现代医学电子仪器原理与设计8[49P][12.3MB]
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二、电流的生理效应
3.化学效应 人体组织中所有的细胞都浸没在淋巴液、 血液和其他体液中。人体通电后，上述组织液 中的离子将分别向异性电极移动，在电极处形 成新的物质。这些新形成的物质有好多是酸、 碱之类的腐蚀性物质，对皮肤有刺激和损伤作 用。 直流电的化学效应除了电解作用外还有电 泳和电渗现象，这些现象可能改变局部代谢过 程，也可能引起渗透压的变化。
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四、预防电击的措施 (七)辅助绝缘 在基础绝缘的基础上，再加强一层绝缘， 称为辅助绝缘。
33
四、预防电击的措施
(八)医用安全超低压电源 如果电源电压很低，即使人体接触到电路， 也没有损伤的危险，也不怕基础绝缘损坏，这个 电压值一般在25～50V之间。有时把电源放在仪 器内部，和外部毫无联系，即使人体接触仪器外 壳，产生电流的危险也会大大减少。 (九)患者保护 人体接地不良确实是造成触电事故的重要 原因之一，因此去掉或改进人体接地也是保证 安全的常用措施。 34
16
二、影响电击的因素
当频率高于1 MHz时，刺激效应完全消失。 低于50Hz的低频电流刺激效应也减弱。 刺激效应最强的是50～60Hz的交流电，对 人体电击伤害程度最严重。 4.电流途径的影响 电流通过人体的途径也是造成伤害程度的 一个重要因素。如果电流途径中有大脑、心脏 等重要器官，则危害性最大。 5.其他因素的影响
17
三、产生电击的因素
因素： 一是人与电源之间存在两个接触点，形成回路； 二是两点之间存在电位差； 三是电源的电压高至足以产生生理效应。 常见的电击效应有以下几种： (一)接地不良引起的电击
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三、产生电击的因素
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三、产生电击的因素
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三、产生电击的因素
(二)皮肤电阻减小 当人体与带电体接触时，皮肤电阻能限制 流过身体的电流。因此任何减小皮肤电阻的诊 疗措施，都会增加人体的电流，以致使病人更 容易受到电击。 (三)泄漏电流 泄漏电流主要由电容性的位移电流和电阻 性的传导电流组成。电容性泄漏电流的形成是 由于两根电源线间或电源线与金属外壳间存在 分布电容，电线越长，分布电容就越大。
第八章 医用电子仪器的电气安全
医用电子仪器电气安全概述 电击 医用电子仪器的接地 医用电子仪器的安全指标及其测试 医用电子仪器的安全标准
2013年3月14日星期四 1
第一节 医用电子仪器电气安全概述
一、医用电子仪器电气安全的概念 在工程学上没有“不发生危险”的可能， 应当说安全是指“发生危险的概率尽可能小”。 电气安全：把意外电击的危险降低到尽可能 小的程度。 对于医用电子仪器在临床上的应用而言， 安全指的是应用过程中确保对患者和医护人员 不造成危害，即保证人员的安全。另外，广义 而言，医用电子仪器的电气安全还应包括仪器 本身的安全。
21
三、产生电击的因素 电阻性泄漏电流的形成是由于电源线或变 压器一次侧与金属外壳间存在的绝缘电阻造成 的。
22
三、产生电击的因素
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三、产生电击的因素
(四)心脏有导电通路
24
三、产生电击的因素
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三、产生电击的因素
26
四、预防电击的措施 防止电击的基本方法主要有两种：一是 将病人与所有接地物体和所有电源绝缘；二 是把病人所能接触到的导电部分表面都保持 在同一电位。 (一)基础绝缘 把医用电子仪器的电路部分进行绝缘：通 常采用金属和绝缘外壳将整个仪器覆盖起来， 使人接触不到。
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二、影响电击的因素
⑶呼吸麻痹、疼痛和疲劳。较大的电流会引起 呼吸肌的不随意收缩，严重的会引起窒息，肌 肉的不随意强直性收缩和剧烈的神经兴奋会引 起疼痛和疲劳。 ⑷ 心室纤颤。心脏肌肉组织失去同步称为心室 纤颤，它是电击死亡的主要原因。一般人的心 室纤颤电流阈值为75～400mA。 ⑸ 持续心肌收缩。当体外刺激电流大到1～6A 时，整个心脏肌肉收缩，但电流去掉后，心脏 仍能产生正常的节律。
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二、电流的生理效应 人体的体液是包含有多种离子的液体构成 的，是一种比较复杂的特殊电解质，因此人体 本身就是一个良好的导体，当人体成为电路的 一部分时，就有电流通过人体，从而引起生理 效应。 注意：引起生理效应和人体损伤的直接因素是 电流而不是电压。
电流通过人体时，主要以热效应、刺激效 应和化学效应三种方式影响人体组织。
四、预防电击的措施
1.人体小电流接地
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四、预防电击的措施
2.右腿驱动电路
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四、预防电击的措施
3.绝缘接触部分 将连接心脏的触体部分同仪器的其他部分 以及接地点绝缘，并称为绝缘触体部分或称浮 动触体部分。其优点是，可依靠绝缘阻抗限制 电流，特别是限制从外部经过触体部分流入仪 器地线的漏电流。 3.信号隔离 在绝缘部分中，触体部分和其他部分之间进 行了电路绝缘，但还必须能够传送信号，能实 现这个任务的就是信号隔离。
