八、醫(yī)學(xué)儀器的電氣安全.ppt

1、第八章 醫(yī)學(xué)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(guān)。因此安全的概念特別重要。 診斷儀器不能正常工作，則會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)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(guò)度而發(fā)生意外的危險(xiǎn)。,各個(gè)國(guó)家均有自己的醫(yī)療設(shè)備的電氣安全標(biāo)準(zhǔn)：,美國(guó)UL544 法國(guó)VDE0750 國(guó)際電氣標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)IECIEC醫(yī)用電氣設(shè)備安全準(zhǔn)則 中國(guó)IEC標(biāo)準(zhǔn),醫(yī)用電子儀器電氣安全的概念：,工程學(xué)上的安全是指“發(fā)生危險(xiǎn)的概率盡可能小”。 醫(yī)用電子儀器在臨床上的安全，是指應(yīng)用過(guò)程中確保對(duì)患者和醫(yī)護(hù)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(yīng)包括儀器本身的安全。,醫(yī)用電子儀器性能的評(píng)價(jià)，包括：

2、儀器在臨床診斷活動(dòng)中有效性的評(píng)價(jià)； 儀器操作的安全性的評(píng)價(jià)。,主要內(nèi)容：,電流的生理效應(yīng) 醫(yī)療儀器的電氣危險(xiǎn)事故 產(chǎn)生電擊的因素 電擊的防護(hù)措施 電氣安全參數(shù)的測(cè)試方法,第一節(jié) 電流的生理效應(yīng),人體的體液是由含有多種離子的水構(gòu)成，是一種較復(fù)雜的電解液； 人體本身是電的導(dǎo)體，當(dāng)人體成為電路的一部分時(shí)，就有電流通過(guò)人體，從而引起生理效應(yīng)。 引起生理效應(yīng)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(yīng) 二、電擊的基本概念 三、影響電擊的因素,一. 電流的生理效應(yīng),電流通過(guò)人體時(shí)，以三種方式影響人體組織： 1熱效應(yīng) 2刺激效應(yīng) 3化學(xué)效應(yīng),熱效應(yīng)（組織的電阻性發(fā)熱）,當(dāng)電流通過(guò)人

3、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。,刺激效應(yīng),人體通過(guò)電流時(shí)，在細(xì)胞膜的兩端會(huì)產(chǎn)生電勢(shì)差，達(dá)到一定位后，會(huì)使細(xì)胞膜發(fā)生興奮； 若是肌肉細(xì)胞，則產(chǎn)生過(guò)度疲勞；若為神經(jīng)細(xì)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(diǎn)很近的神經(jīng)和肌肉細(xì)胞； 從體內(nèi)通入的電流和從體外流入的電流對(duì)心臟的影響有很大的不同。,化學(xué)效應(yīng),人體組織中的細(xì)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(dòng)，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(duì)皮膚有刺激和損傷作用；

4、直流電的化學(xué)效應(yīng)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(guò)程，也可能引起滲透壓的變化。,二、電擊的基本概念,電擊超過(guò)一定數(shù)量的電流通過(guò)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(dǎo)致人死亡的最主要的因素；,電擊有兩類： 強(qiáng)電擊（宏電擊） 微電擊,強(qiáng)電擊（宏電擊）,當(dāng)電源與人體接觸時(shí)相當(dāng)于連接一個(gè)等效電阻，若形成一個(gè)回路，將有一定數(shù)量的電流流經(jīng)人體； 當(dāng)電流從人體外經(jīng)過(guò)皮膚流進(jìn)體內(nèi)，然后再流出體外，使人體受到的電擊稱為強(qiáng)電擊。 如：電流從人體的左手流入人體，經(jīng)過(guò)人體后再?gòu)挠沂至鞒鲶w外造成的電擊。,微電擊,電流從體內(nèi)流出體外時(shí)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(gè)點(diǎn)上，電流強(qiáng)度較大，但實(shí)際流過(guò)心臟的電流非常微弱； 微電擊進(jìn)入人體內(nèi)，比較容易引起較大的電流流過(guò)心臟；,微電擊是一種特別危險(xiǎn)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(guò)心臟電流的醫(yī)用電子儀器，如心臟起搏器，心導(dǎo)管電極之類的儀器，都易使患者遭受電擊的危險(xiǎn)，應(yīng)定期檢測(cè)漏電流。,三、影響電擊的因素,人體電阻是一個(gè)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(shí)間 電流頻率 電流途徑 人的適應(yīng)性,1電流,電流越大，對(duì)生理效應(yīng)與損傷程度的影響就越大；反之，則越小； 假設(shè)

