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，各个国家也都颁布了医疗设备的电气安全标准，如如美国的美国的UL544UL544、、VDE0750VDE0750、、日本的医用电气设日本的医用电气设备暂定安全标准备暂定安全标准以国际电气标准委员会以国际电气标准委员会IECIEC的的“IECIEC医用电气设备安全通则医用电气设备安全通则”为标准我国采为标准我国采用用IECIEC的标准的标准作为我国的医用电气设备安全标准作为我国的医用电气设备安全标准颁布并执行（称为颁布并执行（称为GB9706GB9706.1-1995<.1-1995<医用电气设医用电气设备备 第一部分：第一部分：安全通用要求安全通用要求） 规范我国医规范我国医用电气设备的安全用电气设备的安全1医用电气用电安全 第一节医用电子仪器电气安全概述•“ “安全安全”一词最通俗的解释是一词最通俗的解释是“没有危害没有危害”或或“不发生危险不发生危险”，但是在工程学上，但是在工程学上没有没有“不发生危险不发生危险”的可能，应当说安的可能，应当说安全是指全是指“发生危险的发生危险的概率尽可能小概率尽可能小” 2医用电气用电安全 一一 医用电子仪器电气安全的概念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。
员不造成危害，还包括仪器本身的安全3医用电气用电安全 二二 电流的生理效应电流的生理效应•结论：结论：引起生理效应和人体损伤的直接因引起生理效应和人体损伤的直接因素是电流而不是电压素是电流而不是电压•原因原因：人体的体液是一种比较特殊的电解：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质，电流对人体的影响有利有弊产生的效应也不同效应也不同4医用电气用电安全 电流对人体组织的基本作用•1 1．．热热效效应应 ：：热热效效应应又又称称为为组组织织的的电电阻阻性性发发热热，，当当电电流流通通过过人人体体组组织织时时会会产产生生热热量量，，使使组组织织温温度度升升高高，，严严重重时时就就会会烧烧伤伤组组织织，，低低频频电电与与直直流流电电的的热热效效应应主主要要是是电电阻阻损损耗耗，，高频电高频电除了电阻损耗外，还有介质损耗除了电阻损耗外，还有介质损耗5医用电气用电安全 •2. 2. 刺刺激激效效应应：：人人体体通通入入电电流流时时，，在在细细胞胞膜膜的的两两端端会会产产生生电电势势差差，，当当电电势势差差达达到到一一定定值后，会使细胞膜发生兴奋值后，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 6医用电气用电安全 •3 3．化学效应．化学效应•人人体体通通电电后后，，人人体体组组织织液液中中的的离离子子将将分分别别向向异异性性电电极极移移动动，，在在电电极极处处形形成成新新的的物物质质这这些些新新形形成成的的物物质质有有好好多多是是酸酸、、碱碱之之类类的的腐蚀性物质腐蚀性物质，对皮肤有刺激和损伤作用对皮肤有刺激和损伤作用•直直流流电电的的化化学学效效应应除除了了电电解解作作用用外外还还有有电电泳泳和和电电渗渗现现象象，，这这些些现现象象可可能能改改变变局局部部代代谢过程，也可能引起渗透压的变化谢过程，也可能引起渗透压的变化7医用电气用电安全 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8医用电气用电安全 9医用电气用电安全 •宏电击宏电击：当人体接触带电导体，形成导电的回路，当电流加在当电流加在体表体表上的两个上的两个点时，电流从人体外经过皮肤流入人点时，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受到电击，这些加在体表上的宏大电流引起电击称为流引起电击称为宏电击宏电击。
一一 电击的种类电击的种类第二节第二节 电击电击10医用电气用电安全 •微电击微电击：进入体内在进入体内在心脏内部心脏内部所加的电流所加的电流所引起的电击叫做所引起的电击叫做微电击微电击，微电击的安全，微电击的安全权限一般是权限一般是10uA10uA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11医用电气用电安全 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 1））感感觉觉阈阈：：感感觉觉阈阈是是人人所所能能感感受受到到的的最最小小电电流流一般认为感觉阈在一般认为感觉阈在0.50.5～～lmAlmA范围内•（（2 2））脱脱开开电电流流：：是是指指人人体体通通电电后后，，肌肌肉肉能能任任意意缩缩回回的最大电流的最大电流粘结粘结•（（3 3））呼呼吸吸麻麻痹痹、、疼疼痛痛和和疲疲劳劳：：较较大大的的电电流流会会引引起起呼呼吸吸肌肌的的随随意意收收缩缩，，严严重重的的会会引引起起窒窒息息，，肌肌肉肉的的不不随随意强直性收缩和剧烈的神经兴奋会引起疼痛和疲劳。