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一、安全指标的含义及其测量方法
机壳漏电流：从仪器外壳的某处通过安全地线 以外导体流入大地的电流。 患者漏电流：从仪器的触体部分通过患者流入 大地的电流。 (二)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 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电阻测试。
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三、人体的导电特性
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三、人体的导电特性 结论：流经人体电流的大小主要取决于皮肤阻 抗的大小，而皮肤阻抗（Zi）又与电流频率、 皮肤条件和接触条件有关。
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三、人体的导电特性
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第二Байду номын сангаас 电击
一、电击的种类 电击：是指超过一定数值的电流通过人体而引 起的各种电伤害，如心室纤颤、心肌收 缩及皮肤烧伤等。 宏电击（强电击） 电击 微电击 (一)宏电击 当电流从人体外经皮肤流进人体内，然后 再流出体外，使人体受到的电击称为宏电击。
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一、医院配电方式
2.兼用方式
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一、医院配电方式
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一、医院配电方式 3保护接地方式
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二、安全接地 医用电子仪器系统中的接地线分为两类： 一类是安全接地，也称为保护接地；一类是 工作接地，即对信号电压设立基准电位。保 护接地地线必须是大地电位，而工作地线的 设计可以是大地，也可以不是。
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二、影响电击的因素
⑹ 烧伤和身体的损伤。过大的电流会由于皮肤 的电阻性发热而烧伤组织，或强迫肌肉收缩， 使肌肉附着从骨上离开。 2.电压的影响 当人体阻抗一定时，通过人体的电流与电 压成正比。 3.频率的影响 电流的生理效应随刺激电流频率而异。 在100Hz以上时，刺激效应随着电流频率 增加而减弱。
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一、电击的种类
(二)微电击 进入人体内在心脏内部所加的电流所引起 的电击叫做微电击。 微电击的安全极限一般是10μA。因此， 凡是直接用于有可能通过心脏电流的医用电 子仪器，其漏电流绝对不能超过10μA，否则 就会造成危险。这类仪器必须定期检测漏电 流。
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二、影响电击的因素
1.电流的影响
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四、预防电击的措施 信号隔离是依靠电磁耦合或光电耦合来传 送信号的。
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第三节 医用电子仪器的接地 一、医院配电方式
根 分别保护接地 载据 接电 地 源 兼用方式 方的 式 负 保护接地 1.分别保护接地 一条相线和中线之间为单相220V交流电 源，相线之间为380V交流电源，使用时中线 接地，负载分别另行接地。
(三)接地线电阻和接地端钮的测试
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二、电气系统的检验
1.插座的检验 插座检验的内容包括：正确的连线、符合要求 的电压、小的接触电阻以及机械弹力四个方面。 2.地线间电压和电阻的检验 任何两个插座地线之间的电压不应超过 20mV，而电阻不应超过0.1Ω。在任一插座地 线和任一病人附近的外露导体表面之间的电 压不应超过0.5V，电阻不应超过0.5Ω。 3.绝缘电源系统的检验
三、多台仪器接地 多台设备并用时，接地方式有三种方法 （图8-20）：(a)分别单独接地；(b)共用一条 接地线；（c）两种方法并用。
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三、多台仪器接地
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第四节 医用电子仪器的安全指标及其测试 国家标准和IEC标准规定了医用电子仪器 常用的安全指标：绝缘电阻、漏电流、接地线 电阻和接地电阻。 一、安全指标的含义及其测量方法 (一)漏电电流的测试 漏电流：指的是通过仪器的绝缘物与仪器功能 无关的电流。一般有接地漏电流、机壳漏电流 和患者漏电流三种。 接地漏电流：从电源的一次侧回路通过绝缘物 流入仪器安全地线的电流。
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二、电流的生理效应
