醫(yī)用儀器干擾抑制和安全用電專家講座

第九章醫(yī)用儀器干擾抑制

和安全用電

在各種醫(yī)用電子儀器應(yīng)用過程中，會碰到各種來自外部和內(nèi)部無用信號，影響儀器測量結(jié)果，這種現(xiàn)象稱為干擾。為了取得準確生物醫(yī)學信息，怎樣預(yù)防干擾產(chǎn)生并有效地排除各種不穩(wěn)定原因是十分主要。本章主要以生物電測量為基礎(chǔ)，介紹經(jīng)常碰到干擾以及抑制干擾辦法。同時，醫(yī)用儀器用電安全與使用者和病人親密相關(guān)。醫(yī)用儀器干擾抑制和安全用電專家講座第1頁本章主要內(nèi)容干擾與抑制屏蔽

安全用電醫(yī)用電器安全檢測醫(yī)用儀器干擾抑制和安全用電專家講座第2頁干擾與抑制

生物電信號普通都比較微弱且頻率較低。所以，測量生物信號儀器既要靈敏度高，又要有較強抗干擾能力，才能確保信號不受干擾地放大，方便測量和統(tǒng)計。按干擾耦合方式可分成磁場干擾、電場干擾、高頻電磁干擾、公共阻抗耦合和漏電流耦合干擾。

醫(yī)用儀器干擾抑制和安全用電專家講座第3頁1.磁場干擾

電流經(jīng)過導線會產(chǎn)生磁場。有大電流流過儀器將會大量發(fā)射磁能，它大小與導線線圈匝數(shù)、環(huán)線面積及流過電流成正比。磁場內(nèi)任何導電環(huán)路都會接收到磁能。連接儀器和病人引線就可組成磁接收環(huán)，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。如在心電統(tǒng)計時電極引線環(huán)路受磁場影響產(chǎn)生感應(yīng)電動勢是一個差動信號，將與心電信號一起被心電放大器放大，形成對輸出信號干擾。要想抑制磁場對信號干擾，必須限制電極引線環(huán)路面積。如可把全部電極引線在人體表面絞合起來，并使引線緊沿著人體引出。抑制磁場干擾另一個有效方法是采取磁性材料進行磁場屏蔽。醫(yī)用儀器干擾抑制和安全用電專家講座第4頁2.電場干擾

處于電場中任何導電介質(zhì)都會在電場作用下感應(yīng)出一定電位，若兩點之間存在著電位差時，就會產(chǎn)生電場干擾。電場干擾比磁場干擾更大量地存在，即使電路中無電流流過，電場干擾依然存在。如把一臺儀器電源插頭插入50Hz交流電源插座，即使電源開關(guān)沒有接通，電路中沒有電流流過，但假如電源開關(guān)安裝不妥或電源布線不合理，就會成為交流電場干擾源。所以，不使用電子儀器應(yīng)把電源插頭拔下來。在臨床工作中，甚至一些照明設(shè)備也會對醫(yī)用儀器測量造成不良影響。醫(yī)用儀器干擾抑制和安全用電專家講座第5頁在臨床應(yīng)用中，普通對生物信號源測量都需要進行無損傷測量，所以慣用表面電極來引出生物電信號，假如不采取抑制干擾辦法，電場干擾就會耦合到儀器中，因為電路中電阻等不可能絕對一致，使共模干擾信號之差以差模信號形式出現(xiàn)在放大器輸入端，在測量儀器輸出中就會出現(xiàn)干擾信號?？偠灾妶龈蓴_是指空間電場經(jīng)過感應(yīng)和分布參數(shù)經(jīng)過一定路徑進入信號源或測量儀器中形成干擾，其中50Hz市電經(jīng)分布電容耦合而形成干擾最為嚴重和常見。為了抑制電場干擾，能夠在儀器中采取高共模抑制比放大器；將電源線和測量電極導線屏蔽；設(shè)置屏蔽室，把被測者屏蔽等方法。醫(yī)用儀器干擾抑制和安全用電專家講座第6頁3.高頻電磁場干擾

