現(xiàn)代醫(yī)學(xué)電子儀器原理與設(shè)計(jì)

第八章醫(yī)用電子儀器的電氣平安醫(yī)用電子儀器電氣平安概述電擊醫(yī)用電子儀器的接地醫(yī)用電子儀器的平安目的及其測(cè)試醫(yī)用電子儀器的平安規(guī)范1/18/20241第一節(jié)醫(yī)用電子儀器電氣平安概述一、醫(yī)用電子儀器電氣平安的概念在工程學(xué)上沒有“不發(fā)生危險(xiǎn)〞的能夠，該當(dāng)說平安是指“發(fā)生危險(xiǎn)的概率盡能夠小〞。電氣平安：把不測(cè)電擊的危險(xiǎn)降低到盡能夠小的程度。對(duì)于醫(yī)用電子儀器在臨床上的運(yùn)用而言，平安指的是運(yùn)用過程中確保對(duì)患者和醫(yī)護(hù)人員不呵斥危害，即保證人員的平安。另外，廣義而言，醫(yī)用電子儀器的電氣平安還應(yīng)包括儀器本身的平安。2二、電流的生理效應(yīng)人體的體液是包含有多種離子的液體構(gòu)成的，是一種比較復(fù)雜的特殊電解質(zhì)，因此人體本身就是一個(gè)良好的導(dǎo)體，當(dāng)人體成為電路的一部分時(shí)，就有電流經(jīng)過人體，從而引起生理效應(yīng)。留意：引起生理效應(yīng)和人體損傷的直接要素是電流而不是電壓。電流經(jīng)過人體時(shí)，主要以熱效應(yīng)、刺激效應(yīng)和化學(xué)效應(yīng)三種方式影響人體組織。3二、電流的生理效應(yīng)1.熱效應(yīng)2.刺激效應(yīng)熱效應(yīng)(又稱為組織的電阻性發(fā)熱):當(dāng)電流經(jīng)過人體組織時(shí)會(huì)產(chǎn)生熱量，使組織溫度升高，嚴(yán)重時(shí)就會(huì)燒傷組織。低頻電與直流電的熱效應(yīng)主要是電阻損耗。高頻電除了電阻損耗外，還有介質(zhì)損耗。人體通人電流時(shí)，在細(xì)胞膜的兩端會(huì)產(chǎn)生電勢(shì)差，當(dāng)電勢(shì)差到達(dá)一定值后，會(huì)使細(xì)胞膜發(fā)生興奮。4二、電流的生理效應(yīng)3.化學(xué)效應(yīng)人體組織中一切的細(xì)胞都浸沒在淋巴液、血液和其他體液中。人體通電后，上述組織液中的離子將分別向異性電極挪動(dòng)，在電極處形成新的物質(zhì)。這些新構(gòu)成的物質(zhì)有好多是酸、堿之類的腐蝕性物質(zhì)，對(duì)皮膚有刺激和損傷作用。直流電的化學(xué)效應(yīng)除了電解作用外還有電泳和電滲景象，這些景象能夠改動(dòng)部分代謝過程，也能夠引起浸透壓的變化。5三、人體的導(dǎo)電特性6結(jié)論：流經(jīng)人體電流的大小主要取決于皮膚阻抗的大小，而皮膚阻抗〔Zi〕又與電流頻率、皮膚條件和接觸條件有關(guān)。三、人體的導(dǎo)電特性7三、人體的導(dǎo)電特性8第二節(jié)電擊一、電擊的種類電擊：是指超越一定數(shù)值的電流經(jīng)過人體而引起的各種電損傷，如心室纖顫、心肌收縮及皮膚燒傷等。電擊宏電擊〔強(qiáng)電擊〕微電擊(一)宏電擊當(dāng)電流從人體外經(jīng)皮膚流進(jìn)人體內(nèi)，然后再流出體外，使人體遭到的電擊稱為宏電擊。9一、電擊的種類(二)微電擊進(jìn)入人體內(nèi)在心臟內(nèi)部所加的電流所引起的電擊叫做微電擊。微電擊的平安極限普通是10μA。因此，凡是直接用于有能夠經(jīng)過心臟電流的醫(yī)用電子儀器，其漏電流絕對(duì)不能超越10μA，否那么就會(huì)呵斥危險(xiǎn)。這類儀器必需定期檢測(cè)漏電流。10二、影響電擊的要素1.電流的影響11二、影響電擊的要素最小感知電流：是指當(dāng)電流從零添加到剛剛開始有刺激感時(shí)的電流。人體的電擊損傷正比于(I/A)2t。式中，I為經(jīng)過接觸面的電流；A為接觸區(qū)的外表積；t為電流作用時(shí)間。