1.热效应 热效应(又称为组织的电阻性发热):当电流通过 人体组织时会产生热量，使组织温度升高，严 重时就会烧伤组织。 低频电与直流电的热效应主要是电阻损耗。 高频电除了电阻损耗外，还有介质损耗。 2.刺激效应 人体通人电流时，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。
⑴ 感觉阈。感觉阈是人所能感受到的最小电 流。但该值因人而异，并且随测试的不同而 不同，一般认为感觉阈在0.5～1mA范围内。 ⑵ 脱开电流。脱开电流的定义是人体通电后， 肌肉能任意缩回的最大电流。当通过人体的电 流大于脱开电流时，被害者的肌肉就不能随意 缩回，特别是手掌部位触及电路时形成所谓 “粘结”，受害者就会丧失自卫能力而继续受 到电击，直至死亡。
在医用电子仪器中安全接地可以分为三 种：即电源接地；保护接地；和等电位接地。
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二、安全接地
1.电源接地 规定：电源侧接地的标准电阻值为10Ω以下。 接地电阻值形成的负载仪器外壳电位称为接触 电位。 2.保护接地 保护接地是为了把漏电流和绝缘失效时的 事故电流安全地流入大地而附加的接地保护。 3.等电位接地 当有接地电流流过时，如果产生的接地电 位与人体电位相等，那么电流就不会流过人 体。 44
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四、预防电击的措施
28
四、预防电击的措施
(二)附加保护
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四、预防电击的措施
(三)保护接地
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四、预防电击的措施
(四)漏电断路器 (五)地线的配电方式
31
四、预防电击的措施
(六)等电位化
等电位化导线（又叫等电位接地线）： 为了得到等电位的导线。 要求离患者2.5m范围内要取得等电位化， 32 这个范围称为患者环境。
二、影响电击的因素
最小感知电流：是指当电流从零增加到刚刚开 始有刺激感时的电流。 人体的电击损伤正比于(I/A)2t。式中，I 为通过接触面的电流；A为接触区的表面积； t为电流作用时间。由此可看出，电流对人体 的损伤程度与电流密度的平方和通电时间成 正比。
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二、影响电击的因素
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二、影响电击的因素
二、电流的生理效应
3.化学效应 人体组织中所有的细胞都浸没在淋巴液、 血液和其他体液中。人体通电后，上述组织液 中的离子将分别向异性电极移动，在电极处形 成新的物质。这些新形成的物质有好多是酸、 碱之类的腐蚀性物质，对皮肤有刺激和损伤作 用。 直流电的化学效应除了电解作用外还有电 泳和电渗现象，这些现象可能改变局部代谢过 程，也可能引起渗透压的变化。
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四、预防电击的措施 (七)辅助绝缘 在基础绝缘的基础上，再加强一层绝缘， 称为辅助绝缘。
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四、预防电击的措施
(八)医用安全超低压电源 如果电源电压很低，即使人体接触到电路， 也没有损伤的危险，也不怕基础绝缘损坏，这个 电压值一般在25～50V之间。有时把电源放在仪 器内部，和外部毫无联系，即使人体接触仪器外 壳，产生电流的危险也会大大减少。 (九)患者保护 人体接地不良确实是造成触电事故的重要 原因之一，因此去掉或改进人体接地也是保证 安全的常用措施。 34
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二、影响电击的因素
当频率高于1 MHz时，刺激效应完全消失。 低于50Hz的低频电流刺激效应也减弱。 刺激效应最强的是50～60Hz的交流电，对 人体电击伤害程度最严重。 4.电流途径的影响 电流通过人体的途径也是造成伤害程度的 一个重要因素。如果电流途径中有大脑、心脏 等重要器官，则危害性最大。 5.其他因素的影响
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三、产生电击的因素
因素： 一是人与电源之间存在两个接触点，形成回路； 二是两点之间存在电位差； 三是电源的电压高至足以产生生理效应。 常见的电击效应有以下几种： (一)接地不良引起的电击
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三、产生电击的因素
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三、产生电击的因素
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三、产生电击的因素
(二)皮肤电阻减小 当人体与带电体接触时，皮肤电阻能限制 流过身体的电流。因此任何减小皮肤电阻的诊 疗措施，都会增加人体的电流，以致使病人更 容易受到电击。 (三)泄漏电流 泄漏电流主要由电容性的位移电流和电阻 性的传导电流组成。电容性泄漏电流的形成是 由于两根电源线间或电源线与金属外壳间存在 分布电容，电线越长，分布电容就越大。
第八章 医用电子仪器的电气安全
医用电子仪器电气安全概述 电击 医用电子仪器的接地 医用电子仪器的安全指标及其测试 医用电子仪器的安全标准
2013年3月14日星期四 1
第一节 医用电子仪器电气安全概述
