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第八章：医学仪器的电气安全各个国家也都颁布了医疗设备的电气安全标准，如美国的UL544、法国的VDE0750、日本的医用电气设备暂定安全标准以国际电气标准委员会IEC的“IEC医用电气设备安全通则”为标准。我国采用IEC的标准作为我国的医用电气设备安全标准颁布并执行（称为GB9706.1-1995医用电气设备第一部分：安全通用要求）。规范我国医用电气设备的安全。第一节医用电子仪器电气安全概述•“安全”一词最通俗的解释是“没有危害”或“不发生危险”，但是在工程学上没有“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”。一医用电子仪器电气安全的概念•应用有关电气危害方面的知识，考虑和设计了许多保护装置，把意外电击的危险降低到尽可能小的程度•医院中的电气安全是确保对患者和医护人员不造成危害，还包括仪器本身的安全。二电流的生理效应•结论：引起生理效应和人体损伤的直接因素是电流而不是电压。•原因：人体的体液是一种比较特殊的电解质，电流对人体的影响有利有弊。产生的效应也不同。电流对人体组织的基本作用•1．热效应：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。•2.刺激效应：人体通入电流时，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。•如为肌肉细胞，则发生与意志无关的力与运动，或使肌肉处于极度紧张状态，产生过度疲劳；如为神经细胞则产生电刺激的痛觉。•3．化学效应。•人体通电后，人体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。三人体的导电特性•人体的阻抗是一个非线性时变网络，不同的组织对不同频率的电流呈现出不同的阻抗。•流经人体电流的大小主要取决于皮肤电阻的大小。•电流在经过人体的时候，所经过的路径主要沿着其间的血管，淋巴管流通。•宏电击：当人体接触带电导体，形成导电的回路，当电流加在体表上的两个点时，电流从人体外经过皮肤流入人体内，然后再流出人体外，使人体遭受到电击，这些加在体表上的宏大电流引起电击称为宏电击。一电击的种类第二节电击•微电击：进入体内在心脏内部所加的电流所引起的电击叫做微电击，微电击的安全权限一般是10uA。实际流过心脏的电流可能引起心脏纤颤尤其是心室纤颤。心室纤颤是引起电击死亡的主要因素。•凡是直接用于有可能通过心脏电流的医用电子仪器，必须定期检测漏电流。二、影响电击因素•1．电流的影响：电流越大，影响越大，反之，则越小。•（1）感觉阈：感觉阈是人所能感受到的最小电流。一般认为感觉阈在0.5～lmA范围内。•（2）脱开电流：是指人体通电后，肌肉能任意缩回的最大电流。粘结•（3）呼吸麻痹、疼痛和疲劳：较大的电流会引起呼吸肌的随意收缩，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。•（4）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•（5）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。•（6）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。电流强度生理效应与损害程度0.5~1mA感觉阈2~3mA电击感5mA安全阈值10~20mA最大脱开电流20mA以上疼痛和可能的肌体损伤100mA以上心室纤维性颤动1A以上持续心肌收缩6A暂时呼吸麻痹6A以上严重烧伤和肌体损伤2．电压与通电时间：通电时间越长，人体损伤越严重。这是因为皮肤电阻随着通电时间的延长而下降，从而使流过人体的电流增大。交流电压安全值，具体情况不同。3．电流频率：•（l）电流频率与人体阻抗的关系•人体模型可等效为电阻和电容的组合。因此，人体的阻抗与电流的频率有关，频率越高，阻抗越低，流入人体的电流就越大。•（2）电流频率与刺激效应间的关系•实验证明，当频率高于100Hz时，刺激效应随着电流频率增加而减弱；当频率高于1MHz时，刺激效应完全消失，只有生热作用。刺激效应最强的是50～60Hz的交流电，比50Hz更低的频率，其刺激效应也减弱。•同样的电流流过人体不同的部位和不同的器官，其生理效应与损伤程度大不一样，即电流的途径不同，引起的危险性也不同。比如，电流的路径接近心脏、肺、大脑等重要器宫，就可能使心跳、呼吸停止，从而致人于死地。4．电流途径5．其他因素例如人的适应性•对电刺激的适应能力因人而异，通常，男人比女人强，大人比小孩强，强壮的人比虚弱的人强。即使是同一个人，在电流变化率较小时，适应性较强，因此危险性减小，电流变化率增加时，适应性减弱，危险性就增大。三产生电击的因素•产生电击的原因：•一是人与电源之间存在两个接触点，形成回路；•二是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。1．