意强直性收缩和剧烈的神经兴奋会引起疼痛和疲劳12医用电气用电安全 •（（4 4））心心室室纤纤颤颤：：它它是是电电击击死死亡亡的的主主要要原原因因一般人的心室纤颤电流阈值为一般人的心室纤颤电流阈值为7575～～400mA400mA•（（5 5））持持续续心心肌肌收收缩缩：：当当体体外外刺刺激激电电流流大大到到1 1～～6 6 A A时时，，整整个个心心脏脏肌肌肉肉收收缩缩，，但但电电流流去去掉掉后后，，心心脏脏仍仍能产生正常的节律能产生正常的节律•（（6 6））烧烧伤伤和和身身体体的的损损伤伤：：过过大大的的电电流流会会由由于于皮皮肤肤的的电电阻阻性性发发热热而而烧烧伤伤组组织织，，或或强强迫迫肌肌肉肉收收缩缩，，使使肌肉附着从骨上离开肌肉附着从骨上离开13医用电气用电安全 14医用电气用电安全 15医用电气用电安全 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 3．电流频率：．电流频率：• （（l l）电流频率与人体阻抗的关系）电流频率与人体阻抗的关系•人人体体模模型型可可等等效效为为电电阻阻和和电电容容的的组组合合。
因因此此，，人人体体的的阻阻抗抗与与电电流流的的频频率率有有关关，，频频率率越越高高，，阻阻抗抗越越低低，，流流入入人人体体的的电电流流就越大16医用电气用电安全 •（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，流的途径不同，引起的危险性也不同比如，电流的路径接近电流的路径接近心脏、肺、大脑心脏、肺、大脑等重要器宫，等重要器宫，就可能使心跳、呼吸停止，从而致人于死地就可能使心跳、呼吸停止，从而致人于死地4 4．电流途径．电流途径17医用电气用电安全 5．其他因素例如人的适应性•对电刺激的适应能力对电刺激的适应能力因人而异因人而异，通常，男，通常，男人比女人强，大人比小孩强，强壮的人比人比女人强，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，危小，电流变化率增加时，适应性减弱，危险性就增大险性就增大18医用电气用电安全 三三 产生电击的因素产生电击的因素•产生电击的原因：•一是一是人与电源之间存在两个接触点，人与电源之间存在两个接触点，形成形成回路回路；；•二是二是电源电压和回路电阻产生了电源电压和回路电阻产生了较大的电较大的电流流，该电流流过人体发生了生理效应，该电流流过人体发生了生理效应19医用电气用电安全 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电源火线和机壳之间的绝缘故障或电容短路，都会在路，都会在机壳和地之间形成电位差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，就会形成电击地物体时，就会形成电击产生电击的可能情况20医用电气用电安全 21医用电气用电安全 2.皮肤电阻的减小•人人被被电电击击时时，，皮皮肤肤电电阻阻限限制制了了能能够够流流过过人人体体的的电电流流。
皮皮肤肤电电阻阻随随着着皮皮肤肤水水分分和和油油脂脂的的数数量量不不同同而而变变化化显显然然，，皮皮肤肤电电阻阻愈愈大大，，受受到到电电击击的的危危险险性性就就愈愈小小皮皮肤肤电电阻阻的的大大小小还还与与接接触触面面积积有有关关，，接接触触面面积积愈愈小小，，皮皮肤肤电电阻阻愈愈大大，，因因此此应应当当尽尽可可能能地地减减少少人人体体与仪器外壳直接相触的机会和面积与仪器外壳直接相触的机会和面积22医用电气用电安全 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在漏电中最值得注意的是仪器外壳漏电仪器外壳漏电和和连接到病人处的连接到病人处的导联漏电导联漏电，这些漏电都可，这些漏电都可产生电击事故产生电击事故23医用电气用电安全 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 24医用电气用电安全 25医用电气用电安全 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相连，那么每台仪器的外壳电位必须相等必须相等，，否则也会发生电击事故。
否则也会发生电击事故26医用电气用电安全 27医用电气用电安全 四四电击防护措施电击防护措施•防止电击的基本着眼点有两个方面防止电击的基本着眼点有两个方面•其一其一是将病人同所有接地物体和所有电流是将病人同所有接地物体和所有电流源绝缘开来源绝缘开来；•其二其二是把病人所有够得着的导电表面都保是把病人所有够得着的导电表面都保持在同一电位上持在同一电位上，但不一定是地电位目但不一定是地电位目的都是使通过病人的电流减到最小的都是使通过病人的电流减到最小 28医用电气用电安全 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，仪器外壳接地是最经常使用的安全措施，由于由于外壳可靠接地外壳可靠接地，即使火线与外壳发生，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，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，保障人身安全断仪器电源，保障人身安全。
