医疗器械中的用电安全

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1、医疗器械中的用电安全医疗器械中的用电安全学号：3100101641 姓名：张世栋 班级：工学1021班摘要：医学仪器是直接应用于人体疾病的诊断治疗。随着医学仪器设备数量不断增加，当今社会医患纠纷此起彼伏，也有一部分是由于医疗仪器的使用不当而引起的医 疗事故。因此医疗仪器的安全使用正在备受瞩目，在医学工程技术人员、医学生 和医务人员中宣传和普及医学仪器设备的安全使用知识是非常重要的。本文就医 疗仪器的一些关于电学医学仪器的安全做一介绍。 关键词：医学仪器、安全使用、电击、电流、危害、保护。医学仪器直接应用于人体疾病的诊断治疗。医学仪器的应用，可使患者病情及早得到 准确的诊疗，但在使用仪器的过程中

2、，因操作不慎或仪器本身的绝缘损坏，引起电击，造 成危及人体生命安全的事故日益增多，这样既会加重患者的痛苦，严重的电击甚至会危及 患者的生命。因此，在使用电学医疗器械的时候，掌握人体及医用仪器的导电原理，因地 制宜，采取措施，保证诊疗过程中医用仪器的用电安全是非常必要的。一、三种电流对人体的伤害一、三种电流对人体的伤害1、低频电流 当低频电流作用于生物体时会出现(1)在神经细胞刺激中伴有电刺激感觉，使人体感到不适；(2)刺激肌肉产生收缩和不随意的运动，使人精神感到不适；(3)心肌受刺激产生心房，心室颤动，严重的会造成心脏停止跳动；(4)刺激呼吸肌后会使呼吸停止。 2、高频电流在高频电流作用情况下

3、，随着频率增高，刺激作用逐渐减小，一般认为当频率超过 lkHz时，它的刺激作用和频率成反比的减小。临床上手术用的高频电刀，其本质是借助于 电弧放电，使在生物体表面上出现极强的电流密度，由于生物体组织被爆发性的蒸发掉， 于是此处有切开作用。从计算可知生物体表面接触电流的部分，数十微秒之间即可达到沸 点，出现爆发式蒸发飞散，如在单极切割时，峰值电压可以达到3000伏以上，激光手术刀， 超声波手术刀和把大能量照射到小面积上的电手术刀等，其工作原理都大致相同，这些仪 器在l|缶床使用中防止烧伤、电击就显得非常重要，特别是在使用电手术刀时，虽然橡胶 手套具有一定的绝缘作用，但因手套厚薄不均，甚至有沙眼，

4、也会造成电击打手，加之手 套沾有一些血水，会增大电流，严重的会击伤操作者的手，使之不敢握紧操作柄形成虚握， 会加剧击伤。 3、微波 在微波的作用时，也就是电流频率更高时，生物体几乎没有刺激感觉，只有热的作用， 射人体内的微波能量，几乎全部转化为热，使体温上升，由于积累效应，规定限制非常低 的临界值(以热作用为指标的临界值)一般规定为人射电功率在10pwcm2以下。故在用微波 作为临床治疗时，尤其要注意电输出强度及照射时间，避免机体组织细胞的过度损伤。 2，4各种治疗机还会对其他仪器缒干扰和破坏造成影响由于治疗机产生很强的能量，对诊 断仪器和精密测量仪器产生干扰，造成仪器误动作、误输出而引起危险

5、，这种干扰和破坏有时也来自外界的影响，它和患者的安全有间接相关的危险。另外在使用超声波、激光、 电磁波、强磁场、放射线等仪器进行诊疗时，由于很强的异种能量褶积作用也会产生危险。二、人体、电、以及医疗器械中的用电安全二、人体、电、以及医疗器械中的用电安全1、电的生理效应人体是由内含钾、钙、磷、氮、氢和氧等50多种元素的各种组织构成的。这些元素构 成了人体中的水、蛋白质、糖、脂肪和无机盐5种主要组成物质。其中，水约占体重的60 一70，许多元素是以离子形式存在于水中，因而人体内部导电能力较强。当人体成为电 路的一部分时，就有电流通过人体，从而引起各种生理效应，严重时还会危及生命。11人体的导电整个