一、医用电子仪器电气安全的概念 在工程学上没有“不发生危险”的可能， 应当说安全是指“发生危险的概率尽可能小”。 电气安全：把意外电击的危险降低到尽可能 小的程度。 对于医用电子仪器在临床上的应用而言， 安全指的是应用过程中确保对患者和医护人员 不造成危害，即保证人员的安全。另外，广义 而言，医用电子仪器的电气安全还应包括仪器 本身的安全。
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三、产生电击的因素 电阻性泄漏电流的形成是由于电源线或变 压器一次侧与金属外壳间存在的绝缘电阻造成 的。
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三、产生电击的因素
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三、产生电击的因素
(四)心脏有导电通路
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三、产生电击的因素
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三、产生电击的因素
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四、预防电击的措施 防止电击的基本方法主要有两种：一是 将病人与所有接地物体和所有电源绝缘；二 是把病人所能接触到的导电部分表面都保持 在同一电位。 (一)基础绝缘 把医用电子仪器的电路部分进行绝缘：通 常采用金属和绝缘外壳将整个仪器覆盖起来， 使人接触不到。
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二、影响电击的因素
⑶呼吸麻痹、疼痛和疲劳。较大的电流会引起 呼吸肌的不随意收缩，严重的会引起窒息，肌 肉的不随意强直性收缩和剧烈的神经兴奋会引 起疼痛和疲劳。 ⑷ 心室纤颤。心脏肌肉组织失去同步称为心室 纤颤，它是电击死亡的主要原因。一般人的心 室纤颤电流阈值为75～400mA。 ⑸ 持续心肌收缩。当体外刺激电流大到1～6A 时，整个心脏肌肉收缩，但电流去掉后，心脏 仍能产生正常的节律。
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二、电流的生理效应 人体的体液是包含有多种离子的液体构成 的，是一种比较复杂的特殊电解质，因此人体 本身就是一个良好的导体，当人体成为电路的 一部分时，就有电流通过人体，从而引起生理 效应。 注意：引起生理效应和人体损伤的直接因素是 电流而不是电压。
电流通过人体时，主要以热效应、刺激效 应和化学效应三种方式影响人体组织。
四、预防电击的措施
1.人体小电流接地
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四、预防电击的措施
2.右腿驱动电路
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四、预防电击的措施
3.绝缘接触部分 将连接心脏的触体部分同仪器的其他部分 以及接地点绝缘，并称为绝缘触体部分或称浮 动触体部分。其优点是，可依靠绝缘阻抗限制 电流，特别是限制从外部经过触体部分流入仪 器地线的漏电流。 3.信号隔离 在绝缘部分中，触体部分和其他部分之间进 行了电路绝缘，但还必须能够传送信号，能实 现这个任务的就是信号隔离。
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一、安全指标的含义及其测量方法
机壳漏电流：从仪器外壳的某处通过安全地线 以外导体流入大地的电流。 患者漏电流：从仪器的触体部分通过患者流入 大地的电流。 (二)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 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电阻测试。
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三、人体的导电特性
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三、人体的导电特性 结论：流经人体电流的大小主要取决于皮肤阻 抗的大小，而皮肤阻抗（Zi）又与电流频率、 皮肤条件和接触条件有关。
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三、人体的导电特性
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第二Байду номын сангаас 电击
一、电击的种类 电击：是指超过一定数值的电流通过人体而引 起的各种电伤害，如心室纤颤、心肌收 缩及皮肤烧伤等。 宏电击（强电击） 电击 微电击 (一)宏电击 当电流从人体外经皮肤流进人体内，然后 再流出体外，使人体受到的电击称为宏电击。
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一、医院配电方式
2.兼用方式
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一、医院配电方式
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一、医院配电方式 3保护接地方式
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二、安全接地 医用电子仪器系统中的接地线分为两类： 一类是安全接地，也称为保护接地；一类是 工作接地，即对信号电压设立基准电位。保 护接地地线必须是大地电位，而工作地线的 设计可以是大地，也可以不是。
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二、影响电击的因素