當前無線電應(yīng)用日趨廣泛，各種頻段無線電廣播、電視發(fā)射臺、通訊發(fā)射臺、生物醫(yī)學研究方面應(yīng)用遙測裝置等，使空中電磁波大量增加，日益復(fù)雜。這就給生物醫(yī)學測量工作帶來了更多、更強烈高頻電磁干擾。常見高頻電磁干擾有電臺干擾，即一些無線電發(fā)射設(shè)備所產(chǎn)生干擾；工業(yè)干擾，即由各式各樣電氣設(shè)備開啟、切斷及工作時所輻射高頻干擾所產(chǎn)生。工業(yè)干擾信號頻譜很寬，從較低頻率延伸到幾十甚至幾百兆赫超高頻段；天電干擾是指大氣中各種電騷動所引發(fā)干擾。雷電所產(chǎn)生強大電磁波輻射就是天電干擾一個。醫(yī)用儀器干擾抑制和安全用電專家講座第7頁生物電信號普通由生物醫(yī)學電極與電極引線引出。電極引線作用就像一個接收天線，同時還將高頻電磁場干擾引進測量系統(tǒng)中。如在外科手術(shù)時，在一個身邊有心電監(jiān)護儀病人身上使用電外科手術(shù)器械時，心電監(jiān)示器熒光屏上就會出現(xiàn)干擾，輕者會使心電統(tǒng)計基線產(chǎn)生漂移或統(tǒng)計波形不穩(wěn)定，嚴重時心電信號會完全移出熒光屏外，影響監(jiān)護工作。另外，儀器電源線也像一個很長天線，可引入各種高頻電磁波成份。因為高頻電磁干擾是含有隨機性干擾信號，它能量遍布整個空間，所以它影響是不可忽略。醫(yī)用儀器干擾抑制和安全用電專家講座第8頁生物醫(yī)學測量儀器中慣用以下一些方法抑制高頻電磁干擾：

(1)當干擾幅度不大時，可用高頻旁路電容使干擾入地。旁路電容器高頻特征要好，還要含有足夠高耐壓性能，以使脈沖式干擾入地。(2)用高頻濾波器抑制高頻干擾。當調(diào)諧頻率等于高頻干擾頻率時，就能夠起到抑制高頻干擾信號作用。當然，也能夠使用有源器件作高頻有源濾波電路，效果更加好。醫(yī)用儀器干擾抑制和安全用電專家講座第9頁

(3)對電源線引入高頻干擾，可在電源變壓器初級側(cè)加低通濾波器或旁路電容器，使高頻干擾入地。為使抑制干擾效果更加好，在整流電路及直流輸出端也要接高頻旁路電容。(4)采取電磁屏蔽辦法。當檢測微小生理信號時，對外來電磁波干擾或電磁輻射普通采取電磁屏蔽辦法。用鋼或鋁良導體將需要屏蔽電路或儀器和被測體在內(nèi)每一個測量設(shè)備都嚴密地包圍起來，并要將屏蔽罩可靠接地。電磁屏蔽與干擾信號頻率關(guān)系很大，干擾信號頻率越高，對屏蔽嚴密性要求也就越高。醫(yī)用儀器干擾抑制和安全用電專家講座第10頁4.儀器接地不正確引發(fā)干擾

醫(yī)用儀器為了消除干擾和使用安全，通常都要接地。接地就是把儀器外殼用導線與大地連通。儀器電路中有一個參考電位點，稱為電路“地”電位點，假如這個參考電位點不與大地連通，這點是“浮地”，如埋藏式心電起搏器和測量心電用心腔內(nèi)接測量儀器普通都采取浮地方式而并非有真正接地點。只有參考電位點與儀器原外殼連接而且連通大地才是真正接地，這時參考電位為零電位。當儀器接地點不正確時，就會產(chǎn)生干擾。