由此可看出，電流對(duì)人體的損傷程度與電流密度的平方和通電時(shí)間成正比。12二、影響電擊的要素13二、影響電擊的要素⑴覺得閾。覺得閾是人所能感遭到的最小電流。但該值因人而異，并且隨測(cè)試的不同而不同，普通以為覺得閾在0.5～1mA范圍內(nèi)。⑵脫開電流。脫開電流的定義是人體通電后，肌肉能恣意縮回的最大電流。當(dāng)經(jīng)過人體的電流大于脫開電流時(shí)，被害者的肌肉就不能隨意縮回，特別是手掌部位觸及電路時(shí)構(gòu)成所謂“粘結(jié)〞，受害者就會(huì)喪失自衛(wèi)才干而繼續(xù)遭到電擊，直至死亡。14二、影響電擊的要素⑶呼吸麻木、疼痛和疲勞。較大的電流會(huì)引起呼吸肌的不隨意收縮，嚴(yán)重的會(huì)引起窒息，肌肉的不隨意強(qiáng)直性收縮和猛烈的神經(jīng)興奮會(huì)引起疼痛和疲勞。⑷心室纖顫。心臟肌肉組織失去同步稱為心室纖顫，它是電擊死亡的主要緣由。普通人的心室纖顫電流閾值為75～400mA。⑸繼續(xù)心肌收縮。當(dāng)體外刺激電流大到1～6A時(shí)，整個(gè)心臟肌肉收縮，但電流去掉后，心臟仍能產(chǎn)生正常的節(jié)律。15二、影響電擊的要素⑹燒傷和身體的損傷。過大的電流會(huì)由于皮膚的電阻性發(fā)熱而燒傷組織，或強(qiáng)迫肌肉收縮，使肌肉附著從骨上分開。2.電壓的影響當(dāng)人體阻抗一定時(shí)，經(jīng)過人體的電流與電壓成正比。3.頻率的影響電流的生理效應(yīng)隨刺激電流頻率而異。在100Hz以上時(shí)，刺激效應(yīng)隨著電流頻率添加而減弱。16二、影響電擊的要素當(dāng)頻率高于1MHz時(shí)，刺激效應(yīng)完全消逝。低于50Hz的低頻電流刺激效應(yīng)也減弱。刺激效應(yīng)最強(qiáng)的是50～60Hz的交流電，對(duì)人體電擊損傷程度最嚴(yán)重。4.電流途徑的影響電流經(jīng)過人體的途徑也是呵斥損傷程度的一個(gè)重要要素。假設(shè)電流途徑中有大腦、心臟等重要器官，那么危害性最大。5.其他要素的影響17三、產(chǎn)生電擊的要素要素：一是人與電源之間存在兩個(gè)接觸點(diǎn)，構(gòu)成回路；二是兩點(diǎn)之間存在電位差；三是電源的電壓高至足以產(chǎn)生生理效應(yīng)。常見的電擊效應(yīng)有以下幾種：(一)接地不良引起的電擊18三、產(chǎn)生電擊的要素19三、產(chǎn)生電擊的要素20三、產(chǎn)生電擊的要素(二)皮膚電阻減小當(dāng)人體與帶電體接觸時(shí)，皮膚電阻能限制流過身體的電流。因此任何減小皮膚電阻的診療措施，都會(huì)添加人體的電流，以致使病人更容易遭到電擊。(三)走漏電流走漏電流主要由電容性的位移電流和電阻性的傳導(dǎo)電流組成。電容性走漏電流的構(gòu)成是由于兩根電源線間或電源線與金屬外殼間存在分布電容，電線越長(zhǎng)，分布電容就越大。21三、產(chǎn)生電擊的要素電阻性走漏電流的構(gòu)成是由于電源線或變壓器一次側(cè)與金屬外殼間存在的絕緣電阻呵斥的。22三、產(chǎn)生電擊的要素23三、產(chǎn)生電擊的要素(四)心臟有導(dǎo)電通路24三、產(chǎn)生電擊的要素25三、產(chǎn)生電擊的要素26四、預(yù)防電擊的措施防止電擊的根本方法主要有兩種：一是將病人與一切接地物體和一切電源絕緣；二是把病人所能接觸到的導(dǎo)電部分外表都堅(jiān)持在同一電位。(一)根底絕緣把醫(yī)用電子儀器的電路部分進(jìn)展絕緣：通常采用金屬和絕緣外殼將整個(gè)儀器覆蓋起來，使人接觸不到。27四、預(yù)防電擊的措施28四、預(yù)防電擊的措施(二)附加維護(hù)29四、預(yù)防電擊的措施(三)維護(hù)接地30四、預(yù)防電擊的措施(四)漏電斷路器(五)地線的配電方式31(六)等電位化等電位化導(dǎo)線〔又叫等電位接地線〕：為了得到等電位的導(dǎo)線。要求離患者2.5m范圍內(nèi)要獲得等電位化，這個(gè)范圍稱為患者環(huán)境。