1、第八章第八章 醫學儀器的電氣安全醫學儀器的電氣安全l醫療儀器的可靠性直接和病人的安全醫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。相關。因此安全的概念特別重要。l診斷儀器不能正常工作，則會導致錯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生意不能充分治療或因治療過度而發生意外的危險。外的危險。各個國家均有自己的醫療設備的各個國家均有自己的醫療設備的電氣安全標準：電氣安全標準：l美國美國ul544ul544l法國法國vde0750vde0750l國際電氣標準委員會國際電氣標準委員會ieciecieci

2、ec醫用醫用電氣設備安全準則電氣設備安全準則l中國中國ieciec標準標準醫用電子儀器電氣安全的概念：醫用電子儀器電氣安全的概念：l工程學上的工程學上的安全安全是指是指“發生危險的概發生危險的概率盡可能小率盡可能小”。l醫用電子儀器在臨床上的安全，是指醫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護人員不應用過程中確保對患者和醫護人員不造成危害，即造成危害，即保證人員的安全保證人員的安全；l醫用電子儀器的電氣安全還應包括醫用電子儀器的電氣安全還應包括儀儀器本身的安全器本身的安全。l醫用電子儀器性能的評價，包括：醫用電子儀器性能的評價，包括：1.1.儀器在臨床診斷活動中儀器在臨床診斷活

3、動中有效性有效性的評的評價；價；2.2.儀器操作的儀器操作的安全性安全性的評價。的評價。主要內容：主要內容：l電流的生理效應電流的生理效應l醫療儀器的電氣危險事故醫療儀器的電氣危險事故l產生電擊的因素產生電擊的因素l電擊的防護措施電擊的防護措施l電氣安全參數的測試方法電氣安全參數的測試方法第一節第一節 電流的生理效應電流的生理效應l人體的體液是由含有多種離子的水人體的體液是由含有多種離子的水構成，是一種較復雜的電解液；構成，是一種較復雜的電解液；l人體本身是電的導體，當人體成為人體本身是電的導體，當人體成為電路的一部分時，就有電流通過人電路的一部分時，就有電流通過人體，從而引起生理效應。體，從

4、而引起生理效應。l引起生理效應和人體損傷的直接因引起生理效應和人體損傷的直接因素是素是電流電流而不是電壓。而不是電壓。主要內容：主要內容：一、電流的生理效應一、電流的生理效應二、電擊的基本概念二、電擊的基本概念三、影響電擊的因素三、影響電擊的因素一一. . 電流的生理效應電流的生理效應l電流通過人體時，以三種方式影響電流通過人體時，以三種方式影響人體組織：人體組織：1 1熱效應熱效應2 2刺激效應刺激效應3 3化學效應化學效應熱效應熱效應（組織的電阻性發熱）（組織的電阻性發熱）l當電流通過人體組織時會產生熱量，當電流通過人體組織時會產生熱量，使組織溫度升高，嚴重時就會燒傷使組織溫度升高，嚴重時

5、就會燒傷組織；組織；l低頻電與直流電的熱效應主要是低頻電與直流電的熱效應主要是電電阻損耗阻損耗；l高頻電除了高頻電除了電阻損耗電阻損耗外，還有外，還有介質介質損耗。損耗。刺激效應刺激效應l人體通過電流時，在細胞膜的兩端會產生電勢人體通過電流時，在細胞膜的兩端會產生電勢差，達到一定位后，會使細胞膜發生興奮；差，達到一定位后，會使細胞膜發生興奮；l若是肌肉細胞，則產生過度疲勞；若為神經細若是肌肉細胞，則產生過度疲勞；若為神經細胞，則產生電刺激的痛覺。胞，則產生電刺激的痛覺。l通電后受到刺激的只是距通電點很近的神經和通電后受到刺激的只是距通電點很近的神經和肌肉細胞；肌肉細胞；l從體內通入的電流和從體

6、外流入的電流對心臟從體內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。的影響有很大的不同。化學效應化學效應l人體組織中的細胞都浸在淋巴液、血液等體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；向異性電極移動，在電極處形成新的物質；l新形成的物質大多是酸、堿之類的腐蝕性物新形成的物質大多是酸、堿之類的腐蝕性物質，對皮膚有刺激和損傷作用；質，對皮膚有刺激和損傷作用；l直流電的化學效應除直流電的化學效應除電解作用電解作用外，還有外，還有電泳電泳和和電滲電滲現象，這些現象可能改變局部代謝過