醫(yī)用儀器干擾抑制和安全用電專家講座第11頁

在低頻情況下，儀器內(nèi)部相互連接各個系統(tǒng)只能有一個接地點，稱為單點接地。在系統(tǒng)中，相隔較遠各部分地線必須聚集在一起，接在同一個接地裝置上，接地線要盡可能短，其電阻率也應(yīng)盡可能小。在低頻情況下，浮地接地標準上也能夠是單點接地。醫(yī)用儀器干擾抑制和安全用電專家講座第12頁但在高頻情況下，單點接地是不宜采取。因為這種接地方式連線太多，線與線之間及電路各元件之間分布電容增大，高頻干擾信號將經(jīng)過電容耦合而混人測量信號之中。所以，在處理高頻信號時，不但連線排列、元件位置布局要考究，接地方式也應(yīng)采取多點接地。

醫(yī)用儀器干擾抑制和安全用電專家講座第13頁5.儀器間連接不正確引發(fā)干擾

儀器連接都會造成上述地線干擾。如當同時監(jiān)護病人心電、脈搏、血壓等信號時，所用各臺儀器均由220V、50Hz市電供電，而每臺儀器底板都經(jīng)過三芯插頭地線接地，儀器接地端又需連接在一地，于是就可能組成接地回路，引進干擾。這種情況下正確接地方法，應(yīng)該只留一臺儀器電源插頭接地，拔去其它儀器上地線插頭，即切斷地電流流通回路，才能消除干擾。醫(yī)用儀器干擾抑制和安全用電專家講座第14頁當使用遠距離監(jiān)護儀時，測量人體生理信號檢測器或前置級常與主機相距幾十米，它們與地之間就可能存在著很高電位差，這個干擾電壓若不加以排除極難測量真實信號，甚至會破壞測量儀器。另外，每臺醫(yī)用電子儀器輸入和輸出公共端大都連接到它們機殼上，機殼面積較大，極易受到外界電磁場影響。儀器公共端連接不正確還將使儀器內(nèi)部干擾發(fā)生相互影響。可見，醫(yī)用儀器干擾在很大程度上與儀器問連接和接地相關(guān)，應(yīng)合理連接信號線、各種地線和電源線。醫(yī)用儀器干擾抑制和安全用電專家講座第15頁屏蔽

抗干擾技術(shù)有很各種方式，如屏蔽、接地、合理利用相關(guān)電路等。其中屏蔽和接地是抑制電磁場干擾有效方法。醫(yī)用儀器干擾抑制和安全用電專家講座第16頁1.電場屏蔽

假如將一個帶電荷物體靠近另一個不帶電荷物體，不帶電荷物體靠近帶電荷物體一端會出現(xiàn)相反電荷，這就是靜電感應(yīng)現(xiàn)象。在一個放大器輸入端引線A附近，假如有一根帶著交變電勢導線B，那么，這個交變電勢將使引線A感應(yīng)起一個變動電勢。這個變動電勢與被測信號混合一起進入放大器，將影響被測信號真實性。醫(yī)用儀器干擾抑制和安全用電專家講座第17頁

電場感應(yīng)產(chǎn)生干擾能夠利用靜電平衡原理來加以抑制。一個金屬導體處于外電場E0中時，感應(yīng)電荷產(chǎn)生內(nèi)電場Ei很快就會到達和E0相等量值，而方向是相反。所以，導體內(nèi)部合電場Et處處為零，這就是靜電平衡狀態(tài)。假如外電場發(fā)生改變，表面電荷馬上重新分布，使導體內(nèi)部合電場仍保持處處為零。醫(yī)用儀器干擾抑制和安全用電專家講座第18頁

利用這一原理，將金屬體內(nèi)部挖空成一個空腔，若把輸入引線A或儀器放在空腔內(nèi)部，它們就不會受到外電場影響。這種現(xiàn)象稱為電場屏蔽，導體殼稱為屏蔽罩。實際上，屏蔽罩并不用整塊金屬挖空制造，而是用金屬板或金屬線網(wǎng)組成。醫(yī)用儀器干擾抑制和安全用電專家講座第19頁2.磁場屏蔽

