殼漏電和連接到病人處的導聯(lián)漏電，都可產(chǎn)生電擊事故。 正常情況下，儀器的外殼應該是不帶電的，但是如果電源的火線偶然與殼體短路，則金屬殼體上就帶上了220v的電壓，將會有數(shù)百毫安的電流通過人體，產(chǎn)生致命的危險。,有數(shù)百毫安的電流通過人體，產(chǎn)生致命的危險。,金屬殼體上帶上了220 v的電壓,站在地上的人觸及金屬殼體，就成為220v電壓與地之間的負載,2電容耦合造成的漏電,任何導體與地之間、用絕緣體分開的兩個導體之間都可等效為一個電容器而形成交流通路，從而產(chǎn)生由于電容耦合而造成的漏電。 儀器的外殼沒有接地時，外殼與地之間就形成電容耦合；電源火線與地之間也可形成電

10、容耦合。這樣，機殼與地之間就產(chǎn)生電位差，即外殼漏電。,這種漏電的范圍一般為幾十微安到幾百微安，最大不會超過500uA。 人們觸及外殼時，有點麻的感覺，不會有更大的電擊危險， 對于電氣敏感的病人，若這個電流全部流過心臟，可引起嚴重后果。,3外殼未接地或接地不良,醫(yī)療儀器的金屬外殼如果不接地或接地不良，在電源火線和機殼之間的絕緣故障或電容短路，都會在機殼和地之間形成電位差。 當人同時接觸到機殼和任何接地物體時，就會形成電擊。,1,0.2uA,泄漏電流100uA,0.98uA,100uA,斷開,4非等電位接地,若有幾臺儀器(包括病床)同時與病人相連，則每臺儀器的外殼電位必須相等，否則也會發(fā)生電擊事故

11、，容易造成微電擊。,5皮膚電阻減小或消除,人體的皮膚電阻可以限制流過人體的電流。皮膚電阻隨著皮膚水分和油脂的數(shù)量不同而變化。皮膚電阻愈大，受到電擊的危險性就愈小； 皮膚電阻的大小還與接觸面積有關，接觸面積愈小，皮膚電阻愈大。因此應盡量減少人體與儀器外殼直接相觸的機會和面積；,在生物電的測量過程中，為了提高測量的正確性，往往希望把皮膚電阻減小一些。 故在醫(yī)院里接受診斷和治療的病人比一般人更容易受到電擊。 測量的正確性和電擊的危險性是生物醫(yī)學測量中的一對矛盾，應當加以重視。,第三節(jié) 電擊的防護措施,為了最大限度地減小病人遭受電擊的可能性，使通過病人的電流減到最小，則： 將病人同所有接地物體和所有電

12、流源絕緣開來； 將所有病人夠得著的導電表面，都保持在同一電位上（不一定是地電位）。 下面具體介紹幾種電擊防護措施。,1K,1,100K,300PF,外殼絕緣阻抗,漏電1mA,9.9uA,900uA,接地電阻越小越好,所有導電表面和插座地線處于相同電位，再接真正的“地”，以保證病人免受地線故障的影響，保護電氣敏感病人。,絕緣材料作儀器的外殼,用另外的絕緣層將易于人體接觸的 帶電導體與儀器的金屬殼體隔離,儀器的金屬殼體與其電氣部分隔離,防護絕緣和功能絕緣,低電壓供電,人體接觸而無致命危險的電壓為容許接觸電壓，一般為2550V； 低壓供電的方法： 低壓電池供電用于無線電遙測 低壓隔離變壓器供電用于眼

13、底鏡和內(nèi)窺鏡等醫(yī)療設備中。,非接地配電系統(tǒng),危險指數(shù) 隔離變壓器的次級繞組 有一端發(fā)生接地事故時 流過的最大接地電流。,第四節(jié) 電氣安全參數(shù)的測試和檢驗,醫(yī)用電子儀器的安全指標 漏電流 絕緣電阻 接地線電阻 接地電阻 電氣系統(tǒng)的檢驗,漏電流的測試 絕緣電阻的測試 接地線電阻的測試 接地電阻的測試,一. 電氣儀器的測試,量程100mV,輸入阻抗100k,交流電壓表,漏電電流值交流電壓表的讀數(shù)/1k,儀器的漏電流是引起電擊事故（尤其是微電擊）的主要原因,頻率范圍0100MHz,從電源的初級回路通過絕緣物質(zhì)流入安全地線的電流,從儀器外殼的某處通過安全地線以外導體流入大地的電流,從儀器的觸體部分通過患者流入大地的電流,絕緣電阻儀器帶電部分與人體間的阻抗，代表兩者的絕緣程度,將儀器接地端用接地線與大地連接，接地線的阻值為接地線電阻,接地線電阻