6、人体阻抗是一个非线性时变网络。我们都知道，溶液是导体，组成人体的组织细 胞都浸泡在淋巴液、血液及其他液体中，组织液中含有水、蛋白、纤维蛋白和盐等溶液， 因此组织是导体；但由于人体的皮肤电阻阻值比身体其余部分的电阻阻值大的多，可以说， 对于直流和低频电流，数值上我们可以认为皮肤的电阻就相当全身的电阻。人体电阻可分 为两部分，一是皮肤电阻，二是其他组织的电阻。对于皮肤来讲，皮肤的最外层是表皮， 包括绝缘的角质层，有汗腺孔，下一层是真皮，有大量血管；通过实验可测出，在直流电 的作用下，皮肤有角质时，人体电阻率可高达几十万欧姆厘米，没有角质时，为 8001000欧姆厘米，没有皮肤时为600800欧姆厘

7、米。人体同一部位对交流电和直流 电所呈现的阻值不一样；如手臂间的电阻，对直流电是1050欧姆，对交流电是250欧姆；手 臂到腿间的电阻，对直流电是1600欧姆，对交流电是360欧姆，可见，人体对交流电的阻值 比直流电小。当电流通过皮肤表层后，就遇到电阻远小于皮肤电阻的组织，这些组织的导 电性能决定于它们的含水量和相对密度，含水越多则离子越多，易导电，如脑中含水量为 60%，肌内为72%75%，因而都是良导体，易导电和受电击。外层皮肤导电能力很差，阻 抗大小主要取决于角质层，电流频率有关。人体电阻从800Q到几万欧姆不等，皮肤潮湿或 污垢时将使人体电阻大大降低。人体内各种组织的导电能力较强，呈现

8、的阻抗很小，但又 各不相同，主要取决于它们的含水量和相对密度。例如：肌肉、脑的含水量较大，阻抗就 小；而腱和腱鞘、骨的含水量较小，则呈现的阻抗就大。通过人体的电流包括由电解质传 导电流和由电介质传导的位移电流。通常把电解质(如体液)模拟电阻，而把电介质(如脂肪) 模拟为电容，这样人体电路的物理模型可以看成大小不同的电阻和电容组成的复杂网络。 电流在人体内的流动沿着其间的血管、淋巴管流通。即电流首先穿过皮肤，然后进入深部 组织，最后又经皮肤流出。12 电流对人体的作用 当电流通过人体时，对生命组织的作用一般有以下3种效应：(1)热效应(组织的电阻性发热)：是电流通过接触的皮肤处产生大量热，而使温

9、度升高， 从而产生人体的灼伤、炭化、危及人的生命安全。(2)刺激效应(易兴奋组织的电兴奋)：是电流通过人体组织时，形成局部电位，从而兴 奋组织。当电流强度足够大时，肌肉纤维挛缩，使肌肉处于极度紧张状态，结果产生过度 疲劳和生理功能损伤，直至危及人的生命。(3)化学效应(电化学烧伤)：是由于人体内部的许多元素以离子形式存在，在电流作用 下能发生电解、电泳和电渗现象。2、电击电击是指超过一定数量的电流通过人体时使内部器官受到的各种电伤害。如果通过人体心脏的电流在005A以上就会有生命危险，而达0.1A时就足以致人死亡。一般来说，接 触36V以下的电压时，通过人体心脏的电流低于005A，故安全电压为

10、36V；在低温干燥 的场所，安全电压可为60V；而在非常潮湿及地面可导电的场所，安全电压则为12V。2.1 强电击高压大电流从人体表面经过皮肤侵入人体内引起的伤害，称为强电击。其原因是因人体与电源接触后，电流从人体的一侧流进，而从另一侧流出，造成肌肉发生收缩。在体表流动的电流引起灼伤，在体内（如心脏）流动的电流会引起肌肉痉挛和心室纤颤。2.2 微电击人体心脏、肺、脑等重要器官受到微弱电流的作用而引起的伤害，称为微电击。例如在做心导管手术时，流过所有导管的电流都流进心脏。此时只要有 80600A 的电流就会引起心室纤颤。微电击的允许人体的安全极限电流一般为 10A。发生这种事故往往是在仪器设备绝

11、缘完好，医务人员毫无感知电流下发生的，因此更具有一种特别的危险性。2.3 各种因素对电击的影响电流强度的影响电流对人体的损伤与电流密度的平方、通电的时间成正比，与接触面积的平方成反比。也就是说，电流持续作用的时间越长，人体的损伤就越严重。人体在不同电流强度和频率的直流和交流电作用下的反应如表所示。电流频率的影响实验表明频率为 50HZ60HZ 时对人体的刺激反应最强。低于50HZ 的低频电流刺激反应减弱，频率在 100HZ 以上时刺激反应随电流频率增加而减弱，频率在 150HZ 的电流对人体只起微弱的刺激作用，当频率高达 1MHZ 时刺激完全消失。电流的途径影响电流通过人体不同的部位或流过不同