為了對磁場屏蔽有更直觀了解，這部分以影像設(shè)備中磁共振成像系統(tǒng)為例，討論它們磁屏蔽作用。磁體是磁共振成像系統(tǒng)主要組成部分。不論是超導磁體、還是永磁體或常導磁體，其作用都是為MRI設(shè)備提供靜磁場B0。但因為它磁力線將向空間各個方向散布，即形成所謂雜散磁場，有可能干擾周圍環(huán)境中那些磁敏感性強設(shè)備，使其不能正常工作。另首先，磁體周圍環(huán)境改變也會影響磁場均勻程度。由此可見，在磁共振成像系統(tǒng)中，磁場與環(huán)境相互影響是一個不容忽略問題。當前，廣泛采取屏蔽方法來處理。醫(yī)用儀器干擾抑制和安全用電專家講座第20頁(1)磁場屏蔽所謂磁場屏蔽（簡稱磁屏蔽）就是用高飽和度鐵磁性材料來包容特定容積內(nèi)磁力線。它不但可預(yù)防外部鐵磁性物質(zhì)對磁體內(nèi)部磁場均勻性影響，同時又能大大削減磁屏蔽外部雜散磁場分布。應(yīng)該指出是，用軟磁材料制做罩殼（稱為屏蔽體）對磁場屏蔽效果遠不如金屬導體殼對靜電屏蔽效果好。

醫(yī)用儀器干擾抑制和安全用電專家講座第21頁(2)磁屏蔽分類

從廣義上來說，MRI系統(tǒng)磁屏蔽可分為有源和無源兩種。有源屏蔽是指由一個線圈或線圈系統(tǒng)組成磁屏蔽。儀器磁體線圈中通以正向電流，以產(chǎn)生所需工作磁場。屏蔽線圈中則通以反向電流，以產(chǎn)生反向磁場來抵消工作磁場雜散磁場，從而到達屏蔽目標。假如線圈排列合理或電流控制準確，屏蔽線圈所產(chǎn)生磁場就有可能抵消雜散磁場。無源屏蔽使用鐵磁性屏蔽體，即上面所說軟磁材料罩殼，因不使用電流源而得名。依據(jù)屏蔽范圍不一樣，無源磁屏蔽可分為下述三種：醫(yī)用儀器干擾抑制和安全用電專家講座第22頁

a.房屋屏蔽：即在磁體室四面墻壁、地基和天花板等六面均鑲?cè)?～8mm厚鋼板，組成封閉磁屏蔽間。這種屏蔽體用材常達數(shù)十噸甚至上百噸，價格昂貴。

b.定向屏蔽：假如雜散磁場分布僅在某個方向超出了要求程度，則可只在對應(yīng)方向墻壁中安裝屏蔽物，形成雜散磁場定向屏蔽。這種方法尤其適合用于MRI室和CT室共用一建筑物情形。醫(yī)用儀器干擾抑制和安全用電專家講座第23頁

c.自屏蔽：自屏蔽是指僅在磁體周圍安裝鐵磁材料屏蔽體屏蔽方法。用這種方法能夠得到非常理想屏蔽效果。假如再在屋頂加裝定向屏蔽，則它有可能使主磁場完全限制在普通建筑物樓層高度之內(nèi)。全身MRI系統(tǒng)磁體自屏蔽能夠有板式、圓柱式、主柱式及圓頂罩式等各種結(jié)構(gòu)形式。各種結(jié)構(gòu)設(shè)計都應(yīng)以主磁場均勻性不受影響或少受影響為目標。自屏蔽缺點是其屏蔽體重量往往多達數(shù)十噸。不過，它對外界磁干擾屏蔽現(xiàn)有效又方便。醫(yī)用儀器干擾抑制和安全用電專家講座第24頁