7、現象，這些現象可能改變局部代謝過程，也可能引起滲透壓的變化。程，也可能引起滲透壓的變化。 二、電擊的基本概念二、電擊的基本概念l電擊電擊超過一定數量的電流通過人體超過一定數量的電流通過人體而引起的各種電傷害。如心室纖顫，而引起的各種電傷害。如心室纖顫，心肌收縮，皮膚燒傷等。心肌收縮，皮膚燒傷等。l心室纖顫心室纖顫是電擊導致人死亡的最主要是電擊導致人死亡的最主要的因素；的因素；l電擊有兩類：電擊有兩類：1.1.強電擊（宏電擊）強電擊（宏電擊）2.2.微電擊微電擊強電擊（宏電擊）強電擊（宏電擊）l當電源與人體接觸時相當于連接一個等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

8、效電阻，若形成一個回路，將有一定數量的電流流經人體；量的電流流經人體；l當電流從人體外經過皮膚流進體內，然當電流從人體外經過皮膚流進體內，然后再流出體外，使人體受到的電擊稱為后再流出體外，使人體受到的電擊稱為強電擊強電擊。l如：電流從人體的左手流入人體，經過如：電流從人體的左手流入人體，經過人體后再從右手流出體外造成的電擊。人體后再從右手流出體外造成的電擊。微電擊微電擊l電流從體內流出體外時所產生的觸電電流從體內流出體外時所產生的觸電現象，稱為現象，稱為微電擊微電擊；l通常，通常，宏電擊宏電擊的電流加在體表的兩個的電流加在體表的兩個點上，電流強度較大，但實際流過心點上，電流強度較大，但實際流過

9、心臟的電流非常微弱；臟的電流非常微弱；l微電擊微電擊進入人體內，比較容易引起較進入人體內，比較容易引起較大的電流流過心臟；大的電流流過心臟；l微電擊是一種特別危險的電擊。微電擊是一種特別危險的電擊。l微電擊允許的安全極限電流一般是微電擊允許的安全極限電流一般是10ua10ua。l凡是直接用于有可能通過心臟電流凡是直接用于有可能通過心臟電流的醫用電子儀器，如心臟起搏器，的醫用電子儀器，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，應定期檢測漏者遭受電擊的危險，應定期檢測漏電流。電流。 三、影響電擊的因素三、影響電擊的因素l人體電阻是一個電容性阻抗，阻

10、抗隨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，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。還受到一些因素的影響。影響電擊損害程度的因素有：影響電擊損害程度的因素有：1.1.電流電流2.2.通電時間通電時間3.3.電流頻率電流頻率4.4.電流途徑電流途徑5.5.人的適應性人的適應性1 1電流電流l電流越大，對生理效應與損傷程度的影電流越大，對生理效應與損傷程度的影響就越大；反之，則越小；響就越大；反之，則越小；l假設：通電時間為假設：通電時間為1s1s，電流從人體的一，電流從人體的一條臂流到另一條臂，或從一條臂流到異條臂流到另一條臂，或從一條臂流到異側的一條腿。則

11、從體外施于人體不同的側的一條腿。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低頻電流所引起的不同生理效應與損傷程度如下：程度如下：人所能感受到的最小電流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，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。是電擊死亡的主要原因。過大的電流會由于皮膚的過大的電流會由于皮膚的電阻性發熱而燒傷組織電阻性發熱而燒傷組織較大的電流會引起呼吸肌的不隨意收縮較大的電流會引起呼吸肌的不隨意收縮2 2通電時間通電時間l通電時間越長，人體損傷越嚴重；通電時間越長，人體損傷越

12、嚴重；l因為皮膚電阻隨著通電時間的延長而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。下降，從而使流過人體的電流增大。l電流的生理效應隨刺激電流頻率而異；電流的生理效應隨刺激電流頻率而異；l頻率高于頻率高于100hz100hz時，刺激效應隨著電流頻時，刺激效應隨著電流頻率增加而減弱；率增加而減弱；l頻率高于頻率高于1mhz1mhz時，刺激效應完全消失，只時，刺激效應完全消失，只有生熱作用。有生熱作用。l低于低于50hz50hz的低頻電流，刺激效應也減弱。的低頻電流，刺激效應也減弱。l刺激效應最強的是刺激效應最強的是505060hz60hz的低頻交流電的低頻交流電，對人體電擊的