四、預(yù)防電擊的措施32(七)輔助絕緣在根底絕緣的根底上，再加強(qiáng)一層絕緣，稱為輔助絕緣。四、預(yù)防電擊的措施33四、預(yù)防電擊的措施(八)醫(yī)用平安超低壓電源假設(shè)電源電壓很低，即使人體接觸到電路，也沒有損傷的危險(xiǎn)，也不怕根底絕緣損壞，這個(gè)電壓值普通在25～50V之間。有時(shí)把電源放在儀器內(nèi)部，和外部毫無聯(lián)絡(luò)，即使人體接觸儀器外殼，產(chǎn)生電流的危險(xiǎn)也會(huì)大大減少。(九)患者維護(hù)人體接地不良確實(shí)是呵斥觸電事故的重要緣由之一，因此去掉或改良人體接地也是保證平安的常用措施。34四、預(yù)防電擊的措施1.人體小電流接地35四、預(yù)防電擊的措施2.右腿驅(qū)動(dòng)電路36四、預(yù)防電擊的措施3.絕緣接觸部分將銜接心臟的觸體部分同儀器的其他部分以及接地點(diǎn)絕緣，并稱為絕緣觸體部分或稱浮動(dòng)觸體部分。其優(yōu)點(diǎn)是，可依托絕緣阻抗限制電流，特別是限制從外部經(jīng)過觸體部分流入儀器地線的漏電流。3.信號(hào)隔離在絕緣部分中，觸體部分和其他部分之間進(jìn)行了電路絕緣，但還必需可以傳送信號(hào)，能實(shí)現(xiàn)這個(gè)義務(wù)的就是信號(hào)隔離。37四、預(yù)防電擊的措施信號(hào)隔離是依托電磁耦合或光電耦合來傳送信號(hào)的。38第三節(jié)醫(yī)用電子儀器的接地一、醫(yī)院配電方式根據(jù)電源的負(fù)載接地方式分別維護(hù)接地兼用方式維護(hù)接地1.分別維護(hù)接地一條相線和中線之間為單相220V交流電源，相線之間為380V交流電源，運(yùn)用時(shí)中線接地，負(fù)載分別另行接地。39一、醫(yī)院配電方式2.兼用方式40一、醫(yī)院配電方式41一、醫(yī)院配電方式3維護(hù)接地方式42二、平安接地醫(yī)用電子儀器系統(tǒng)中的接地線分為兩類：一類是平安接地，也稱為維護(hù)接地；一類是任務(wù)接地，即對(duì)信號(hào)電壓設(shè)立基準(zhǔn)電位。保護(hù)接地地線必需是大地電位，而任務(wù)地線的設(shè)計(jì)可以是大地，也可以不是。在醫(yī)用電子儀器中平安接地可以分為三種：即電源接地；維護(hù)接地；和等電位接地。43二、平安接地1.電源接地規(guī)定：電源側(cè)接地的規(guī)范電阻值為10Ω以下。接地電阻值構(gòu)成的負(fù)載儀器外殼電位稱為接觸電位。2.維護(hù)接地維護(hù)接地是為了把漏電流和絕緣失效時(shí)的事故電流平安地流入大地而附加的接地維護(hù)。3.等電位接地當(dāng)有接地電流流過時(shí)，假設(shè)產(chǎn)生的接地電位與人體電位相等，那么電流就不會(huì)流過人體。44三、多臺(tái)儀器接地多臺(tái)設(shè)備并用時(shí)，接地方式有三種方法〔圖8-20〕：(a)分別單獨(dú)接地；(b)共用一條接地線；〔c〕兩種方法并用。45三、多臺(tái)儀器接地46第四節(jié)醫(yī)用電子儀器的平安目的及其測(cè)試國(guó)家規(guī)范和IEC規(guī)范規(guī)定了醫(yī)用電子儀器常用的平安目的：絕緣電阻、漏電流、接地線電阻和接地電阻。一、平安目的的含義及其丈量方法(一)漏電電流的測(cè)試漏電流：指的是經(jīng)過儀器的絕緣物與儀器功能無關(guān)的電流。普通有接地漏電流、機(jī)殼漏電流和患者漏電流三種。接地漏電流：從電源的一次側(cè)回路經(jīng)過絕緣物流入儀器平安地線的電流。47一、平安目的的含義及其丈量方法機(jī)殼漏電流：從儀器外殼的某處經(jīng)過平安地線以外導(dǎo)體流入大地的電流?；颊呗╇娏鳎簭膬x器的觸體部分經(jīng)過患者流入大地的電流。(二)絕緣電阻的測(cè)試漏電流是從市用交流電源的火線經(jīng)過電阻和電容耦合向接地端鈕