6、：通電時(shí)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(yīng)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(guò)大的電流會(huì)由于皮膚的 電阻性發(fā)熱而燒傷組織,較大的電流會(huì)引起呼吸肌的不隨意收縮,2通電時(shí)間,通電時(shí)間越長(zhǎng)，人體損傷越嚴(yán)重； 因?yàn)槠つw電阻隨著通電時(shí)間的延長(zhǎng)而下降，從而使流過(guò)人體的電流增大。,電流的生理效應(yīng)隨刺激電流頻率而異； 頻率高于100Hz時(shí)，刺激效應(yīng)隨著電流頻率增加而減弱； 頻率高于1MHz時(shí)，刺激效應(yīng)完全消失，只有生熱作

7、用。 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5060Hz的低頻交流電，對(duì)人體電擊的傷害程度最嚴(yán)重。,3電流頻率,電流通過(guò)人體的途徑是造成電擊傷害的一個(gè)重要因素； 同樣的電流流過(guò)人體不同的部位和器官，其生理效應(yīng)與損傷程度大不一樣，引起的危險(xiǎn)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(duì)電刺激的適應(yīng)能力不同因人而異。通常，男人比女人強(qiáng)，大人比小孩強(qiáng)，強(qiáng)壯的人比虛弱的人強(qiáng)。 同一個(gè)人，在電流變化率較小時(shí)，適應(yīng)性較強(qiáng)，危險(xiǎn)性較??；電流變化率增加時(shí)適應(yīng)性減弱、危險(xiǎn)性增大。,5人的適應(yīng)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(gè)接觸點(diǎn)，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(guò)人體發(fā)生了生理效應(yīng)。,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(jī)殼間流過(guò)的電流。所有的電子設(shè)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(zhǎng)，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(dǎo)漏電流）產(chǎn)生電阻漏電流的原因很多，如絕緣材料失效、導(dǎo)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(dǎo)漏電流。,儀器外殼漏電和連接到病人處的導(dǎo)聯(lián)漏電，都可產(chǎn)生電擊事故。 正常情況下，儀器的外殼應(yīng)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(huì)有數(shù)百毫安的電流通過(guò)人體，產(chǎn)生致命的危險(xiǎn)。,有數(shù)百毫安的電流通過(guò)人體，產(chǎn)生致命的危險(xiǎn)。,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(fù)載,2電容耦合造成的漏電,任何導(dǎo)體與地之間、用絕緣體分開的兩個(gè)導(dǎo)體之間都可等效為一個(gè)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(shí)，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(jī)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(huì)超過(guò)500uA。 人們觸及外殼時(shí)，有點(diǎn)麻的感覺，不會(huì)有更大的電擊危險(xiǎn)， 對(duì)于電氣敏感的病人，若這個(gè)電流全部流過(guò)心臟，可引起嚴(yán)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(jī)殼之間的絕緣故障或電容短路，都會(huì)在機(jī)殼和地之間形成電位差。 當(dāng)人同時(shí)接觸到機(jī)殼和任何接地物體時(shí)，就會(huì)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(tái)儀器(包括病床)同時(shí)與病人相連，則每臺(tái)儀器的外殼電位必須相等，否則也會(huì)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(guò)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(xiǎn)性就愈??； 皮膚電阻的大小還與接觸面積有關(guān)，接觸面積愈小，皮膚電阻愈大。因此應(yīng)盡量減少人體與儀器外殼直接相觸的機(jī)會(huì)和面積；,在生物電的測(cè)量過(guò)程中，為了提高測(cè)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(cè)量的正確性和電擊的危險(xiǎn)性是生物醫(yī)學(xué)測(cè)量中的一對(duì)矛盾，應(yīng)當(dāng)加以重視。,第三節(jié) 電擊的防護(hù)措施,為了最大限度地減小病人遭受電擊的可能性，使通過(guò)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(lái)； 將所有病人夠得著的導(dǎo)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(hù)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(dǎo)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(hù)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(dǎo)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(hù)絕緣和功能絕緣,低電壓供電,人體接觸而無(wú)致命危險(xiǎn)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(wú)線電遙測(cè) 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(shè)備中。,非接地配電系統(tǒng),危險(xiǎn)指數(shù) 隔離變壓器的次級(jí)繞組 有一端發(fā)生接地事故時(shí) 流過(guò)的最大接地電流。,第四節(jié) 電氣安全參數(shù)的測(cè)試和檢驗(yàn),醫(yī)用電子儀器的安全指標(biāo) 漏電流 絕緣電阻 接地線電阻 接地電阻 電氣系統(tǒng)的檢驗(yàn),漏電流的測(cè)試 絕緣電阻的測(cè)試 接地線電阻的測(cè)試 接地電阻的測(cè)試,一. 電氣儀器的測(cè)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(jí)回路通過(guò)絕緣物質(zhì)流入安全地線的電流,從儀器外殼的某處通過(guò)安全地線以外導(dǎo)體流入大地的電流,從儀器的觸體部分通過(guò)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