3.高頻電磁場屏蔽

當LC回路發(fā)生電磁振蕩時，在它周圍空間中激發(fā)起交變磁場和電場，并以波形式向外傳輸，這就是電磁波。所以電磁波實質(zhì)上是交變電場和磁場。當檢測儀器處于較強電磁波輻射環(huán)境中（如附近有電臺、高頻理療機等），儀器就會受到高頻電磁場干擾。電磁場中，依據(jù)距電磁振源距離大小將電磁場分為近場和遠場，其中近場特征主要取決于場源阻抗。假如場源為大電流、低電壓體（即低阻抗源），則場主要分量為磁場；醫(yī)用儀器干擾抑制和安全用電專家講座第25頁假如場源為小電流、高電壓（即高頻電源），則場主要分量為電場。遠場特征主要取決于傳輸電磁波介質(zhì)，在空氣中是同時存在交變電場和磁場。為預(yù)防電磁波干擾，普通也依據(jù)前面所說磁場和電場屏蔽原理，采取低電阻率金屬材料制成罩殼加以屏蔽。醫(yī)用儀器干擾抑制和安全用電專家講座第26頁4.醫(yī)用屏蔽室

在臨床及科研中被檢測信號都是非常微弱，如不對外界電磁干擾進行屏蔽，將無法工作。為此需建立一個良好屏蔽室。屏蔽室所需要屏蔽效能視用途而異。普通將干擾衰減到100dB左右屏蔽效能就能夠滿足大多數(shù)情況要求。若屏蔽室用0.3mm厚銅皮完全包起來，再設(shè)置一個高頻濾波器來濾除由50Hz電源引發(fā)泄漏，則普通能夠取得100dB數(shù)量級屏蔽效能。

醫(yī)用儀器干擾抑制和安全用電專家講座第27頁因為屏蔽室內(nèi)有患者或試驗動物及操作人員，如用鋼皮包裹，通風和采光將需高要求，非但不方便，也增加造價。所以通常都用鋼絲網(wǎng)或鐵絲網(wǎng)制造。金屬絲網(wǎng)屏蔽效能比銅板差得多，采取單層只能取得40～50dB屏蔽效能。所以，普通采取雙層金屬絲網(wǎng)：一層銅絲網(wǎng)，一層鍍錫鐵絲網(wǎng)，二層間距約10cm，絲網(wǎng)簾線間距約為1.5mm。另外，在門與屏蔽壁之間需裝有磷青銅彈簧片來屏蔽門縫干擾波泄漏進去；整個屏蔽室還要用銅帶焊接一圈，終端焊接在總地線上。注意應(yīng)單點接地，同時不應(yīng)把屏蔽網(wǎng)作為儀器接地點，以免發(fā)生地環(huán)流，減弱屏蔽效能。醫(yī)用儀器干擾抑制和安全用電專家講座第28頁

導線屏蔽：與儀器相關(guān)信號線和各種地線（保護接地線、信號地線、信號源地線、交流電源線）在有些場所下既是干擾波輻射出去發(fā)射天線，也是引進外部干擾接收天線。對于高頻高電平信號線主要是預(yù)防它干擾外界；而對于低電平信號線主要是預(yù)防外界對它干擾，所以要有良好屏蔽和接地。導線屏蔽依據(jù)材料可分為金屬絲編織屏蔽線，中間導線稱為芯線，在其外面包一層金屬絲編織套稱為隔離皮（或屏蔽層），在此兩層間有絕緣材料。醫(yī)用儀器干擾抑制和安全用電專家講座第29頁

5.放射線屏蔽

(1)放射線作用放射線在影像設(shè)備中應(yīng)用很廣泛。放射線是短波長電磁波，在醫(yī)療上不但是X射線，而且應(yīng)用著更寬范圍波長和能量放射線。表示放射線吸收劑量單位用戈瑞（Gy）。短時間大劑量放射性照射產(chǎn)生危害情況以下：局部受放射線照射時，依其部位有很大不一樣。皮膚在2Gy以下幾乎不受影響，大于2Gy時發(fā)生脫毛和紅斑，在16Gy以上時出現(xiàn)水泡和潰瘍，此種情況和燒傷相同。醫(yī)用儀器干擾抑制和安全用電專家講座第30頁10克組織用10Gy射線在10cm2面積上照射10秒鐘時，其能量密度為10-2W／cm2。從2Gy左右時就開始對人體臟器有危害。以治療為目標，為使一部分細胞死亡，也有采取大劑量照射，但普通診療時用量極小?？紤]長時間影響時，小劑量放射線連續(xù)照射，會發(fā)生皮膚癌和造血器官損害，嚴重時會轉(zhuǎn)為白血病。這是以X射線操作為職業(yè)醫(yī)療工作者必須注意。