13、傷害程度最嚴重。對人體電擊的傷害程度最嚴重。3 3電流頻率電流頻率l電流通過人體的途徑是造成電擊傷害的電流通過人體的途徑是造成電擊傷害的一個重要因素；一個重要因素；l同樣的電流流過人體不同的部位和器官，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，引起其生理效應與損傷程度大不一樣，引起的危險性也不同；的危險性也不同；l電流的路徑接近心臟、肺、大腦等重要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，從而器官，就可能使心跳、呼吸停止，從而致人于死地；致人于死地；4 4電流途徑電流途徑l對電刺激的適應能力不同因人而異。對電刺激的適應能力不同因人而異。通常，男人比

14、女人強，大人比小孩強，通常，男人比女人強，大人比小孩強，強壯的人比虛弱的人強。強壯的人比虛弱的人強。l同一個人，在電流變化率較小時，適同一個人，在電流變化率較小時，適應性較強，危險性較小；電流變化率應性較強，危險性較小；電流變化率增加時適應性減弱、危險性增大。增加時適應性減弱、危險性增大。5 5人的適應性人的適應性第二節第二節 電擊的因素電擊的因素l產生電擊的原因產生電擊的原因1.1.人與電源之間存在兩個接觸點，人與電源之間存在兩個接觸點，形成回路；形成回路；2.2.電源電壓和回路電阻產生了較大電源電壓和回路電阻產生了較大的電流，該電流流過人體發生了的電流，該電流流過人體發生了生理效應。生理效

15、應。產生電擊的情況產生電擊的情況 1 1儀器故障造成漏電儀器故障造成漏電 l泄漏電流是從儀器的電源到金屬泄漏電流是從儀器的電源到金屬機殼間流過的電流。所有的電子機殼間流過的電流。所有的電子設備都有一定的泄漏電流設備都有一定的泄漏電流; ; l泄漏電流主要由泄漏電流主要由電容泄漏電流電容泄漏電流和和電阻泄漏電流電阻泄漏電流兩部分組成。兩部分組成。l電容泄漏電流電容泄漏電流（位移漏電流）由（位移漏電流）由兩根電線之間或電線與金屬外殼之兩根電線之間或電線與金屬外殼之間的分布電容所致。間的分布電容所致。l電線越長，分布電容越大，產生的電線越長，分布電容越大，產生的泄漏電流也越大。泄漏電流也越大。l射頻

16、濾波器、電源變壓器、電源線射頻濾波器、電源變壓器、電源線以及具有雜散電容的一切部件都可以及具有雜散電容的一切部件都可產生電容泄漏電流。產生電容泄漏電流。l電阻泄漏電流電阻泄漏電流（傳導漏電流）產生（傳導漏電流）產生電阻漏電流的原因很多，如絕緣材料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。失效、導線破損、電容短路等。l由于儀器故障造成的漏電流一般屬于由于儀器故障造成的漏電流一般屬于電阻產生的傳導漏電流。電阻產生的傳導漏電流。l儀器外殼漏電和連接到病人處的導聯儀器外殼漏電和連接到病人處的導聯漏電，都可產生電擊事故。漏電，都可產生電擊事故。l正常情況下，儀器的外殼應該是不帶正常情況

17、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體短路，則金屬殼體上就帶上了220v220v的電壓，將會有數百毫安的電流通過的電壓，將會有數百毫安的電流通過人體，產生致命的危險。人體，產生致命的危險。有數百毫安的電流通過人體，有數百毫安的電流通過人體，產生致命的危險。產生致命的危險。金屬殼體上帶上了金屬殼體上帶上了220 v220 v的電壓的電壓站在地上的人觸及金屬殼站在地上的人觸及金屬殼體，就成為體，就成為220v220v電壓與地電壓與地之間的負載之間的負載2 2電容耦合造成的漏電電容耦合造成的漏電l任何導體與地之間、用絕緣

18、體分開的任何導體與地之間、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，從而產生由于電容而形成交流通路，從而產生由于電容耦合而造成的漏電。耦合而造成的漏電。l儀器的外殼沒有接地時，外殼與地之儀器的外殼沒有接地時，外殼與地之間就形成電容耦合；電源火線與地之間就形成電容耦合；電源火線與地之間也可形成電容耦合。這樣，機殼與間也可形成電容耦合。這樣，機殼與地之間就產生電位差，即外殼漏電。地之間就產生電位差，即外殼漏電。l這種漏電的范圍一般這種漏電的范圍一般為幾十微安到幾百微為幾十微安到幾百微安，最大不會超過安，最大不會超過500ua500ua。l人們觸及

