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1、1,讲授教师：胡存刚课件制作：胡存刚电子邮箱：联系电话：0551 2901428-8033,2,6 医学仪器的电气安全,6.1电流的生理效应6.2产生电击的因素6.3电击防护的措施6.4电气安全参数测试和试验,3,安全用电,随着医用仪器越来越多的应用于临床诊断和治疗，为了能给病人解决医疗问题，又必须防止因仪器使用不当而导致病人遭受电击的危害，因此，医用仪器的安全用电措施是非常重要的。本节介绍电流对人体的作用、发生电击的原因和防止电击的措施等。,4,6.1电流的生理效应,人体导电可看作是比较复杂的电解质导电。电流通过人体对组织的主要作用有热效应、刺激效应和化学效应两种，化学效应由直流电和低频交流
2、电引起；热效应则是任何形式的电流都可引起，在医疗中多数是高频电流引起的。对于直流和低频电流，人体电阻主要是皮肤电阻，由于皮肤电阻比身体其余部分电阻大得多，有时可以把它当作全身的电阻。,5,6.1电流的生理效应,人体导电可看作是比较复杂的电解质导电。电流通过人体对组织的主要作用有热效应、刺激效应和化学效应。化学效应：人体组织液中的离子将分别向异性电极移动，在电极处形成新的物质。由直流电和低频交流电引起；热效应：组织的电阻性发热。则是任何形式的电流都可引起，在医疗中多数是高频电流引起的。刺激效应：人体通过电流时，在细胞膜的两端会产生电势差，当电势差达到一定值后，会使细胞膜发生兴奋。,6,(1)皮肤
3、电阻,对于直流和低频电流，人体电阻主要是皮肤电阻，由于皮肤电阻比身体其余部分电阻大得多，有时可以把它当作全身的电阻。实验证明，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cm，没有角质时为8001000cm，没有皮肤时为600800cm，可见皮肤电阻又主要决定于角质层。但汗腺孔的分布也很重要。如尽管手掌心的角质层比手背的厚，但手掌心的导电性比手背好，因前者汗腺孔多。脚跟的导电性最差，因其角质层既厚而汗腺孔又少。此外，皮肤充血和水肿能显著地提高其导电性。,绝缘,7,电流的强度与形式对皮肤电阻也有很大影响。当直流或低频交流电通过人体时将发生极化现象而形成反电动势，以阻碍电流的流通。至于高
4、频电流，由于变化得太快，不会发生极化现象。,8,一个正常健康的人对交直流呈现出如下的区别：手臂到手臂间的电阻，对直流电是1050，对交流电是250；手臂到腿间的电阻，对直流电是1600，对交流电是360，这些数值说明，人体对交流电所呈现的电阻比直流电的小。对于50Hz、50100V的交流电，当电极接触很好时，通电相当长时间后，其电阻可由几千欧姆迅速下降为几百欧姆，就好像一个电容器被击穿了。,9,再者，其它因素也会影响皮肤的电阻。如热刺激汗腺时可引起发汗现象，导致皮肤电阻的降低。其他机械的和化学的刺激也能降低皮肤电阻。总之，所有能刺激皮肤的因素都会降低其电阻。此外，性别、年龄、皮肤的血液循环状态
5、、皮下组织充血、病理过程、神经系统的活动等也对皮肤电阻有影响。,10,(2)其他组织的电阻,所有组织的导电率都决定于其含水量和相对密度。如肌肉和脑之所以是最好的导体，就是因为它们的含水量大。肌肉为7275，脑为68。腱和腱鞘是不良导体，因其含水量小而密度也较大。最不好的导体是脂肪和骨，尤其是骨，而且密度越大导电性越不好。,11,再者，根据组织内离子的极化情况可证明各组织的电阻率还和电流的形式有关。高频电的电阻率最小，低频电的电阻率次之，直流电的电阻率最大。,12,2.电击的类型,电击是生物体意外的受到不适当的电流而产生的电刺激和电伤害。电击分为两大类，一类称为强电击，另一类是微电击。,13,(
6、1)强电击,当较高的电压加在人体表面两点间，将有电流通过人体而引起电击。这种外加的电压引起的电击就是强电击。如一只手接触到市电电源或漏电又没有接地的仪器机壳，电流将从手流进，而从另一只手或脚流出。,14,(2)微电击,埋植或插入体内的医用电子器件几乎都是依靠电进行工作的，很容易发生电击的危险。特别是插入心脏内部或其附近的由导体构成的电极和装满生理盐水的导管等，它们均是导电物质，极易引起对心脏直接电击，这种类型的电击称为微电击。微电击诱发心室颤动是一种最可怕的危险，微电击电流即使在100A以下，也能诱发心室颤动。,15,造成微电击的原因是因为体内的器件本身有漏电流，或与它并用的体外医用电子仪器有