外壳未接地或接地不良•如果这个外壳不接地或接地不良，那么在电源火线和机壳之间的绝缘故障或电容短路，都会在机壳和地之间形成电位差。当医务人员或病人同时接触到机壳和任何接地物体时，就会形成电击。产生电击的可能情况2.皮肤电阻的减小•人被电击时，皮肤电阻限制了能够流过人体的电流。皮肤电阻随着皮肤水分和油脂的数量不同而变化。显然，皮肤电阻愈大，受到电击的危险性就愈小。皮肤电阻的大小还与接触面积有关，接触面积愈小，皮肤电阻愈大，因此应当尽可能地减少人体与仪器外壳直接相触的机会和面积。3．泄露电流•电容几乎存在于任何地方。任何导体与地之间、用绝缘体分开的两个导体之间都可等效为一个电容器而形成交流通路，从而产生由于电容耦合而造成的漏电。•在漏电中最值得注意的是仪器外壳漏电和连接到病人处的导联漏电，这些漏电都可产生电击事故。在漏电中最值得注意的是仪器外壳漏电和连接到病人处的导联漏电，这些漏电都可产生电击事故。4．非等电位接地心脏有导电通路•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故。四电击防护措施•防止电击的基本着眼点有两个方面。•其一是将病人同所有接地物体和所有电流源绝缘开来；•其二是把病人所有够得着的导电表面都保持在同一电位上，但不一定是地电位。目的都是使通过病人的电流减到最小。1．仪器外壳接地保护接地漏电断路器•仪器外壳接地是最经常使用的安全措施，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其中的很小一部分，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。2．等电位接地在分析产生电击的因素时，曾提到当多台仪器同时与病人相连时，如果每台价器的外壳电位不等．就会发生电击。因此，等电位接地系统是防止电击的又一有力措施。•所谓“等电位接地系统”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“地”，以保护电气敏感病人。3.双重绝缘•一是用绝缘材料做仪器的外壳；•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（称一次绝缘），而仪器的金属壳体照常与它的电气部分隔离（功能绝缘层，又称二次绝缘层）。•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。4附加保护5．低电压供电•当人体电阻一定时，加在人体上的电压越高，通过人体的电流也就越大，产生电击的可能性也越大。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。如果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。•把人体接触而无致命危险的电压值称为容许接触电压，这个电压值一般认为在25～50V之间。•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。6．采用非接地配电系统•一般的低压配电系统都是采用接地方式，即交流电源中的中线是接地的，这是引起电击的一个重要潜在因素。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地。7．取消人体接地患者保护•人体接地是造成触电事故的一个重要原因，因此取消人体接地是最根本的安全用电措施。（1）人体小电流接地2右腿驱动电路++--RFRaR0Ra+-IdA1A2A3Uo3绝缘接触部分•浮动接触部分：连接心脏的触体部分同仪器的其他部分以及接地点绝缘。4信号隔离第三节医用电子仪器的接地•1分别保护接地一医院的配电方式2兼用方式3保护接地方式二安全接地三多台仪器接地医学仪器安全标准•一、按防电击类型分为：外部电源供电设备（又分为I类设备、II类设备）和内部电源设备•I类设备(classIequipment)对电击的防护不仅依靠基本绝缘，而且还有附加安全保护措施，把设备和供电装置中固定布线的保护接地导线连接起来，使可触及的金属部件即使在基本绝缘失效时也不会带电的设备。•II类设备(classIIequipment)对电击的防护不仅依靠基本绝缘，而且还有如双重绝缘或加强绝缘那样的附加安全保护措施，但没有保护接地措施，也不依赖于安装条件的设备。II类设备一般采用全部绝缘的外壳，也可以采用有金属的外壳。医用电子仪器安全指标的测试和检验•1．漏电电流的测试•(1)接地漏电流：在保护接地线断开的单一故障条件下，如果接地的人体接触到与保护接地导线相连的可触及导体（如外壳），则这个对地漏电流将通过人体流到地（流过保护接地导线的电流）。1．漏电电流的定义：通过医学电子仪器的绝缘物与仪器功能无关的电流2．绝缘电阻的测试•漏电流是从市用交流电源的火线通过电阻和电容耦合向接地端钮与患者接融部位流过的电流。测量这个电阻耦合值就是绝缘电阻测试。通常，采用直流绝缘电阻表（高阻表）来测量绝缘电阻值。测量方法是在两个被测点之间加500V直流电压，将此时流过的直流电流折算为直流电阻在仪表上显示出来3．接地线电阻和接地端钮的测试•单线接地线电阻的测量•墙壁接地端钮间的导通测量墙壁接地端钮的简易实验法电气系统的检验