醫(yī)用儀器干擾抑制和安全用電專家講座第31頁(2)屏蔽防護

屏蔽防護是在輻射源與人體之間設(shè)置能吸收輻射屏障物，以降低輻射對人體照射劑量。即使依靠時間防護和距離防護可降低職業(yè)人員個人受照劑量，然而在一些情況下屏蔽防護是更可取防護辦法。防護屏蔽厚度取決于其組成材料種類、輻射類型、放射源活度和對屏蔽后要求到達可接收劑量率等原因。對γ射線和X射線慣用較高原子序數(shù)材料作屏蔽，如用混凝土、鑄鐵、鉛或含有一定鉛當量復(fù)合材料作屏蔽。醫(yī)用儀器干擾抑制和安全用電專家講座第32頁對β射線，尤其對高能β射線慣用低原子序數(shù)材料作屏蔽，如用鋁、有機玻璃等。對中子慣用水、石蠟、硼或含硼塑料板等輕質(zhì)材料作屏蔽。對中子、γ射線混合輻射慣用低原子序數(shù)和高原子序數(shù)材料相間組成多層屏蔽，或用這兩種元素均勻混合材料作屏蔽。屏蔽方式各種多樣，依據(jù)防護要求不一樣，屏蔽物能夠是固定式，也能夠是移動式。屬于固定式有防護墻、地板、天棚、防護門和觀察窗等。屬于移動式有包裝容器、各種結(jié)構(gòu)手套箱、防護屏風和鉛磚以及含鉛橡膠圍裙、手套等。

醫(yī)用儀器干擾抑制和安全用電專家講座第33頁安全用電

伴隨醫(yī)用儀器越來越多應(yīng)用于臨床診療和治療，為了能給病人處理醫(yī)療問題，又必須預(yù)防因儀器使用不妥而造成病人遭受電擊危害，所以，醫(yī)用儀器安全用電辦法是非常主要。本節(jié)介紹電流對人體作用、發(fā)生電擊原因和預(yù)防電擊辦法等。醫(yī)用儀器干擾抑制和安全用電專家講座第34頁1.人體導電

人體由大量組織組成，和其它物質(zhì)一樣或多或少地導電。在組織中全部細胞都浸沒在淋巴液、血液和其它體液中。組織液是含有水、蛋白、纖維蛋白和鹽等溶液，它導電可看作是比較復(fù)雜電解質(zhì)導電。電流經(jīng)過人體對組織主要作用有化學效應(yīng)和熱效應(yīng)兩種，前者由直流電和低頻交流電引發(fā)；后者則是任何形式電流都可引發(fā)，在醫(yī)療中多數(shù)是高頻電流引發(fā)。對于直流和低頻電流，人體電阻主要是皮膚電阻，因為皮膚電阻比身體其余部分電阻大得多，有時能夠把它看成全身電阻。

醫(yī)用儀器干擾抑制和安全用電專家講座第35頁(1)皮膚電阻

皮膚最外層是表皮，包含絕緣角質(zhì)層，其中沒有血管，但有汗腺孔。下一層是真皮，其中有大量血管。試驗證實，在直流電作用下，皮膚有角質(zhì)時，人體電阻率可高達幾十萬Ω·cm，沒有角質(zhì)時為800～1000Ω·cm，沒有皮膚時為600～800Ω·cm，可見皮膚電阻又主要決定于角質(zhì)層。在人體不一樣部位，角質(zhì)層厚度不一樣，大約在0.05～0.2mm之間；但汗腺孔分布也很主要。如盡管手掌心角質(zhì)層比手背厚，但手掌心導電性比手背好，因前者汗腺孔多。腳跟導電性最差，因其角質(zhì)層既厚而汗腺孔又少。另外，皮膚充血和水腫能顯著地提升其導電性。