29医用电气用电安全 30医用电气用电安全 2．等电位接地 在在分分析析产产生生电电击击的的因因素素时时，，曾曾提提到到当当多多台台仪仪器器同同时时与与病病人人相相连连时时，，如如果果每每台台价价器器的的外外壳壳电电位位不不等等．．就就会会发发生生电电击击因因此此，，等等电电位位接接地地系系统统是是防防止止电击的又一有力措施电击的又一有力措施•所谓所谓“等电位接地系统等电位接地系统”是使病人环境中的所有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，然后接真正导电表面和插座地线处于相同电位，然后接真正的的“地地”，以保护电气敏感病人，以保护电气敏感病人 31医用电气用电安全 32医用电气用电安全 3.双重绝缘•一是用绝缘材料做仪器的外壳；一是用绝缘材料做仪器的外壳；•二二是是用用另另外外的的绝绝缘缘层层( (保保护护绝绝缘缘层层) )将将易易与与人人体体接接触触的的带带电电导导体体与与仪仪器器的的金金属属壳壳体体隔隔离离（（称称一一次次绝绝缘缘）），，而而仪仪器器的的金金属属壳壳体体照照常常与与它它的的电电气气部部分分隔隔离离（（功功能能绝绝缘缘层层，，又又称称二二次次绝缘层）。
绝缘层）•这这两两种种方方法法都都称称为为双双重重绝绝缘缘，，它它包包括括了了防防护护绝缘和功能绝缘绝缘和功能绝缘33医用电气用电安全 34医用电气用电安全 4附加保护35医用电气用电安全 5．低电压供电•当当人人体体电电阻阻一一定定时时，，加加在在人人体体上上的的电电压压越越高高，，通通过过人人体体的的电电流流也也就就越越大大，，产产生生电电击击的的可可能能性性也也越越大大为为了了减减少少电电击击危危险险，，在在医医疗疗设设备备中中采采用用低低电电压压供供电电是是一一个个较较佳佳的的方方案案如如果果选选用用特特别别低低的的电电源源电电压压，，即即使使人人体体接接触触到到电电路路时时，，也也没没有有损损伤伤危危险险，，就就是是基基础础绝绝缘缘老老化化、、损损坏坏，，也不会发生电击事故也不会发生电击事故36医用电气用电安全 •把把人人体体接接触触而而无无致致命命危危险险的的电电压压值值称称为为容容许许接接触触电电压压，，这这个个电电压压值值一一般般认认为为在在2525～～50 V50 V之间•低压供电的方法有两种，一是采用低压电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。
池供电，二是采用低压隔离变压器供电37医用电气用电安全 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，一般的低压配电系统都是采用接地方式，即即交流电源中的中线是接地的交流电源中的中线是接地的，这是引起，这是引起电击的一个重要潜在因素采用隔离变压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器可将接地方式变为非接地方式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级绕组没有任何一端接地38医用电气用电安全 39医用电气用电安全 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40医用电气用电安全 （1）人体小电流接地41医用电气用电安全 2右腿驱动电路42医用电气用电安全 3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43医用电气用电安全 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44医用电气用电安全 2兼用方式3保护接地方式45医用电气用电安全 二安全接地三 多台仪器接地46医用电气用电安全 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（又一、按防电击类型分为：外部电源供电设备（又分为分为I I类设备、类设备、IIII类设备）和内部电源设备类设备）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。
47医用电气用电安全 •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48医用电气用电安全 医用电子仪器安全指标的测试和检验医用电子仪器安全指标的测试和检验•1 1．漏电电流的测试．漏电电流的测试 •(1)(1)接地漏电流：在保护接地线断开的单一接地漏电流：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）护接地导线的电流）n1 1．漏电电流的定义：通过医学电子仪器的．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绝缘物与仪器功能无关的电流49医用电气用电安全 50医用电气用电安全 51医用电气用电安全 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过的电流测量这个电阻耦合值就是绝缘电阻测试电阻测试 通常，采用通常，采用直流绝缘电阻表直流绝缘电阻表（高阻表）来测量绝缘电阻值测量方法（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是在两个被测点之间加500V500V直流电压，将直流电压，将此时流过的直流电流折算为直流电阻在仪此时流过的直流电流折算为直流电阻在仪表上显示出来表上显示出来 52医用电气用电安全 53医用电气用电安全 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54医用电气用电安全 墙壁接地端钮的简易实验法55医用电气用电安全 电气系统的检验56医用电气用电安全 。