12、的器官，其生理反应与损伤的程度不同。当电流流经大脑、心脏和肺等重要器官的途径越近时危险性越大，而当电流流经身体表面的两点时，则只能造成不同程度的灼伤。3、产生电击的原因3.1 外壳未接地或接触不良当仪器的外壳未接地、接触不良、电源火线与机壳间的绝缘处损坏、电容短路时，都会在机壳与地之间产生电位差。如果人体同时接触机壳和任何接地物体，就会引起电击。3.2 非等电位接地一般情况下仪器的外壳都要求必须接地。当有几台仪器（包括病床）同时与病人连接时，每一台仪器的外壳电位必须相等。否则就会引起电击。3.3 仪器故障造成的漏电在任何相邻的带不同电位的绝缘导体间所要流过的电流，称为漏电流。漏电流又分为位移漏

13、电流和传导漏电流两种。在漏电中值得注意的是仪器外壳漏电和连接病人的导联漏电。3.4 电容耦合造成的漏电任何导体与地之间或者用绝缘体分开的两个导体之间都可等效为一个电容而形成交流通路。当仪器外壳没有接地时，外壳与地之间或电源火线与机壳之间均可形成电容耦合，致使机壳具有不同于地的电位，则称为电容漏电（外壳漏电）。该漏电流一般小于500A。因此，一般不会有明显感觉，但对于电敏感患者，该电流全部流过心脏时，足以导致生命危险。 3.5 皮肤电阻减小或消失皮肤电阻能限制流过人体的电流，因此任何减小或消除电阻都会增加可能流过身体的电流，使患者更易受到电击。但在生物电测量时，往往需要尽可能的减小皮肤电阻。例如

14、作心电图时，用导电膏减小皮肤与电极间的接触电阻，因此患者比一般人更容易遭受电击。4、防护措施为了尽量减少电击事故的发生，除在医学生和医务人员中普及安全用电知识，纠正错误概念，严格按照规章操作，定时检查仪器的接地和漏电流，再就是使患者与所有接地物体和所有电源绝缘起来或将患者所接触到的导电部分表面都保持在同一电位（不一定是地电位）。 4.1 基础绝缘保护基础绝缘保护就是把仪器的电路部分进行绝缘，采用金属或绝缘的外壳将整个仪器覆盖起来使人体不能直接接触。从而减少流过人体的电流，防止电击，但由于其绝缘阻抗不高、基础绝缘老化和分布电容很大等因素而引起漏电流增大，造成微电击。为了确保安全，再另加一种保护措

15、施。4.2 双重保护双重保护顾名思义就是指的采用两种保护措施，以确保一种保护措施产生故障，另一种保护措施也能确保安全。常用的双重保护有分流、分压、降压和浮地原理法四种。4.3 接地保护（1）接地的基本概念在阐述接地之前，必须弄清地线与零线、保护接地和保护接零的基本概念。即：地线是指连接地球通向大地的金属连接线，而零线是我国电力部门提供的工作线路；保护接地是将仪器设备的金属外壳接上地线。在外壳由于干扰引起带电时，电流沿地线流入大地，达到保护人身和仪器设备安全的目的。而保护接零是将仪器设备的金属外壳与电源的零线连接起来，在短路时，立即烧断保险丝，以达到切断电源的目的。在这个问题上，不少老师和学生概

16、念模糊不清，甚至混为一谈，必须予以区别。（2）接地保护接地保护就是把仪器设备的外壳与大地连接。当仪器设备绝缘损坏时，使外壳对地的电压降到安全值以下，人体触及漏电的仪器外壳，由于外壳已接地，接地电阻远小于人体电阻，漏电流主要流向大地，从而保证了人身安全。接地保护又分为保护、等电位和系统接地三种。4.4 患者保护人体小电流接地正常情况下，人体通过一定的电阻接地，当意外事故使人体受到电击时，由于电阻的限流作用，使通过人体的电流限制在 10A 以内，对患者没有潜在的危险。 右腿驱动电路在心电测量中，为了减少 50HZ 交流电对共模信号的干扰，常采用右腿驱动电路。原理是把右脚电极作为抑制共模干扰的参考点。患者的右腿电极不直接接地，而是通过限流电阻与驱动放大器相接。当患者和地之间由于漏电或其它原因出现异常高压时，右腿放大器立即饱和。这相当于病人不接地，从而将减少电击的危险。4.5 隔离保护信号隔离保护电路的作用是在绝缘体中，触体部分和其它部分间既能相互绝缘又能传递信号。目前使用的有光电耦合，电磁耦合和通过绝缘介质传递信号的。如电