醫(yī)用儀器干擾抑制和安全用電專家講座第36頁電流強度與形式對皮膚電阻也有很大影響。當直流或低頻交流電經(jīng)過人體時將發(fā)生極化現(xiàn)象而形成反電動勢，以妨礙電流流通。另外，電解產(chǎn)物也會增加電阻；至于高頻電流，因為改變得太快，不會發(fā)生極化現(xiàn)象。一個正常健康人對交直流展現(xiàn)出以下區(qū)分：手臂到手臂間電阻，對直流電是1050Ω，對交流電是250Ω；手臂到腿間電阻，對直流電是1600Ω，對交流電是360Ω，這些數(shù)值說明，人體對交流電所展現(xiàn)電阻比直流電小。對于50Hz、50～100V交流電，當電極接觸很好時，通電相當長時間后，其電阻可由幾千歐姆快速下降為幾百歐姆，就好像一個電容器被擊穿了。醫(yī)用儀器干擾抑制和安全用電專家講座第37頁再者，其它原因也會影響皮膚電阻。如熱刺激汗腺時可引發(fā)發(fā)汗現(xiàn)象，造成皮膚電阻降低。其它機械和化學刺激也能降低皮膚電阻。總之，全部能刺激皮膚原因都會降低其電阻。另外，性別。年紀、皮膚血液循環(huán)狀態(tài)、皮下組織充血、病理過程、神經(jīng)系統(tǒng)活動等也對皮膚電阻有影響。

醫(yī)用儀器干擾抑制和安全用電專家講座第38頁(2)其它組織電阻

電流經(jīng)過皮膚表層后，就碰到電阻遠小于皮膚阻抗組織。全部組織導電率都決定于其含水量和相對密度。含水越多，則離子越多，因而是良導體。如肌肉和腦之所以是最好導體，就是因為它們含水量大。肌肉為72％～75％，腦為68％。腱和腱鞘是不良導體，因其含水量小而密度也較大。最不好導體是脂肪和骨，尤其是骨，而且密度越大越不好。再者，依據(jù)組織內(nèi)離子極化情況可證實各組織電阻率還和電流形式相關(guān)。高頻電電阻率最小，低頻電電阻率次之，直流電電阻率最大。

醫(yī)用儀器干擾抑制和安全用電專家講座第39頁2.電擊類型

電擊是生物體意外受到不適當電流而產(chǎn)生電刺激和電傷害。電擊分為兩大類，一類稱為強電擊，它是由體外經(jīng)皮膚流進體內(nèi)，然后再流出體外電流引發(fā)。另一類是微電擊，它是不經(jīng)過皮膚電阻或者只有一端經(jīng)過皮膚電阻而流進心臟組織內(nèi)部電流引發(fā)。醫(yī)用儀器干擾抑制和安全用電專家講座第40頁(1)強電擊

當較高電壓加在人體表面兩點間，將有電流經(jīng)過人體而引發(fā)電擊。這種外加電壓引發(fā)電擊就是強電擊。如一只手接觸到市電電源或漏電又沒有接地儀器機殼，電流將從手流進，而從另一只手或腳流出。醫(yī)用儀器干擾抑制和安全用電專家講座第41頁(2)微電擊