⑹ 烧伤和身体的损伤。过大的电流会由于皮肤 的电阻性发热而烧伤组织，或强迫肌肉收缩， 使肌肉附着从骨上离开。 2.电压的影响 当人体阻抗一定时，通过人体的电流与电 压成正比。 3.频率的影响 电流的生理效应随刺激电流频率而异。 在100Hz以上时，刺激效应随着电流频率 增加而减弱。
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一、电击的种类
(二)微电击 进入人体内在心脏内部所加的电流所引起 的电击叫做微电击。 微电击的安全极限一般是10μA。因此， 凡是直接用于有可能通过心脏电流的医用电 子仪器，其漏电流绝对不能超过10μA，否则 就会造成危险。这类仪器必须定期检测漏电 流。
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二、影响电击的因素
1.电流的影响
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四、预防电击的措施 信号隔离是依靠电磁耦合或光电耦合来传 送信号的。
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第三节 医用电子仪器的接地 一、医院配电方式
根 分别保护接地 载据 接电 地 源 兼用方式 方的 式 负 保护接地 1.分别保护接地 一条相线和中线之间为单相220V交流电 源，相线之间为380V交流电源，使用时中线 接地，负载分别另行接地。
(三)接地线电阻和接地端钮的测试
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二、电气系统的检验
1.插座的检验 插座检验的内容包括：正确的连线、符合要求 的电压、小的接触电阻以及机械弹力四个方面。 2.地线间电压和电阻的检验 任何两个插座地线之间的电压不应超过 20mV，而电阻不应超过0.1Ω。在任一插座地 线和任一病人附近的外露导体表面之间的电 压不应超过0.5V，电阻不应超过0.5Ω。 3.绝缘电源系统的检验
三、多台仪器接地 多台设备并用时，接地方式有三种方法 （图8-20）：(a)分别单独接地；(b)共用一条 接地线；（c）两种方法并用。
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三、多台仪器接地
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第四节 医用电子仪器的安全指标及其测试 国家标准和IEC标准规定了医用电子仪器 常用的安全指标：绝缘电阻、漏电流、接地线 电阻和接地电阻。 一、安全指标的含义及其测量方法 (一)漏电电流的测试 漏电流：指的是通过仪器的绝缘物与仪器功能 无关的电流。一般有接地漏电流、机壳漏电流 和患者漏电流三种。 接地漏电流：从电源的一次侧回路通过绝缘物 流入仪器安全地线的电流。
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二、电流的生理效应
1.热效应 热效应(又称为组织的电阻性发热):当电流通过 人体组织时会产生热量，使组织温度升高，严 重时就会烧伤组织。 低频电与直流电的热效应主要是电阻损耗。 高频电除了电阻损耗外，还有介质损耗。 2.刺激效应 人体通人电流时，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。
⑴ 感觉阈。感觉阈是人所能感受到的最小电 流。但该值因人而异，并且随测试的不同而 不同，一般认为感觉阈在0.5～1mA范围内。 ⑵ 脱开电流。脱开电流的定义是人体通电后， 肌肉能任意缩回的最大电流。当通过人体的电 流大于脱开电流时，被害者的肌肉就不能随意 缩回，特别是手掌部位触及电路时形成所谓 “粘结”，受害者就会丧失自卫能力而继续受 到电击，直至死亡。
在医用电子仪器中安全接地可以分为三 种：即电源接地；保护接地；和等电位接地。
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二、安全接地
1.电源接地 规定：电源侧接地的标准电阻值为10Ω以下。 接地电阻值形成的负载仪器外壳电位称为接触 电位。 2.保护接地 保护接地是为了把漏电流和绝缘失效时的 事故电流安全地流入大地而附加的接地保护。 3.等电位接地 当有接地电流流过时，如果产生的接地电 位与人体电位相等，那么电流就不会流过人 体。 44
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四、预防电击的措施
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四、预防电击的措施
(二)附加保护
29
四、预防电击的措施
(三)保护接地
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四、预防电击的措施
(四)漏电断路器 (五)地线的配电方式
31
四、预防电击的措施
(六)等电位化
等电位化导线（又叫等电位接地线）： 为了得到等电位的导线。 要求离患者2.5m范围内要取得等电位化， 32 这个范围称为患者环境。
二、影响电击的因素
最小感知电流：是指当电流从零增加到刚刚开 始有刺激感时的电流。 人体的电击损伤正比于(I/A)2t。式中，I 为通过接触面的电流；A为接触区的表面积； t为电流作用时间。由此可看出，电流对人体 的损伤程度与电流密度的平方和通电时间成 正比。
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二、影响电击的因素
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二、影响电击的因素