7、漏电流而引起的，特别是多个医用仪器组合使用，而它们又存在着电的联系时，更要注意发生微电击的危险。,16,3.影响电流生理效应与损伤程度的因素,(1)电流：电击的直接决定因素是电流。当在有高压电的地方时常会看到高压危险的警示，人们很容易误认为高压才有危险，其实低压也有危险。电阻一定时，电压越高则电流越大，也就是越危险。但假若电阻很小，尽管电压低，也可能会产生较大的电流，因而仍然存在危险。,17,电流强度：电流的大小是电击致死的主要因素。当电流只有12mA时，人有轻微麻痹感。当为812mA时，电击时肌肉自动收缩。当高于22mA时，电源一旦与皮肤接触，所发生的热量即将表皮烧毁，结果电阻变小，电流更大
8、，那时人将无法摆脱电流，除非有他人把电源移去，这种电流叫“冻结”电流。,18,(2)电流频率：当电压较低时，直流电比交流电安全。但电压高时，直流电反而危险。对于交流电的频率则以50Hz电流为最危险，频率低或高则危险性相对低。,19,原因是细胞内的离子将以交流电的频率往复运动，当交流电的频率为50Hz时，离子运动的速度刚好足以使之由细胞的一端到另一端来回一次，因之离子此时在细胞内所引起的骚动最大，也就是破坏最大。频率小则来回的次数少，破坏也就小；频率大，则离子在细胞内的移动范围小，破坏也就小，而对于较高频率（如20kHz以上），电流所引起的离子移动很小，危险性反而减少。,20,若有100mA的电
9、流从手经心脏至脚，就会引起心脏颤动，危及生命。至于使神经系统停止活动，发生呼吸停止，就需要有几安培的电流。但交流和直流的情况不一样。交流的安全电流是10mA，而直流的是5mA，若交流频率高达1MHz时，人体甚至可安全地承受3000mA的电流。再者各人对电流的敏感程度也不同，上述只是平均数值。,21,(3)电流密度：电流密度即垂直通过单位面积的电流强度。就一定量的电流强度来说，通过的面积越大，则作用越小；反之若该电流集中于较小面积，则其作用甚至可以破坏组织。电疗时到底应用多大的电流密度以病人的舒适感受为准。直流电大约是每6.5cm2约12mA，低频交流电高一些，高频电流可高达75100mA，这种
10、显著的差别说明了为什么多用高频电流发热，而不用直流或低频电源。,22,当两极中有一个很小时，则主要作用将在该电极下发生，叫有效电极，在外科中的电针和电刀就是这样一种电极，此时该电极下的电流大大超过组织的忍受限度，而使组织受到破坏。,23,(4)人体电阻：人体电阻最主要的是皮肤，而皮肤的干湿又对其电阻有很大影响。如在干燥情况下，皮肤电阻可大到 6105，而潮湿时可小到只有 1000。若用干燥手掌摸3600V的高压线，而脚站在地上，这时人体被用来闭合电路，就有电流流过人体，其电流强度为6mA，人将受到轻微的电击。但人若在沐浴时用手摸漏电的电器，尽管其电压只有220V，而由于人体电阻只有1000，流
11、过人体的电流就大于220mA，人体这种触电多半是无法挽救的。,24,(5)电流途径：电流经过人体的通道也非常关键。若电路上没有脑、心、肺等重要器官，则危险性较小。有人曾用动物做过实验，让220V、50Hz的电流由前脚进后脚出，此时动物心脏处在电路中，动物死亡；若电流从一只后脚进，从另一只后脚出，则危险性较小。,25,还应指出，交流电和直流电在通过人体时不一定走通电两极间的最短路线，而是沿其间的血管和淋巴管流动。直流电总是沿电阻小的路径流动，而对高频电流而言，只要电阻不太大，它就会沿着最短路程流动。,26,(7)通电时间：电击时电流流经人体的时间长短也很重要，若时间过长，由于皮肤电阻随时间而下降
12、，因而会增大通过人体的电流。其次，心脏大约每秒收缩一次，其中以心舒张前0.1秒的时间最危险。若通过胸部的电流为25mA，就可引起颤动。若电击时间超过一秒，则这0.1秒当然会包括在电击时间之内，因而就很危险。若电击时间小于0.1秒，而又不在该危险段内，那么，即使电流大到 10A，也不致引起心脏颤动，因此应尽可能缩短电击时间。,27,6.2产生电击的因素,1.仪器故障造成漏电仪器的电源到金属外壳间流过的电流主要由电容泄漏电流和电阻泄漏电流组成电容泄漏电流：由电线之间或电线与金属外壳之间的分布电容所致电阻泄漏电流：传导漏电流。绝缘失效、电容短路等。,28,2.电容耦合造成的漏电任何导体与地之间、用绝