19、外殼時，有人們觸及外殼時，有點麻的感覺，不會有點麻的感覺，不會有更大的電擊危險，更大的電擊危險，l對于電氣敏感的病人，對于電氣敏感的病人，若這個電流全部流過若這個電流全部流過心臟，可引起嚴重后心臟，可引起嚴重后果。果。3 3外殼未接地或接地不良外殼未接地或接地不良l醫療儀器的金屬外殼如醫療儀器的金屬外殼如果不接地或接地不良，果不接地或接地不良，在電源火線和機殼之間在電源火線和機殼之間的絕緣故障或電容短路，的絕緣故障或電容短路，都會在機殼和地之間形都會在機殼和地之間形成電位差。成電位差。l當人同時接觸到機殼和當人同時接觸到機殼和任何接地物體時，就會任何接地物體時，就會形成電擊。形成電擊。10.2

20、ua泄漏電流泄漏電流100ua100ua0.98ua100ua斷開斷開4 4非等電位接地非等電位接地l若有幾臺儀器若有幾臺儀器( (包括病床包括病床) )同時與病人相連，則同時與病人相連，則每臺儀器的外殼電位必須相等，每臺儀器的外殼電位必須相等，否則也會發生否則也會發生電擊事故，容易造成微電擊。電擊事故，容易造成微電擊。 5 5皮膚電阻減小或消除皮膚電阻減小或消除l人體的皮膚電阻可以限制流過人體的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電流。皮膚電阻隨著皮膚水分和油脂的數量不同而變化。的數量不同而變化。皮膚電阻愈大，皮膚電阻愈大，受到電擊的危險性就愈小受到電擊的危險性就

21、愈小；l皮膚電阻的大小還與接觸面積有關，皮膚電阻的大小還與接觸面積有關，接觸面積愈小，皮膚電阻愈大接觸面積愈小，皮膚電阻愈大。因此因此應盡量減少人體與儀器外殼直接相觸應盡量減少人體與儀器外殼直接相觸的機會和面積；的機會和面積；l在生物電的測量過程中，為了提高測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量的正確性，往往希望把皮膚電阻減小一些。小一些。l故在醫院里接受診斷和治療的病人比故在醫院里接受診斷和治療的病人比一般人更容易受到電擊。一般人更容易受到電擊。l測量的正確性和電擊的危險性是生物測量的正確性和電擊的危險性是生物醫學測量中的一對矛盾，應當加以重醫學測量中的一對矛盾

22、，應當加以重視。視。第三節第三節 電擊的防護措施電擊的防護措施l為了最大限度地減小病人遭受電擊的可能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：性，使通過病人的電流減到最小，則：1.1.將病人同所有接地物體和所有電流源將病人同所有接地物體和所有電流源絕緣絕緣開來；開來；2.2.將所有病人夠得著的導電表面，都保持在將所有病人夠得著的導電表面，都保持在同一電位同一電位上（不一定是地電位）。上（不一定是地電位）。l下面具體介紹幾種電擊防護措施。下面具體介紹幾種電擊防護措施。1k1k11100k100k300pf300pf外殼絕緣阻抗外殼絕緣阻抗漏電漏電1ma1ma9.9ua

23、9.9ua900ua900ua接地電阻越小越好接地電阻越小越好 所有導電表面和插座地線處于相同電所有導電表面和插座地線處于相同電位，再接真正的位，再接真正的“地地”，以保證病人免，以保證病人免受地線故障的影響，保護電氣敏感病人。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儀器的金屬殼體與其電氣部分隔離防護絕緣和功能絕緣防護絕緣和功能絕緣低電壓供電低電壓供電l人體接觸而無致命危險的電壓為容人體接觸而無致命危險的電壓為容許

24、接觸電壓，一般為許接觸電壓，一般為252550v50v；l低壓供電的方法：低壓供電的方法：1.1.低壓電池供電低壓電池供電用于無線電遙測用于無線電遙測2.2.低壓隔離變壓器供電低壓隔離變壓器供電用于眼底鏡用于眼底鏡和內窺鏡等醫療設備中。和內窺鏡等醫療設備中。非接地配電系統非接地配電系統 危險指數危險指數隔離變壓器的次級繞組隔離變壓器的次級繞組有一端發生接地事故時有一端發生接地事故時流過的最大接地電流。流過的最大接地電流。第四節第四節 電氣安全參數的測試和檢驗電氣安全參數的測試和檢驗l醫用電子儀器的安全指標醫用電子儀器的安全指標1.漏電流漏電流2.絕緣電阻絕緣電阻3.接地線電阻接地線電阻4.接地電阻接地電阻l電氣系統的檢驗電氣系統的檢驗1.漏電流的測試漏電流的測試2.絕緣電阻的測試絕緣電阻的測試3.接地線電阻的測試接地線電阻的測試4.接地電阻