13、缘分开的两个导体之间都可等效为一个电容形成交流通路，从而产生由于电容耦合而造成的漏电。3.外壳未接地或接地不良4.非等电位接地5.皮肤电阻减小,29,6.3电击防护的措施,上面讨论了产生电击的一些原因，为了避免超出安全值的电流通过人体，必须要有良好的防电击措施。以下介绍几种方法。,30,电击防护的着眼点将病人同所用接地物体和所有电流源绝缘开来；把病人所有够得着导电表面都保持在同一电位。,31,电击防护的措施,(1)保护接地保护接地的方法是防止电击的有效措施。这种方法是把仪器进行接地。若将医用仪器的金属外壳等外部容易接触的导体接地，当人接触到金属外壳时，就与人体并联一个接地电阻。,32,设人体电
14、阻约为1k，保护接地电阻约为10，绝缘电阻约为100k。假如无保护接地时，流过人体的电流为1mA，有保护接地时则只有9.9A，接地后电流显著变小。在保护接地的情况下，剩下的990A电流通过接地电阻流向大地。多台仪器，采用等电位接地,33,(2)绝缘保护为了防止医用仪器电击事故的发生，首要的办法是把仪器的电路部分进行绝缘，这样人体就不易接触到电路。具体来说，是用金属的或绝缘物的外壳，将整个仪器覆盖起来。这种绝缘称为基础绝缘。在这种绝缘的基础上再加强一层绝缘的方法，称为辅助绝缘。两种绝缘重合在一起的方法称为双层绝缘。,34,(3)使用安全超低压供电选用特别低的电源电压，即使人体接触到电路，也没有损
15、伤危险。就是基础绝缘老化、损坏，也不会发生危险。在医用仪器上，把浮地的交流电压24V以下、直流电压50V以下的电源，称为医用安全超低压。,35,(4)采用非接地配电系统采用隔离变压器(5)取消人体接地,36,(6)信号隔离：信号隔离器是依靠电磁耦合或光耦合来传送信号的。除此之外，还可以通过绝缘介质等传播信号，如通过电磁波、声波、超声波、机械振动等。,37,6.4电气安全参数测试和试验,影响医用仪器安全性的因素是多种多样的，对各种不同因素的检测十分必要，以下只讨论其中一些比较容易检测的项目的测试方法，如仪器的漏电电流、绝缘电阻、接地线电阻等。,38,1.漏电电流的检测,医用仪器的安全性检测中最重
16、要的检测项目是仪器漏电流的测量(1)测量仪器：它是在量程为100mV，输入阻抗为100k以上的高灵敏度交流电压表的输人端钮之间，接入1k的电阻和0.15f的电容器并联组成的电路。此电路模拟人体对电击反应的频率特性，模拟人体的电阻阻值为1k。测量时将交流电压表的读数除以模拟人体的电阻值就可换算出漏电电流。,39,40,(2)接地泄漏电流：测量接地漏电流时，在保护接地端钮和墙壁接地端钮（大地）之间接入测量仪器进行测量。如果仪器用两孔插座，应将电源插头交换一下进行测量，以改变电源的极性，取二者中较大的数值作为漏电电流。医用仪器常用特殊的三孔插头，测量方法如图(b)所示。以上测量中，如遇到仪器有附加保
17、护接地端钮时，应将它和接地端断开后再测量。,41,42,(3)机壳漏电流：机壳漏电流是在人体能够接触的仪器外壳的金属部分和墙壁接地端钮间流过的电流。测量仪器的一端和墙壁接地端钮连接，另一端和仪器露出的金属部分的某点连接。测量必须在接地线断开和接地线连通两种情况下来进行（一般是将接地线断开时电流数值偏大），而且电源的极性也要变换。,43,2.绝缘电阻的检测,通常测量绝缘电阻值是使用直流绝缘电阻表进行。将测量仪器串在电源红的一端和各测量点之间。应注意在电源插座中拔下电源线插头，然后在插头和仪器连接的情况下进行测量。测量时尽可能改变绝缘电阻表的极性，测量两次。由于测量结果受当时的湿度、温度的影响很大，所以应选择不同时期的环境进行数次测量，以测量到最不理想情况下的绝缘电阻值。,44,45,3.接地线电阻的检测,如果在墙壁插座的接地处发生断线，医用仪器即使接了地也不起作用。因此定期检查墙壁接地端钮是非常必要的。在同一室内几个墙壁接地端钮间的电阻可用图示所示的方法测量。用检测仪表对各端钮作导通测试，如图中就表示了墙壁接地端钮3不起接地作用。另外，医用仪器插头中接地引线是否断路也是不容忽视的问题，必须经常仔细检查。,46,47,THANK YOU！,本章到此结束，谢谢您的光临！,返回本章首页,结束放映,48,祝同学们：考研成功，工作如意！,