埋植或插入體內(nèi)醫(yī)用電子器件幾乎都是依靠電進行工作，很輕易發(fā)生電擊危險。尤其是插入心臟內(nèi)部或其附近由導體組成電極和裝滿生理鹽水導管等，它們均是導電物質(zhì)，極易引發(fā)對心臟直接電擊，這種類型電擊稱為微電擊。微電擊誘發(fā)心室顫動是一個最可怕危險，微電擊電流即使在100μA以下，也能誘發(fā)心室顫動。造成微電擊原因是因為體內(nèi)器件本身有漏電流，或與它并用體外醫(yī)用電子儀器有漏電流而引發(fā)，尤其是多個醫(yī)用儀器組合使用，而它們又存在著電聯(lián)絡(luò)時，更要注意發(fā)生微電擊危險。醫(yī)用儀器干擾抑制和安全用電專家講座第42頁3.電擊原因

(1)電壓：在有高壓電地方時常會看到高壓危險警示，人們很輕易誤認為高壓才有危險，其實低壓也有危險。電擊是否會發(fā)生危險決定原因是電流強度。當電阻一定時，電壓越高則電流越大，也就是越危險。但假若電阻很小，盡管電壓低，也可能會產(chǎn)生較大電流，因而依然存在危險。但普通來說，24伏特以下電壓比較安全。醫(yī)用儀器干擾抑制和安全用電專家講座第43頁

(2)電流種類：當電壓較低時，直流電比交流電安全。但電壓高時，直流電反而危險。對于交流電頻率則以50Hz電流為最危險，頻率低或高則危險性相對低。原因是細胞內(nèi)離子將以交流電頻率往復(fù)運動，當交流電頻率為50Hz時，離子運動速度剛好足以使之由細胞一端到另一端往返一次，因之離子此時在細胞內(nèi)所引發(fā)騷動最大，也就是破壞最大。頻率小則往返次數(shù)少，破壞也就??；頻率大，則離子在細胞內(nèi)移動范圍小，破壞也就小，而對于較高頻率（如20kHz以上），電流所引發(fā)離子移動很小，危險性反而降低。醫(yī)用儀器干擾抑制和安全用電專家講座第44頁

(3)電流強度：電流大小是電擊致死主要原因。當電流只有1～2mA時，人有輕微麻痹感。當為8～12mA時，電擊時肌肉自動收縮。當高于22mA時，電源一旦與皮膚接觸，所發(fā)生熱量即將表皮燒毀，結(jié)果電阻變小，電流更大，那時人將無法擺脫電流，除非有他人把電源移去，這種電流叫“凍結(jié)”電流。若有100mA電流從手經(jīng)心臟至腳，就會引發(fā)心臟顫動，危及生命。至于使神經(jīng)系統(tǒng)停頓活動，發(fā)生呼吸停頓，就需要有幾安培電流。但交流和直流情況不一樣。交流安全電流是10mA，而直流是5mA，若交流頻率高達1MHz時，人體甚至可安全地承受3000mA電流。再者各人對電流敏感程度也不一樣，上述只是平均數(shù)值。醫(yī)用儀器干擾抑制和安全用電專家講座第45頁

(4)電流密度：電流對一已知面積作用主要決定于電流密度。電流密度即垂直經(jīng)過單位面積電流強度。就一定量電流強度來說，經(jīng)過面積越大，則作用越??；反之若該電流集中于較小面積，則其作用甚至能夠破壞組織。電療時到底應(yīng)用多大電流密度以病人舒適感受為準。直流電大約是每6.5cm2約1～2mA，低頻交流電高一些，高頻電流可高達75～100mA，這種顯著差異說明了為何多用高頻電流發(fā)燒，而不用直流或低頻電源。醫(yī)用儀器干擾抑制和安全用電專家講座第46頁若所使用兩電極一樣大，則電極下電流密度相等，若一電極面積為另一電極兩倍，則前者電流密度為后者二分之一。至于兩極之間電流密度，因為電流線分散，則密度較小。兩電極越近，電流越集中。若兩電極在身體或四肢同一側(cè)，則皮膚中電流密度最大。兩電極越近電流密度越大，若要得到深部效應(yīng)，則兩電極間距離不應(yīng)小于25cm。當兩極中有一個很小時，則主要作用將在該電極下發(fā)生，叫有效電極，在外科中電針和電刀就是這么一個電極，此時該電極下電流大大超出組織忍受程度，而使組織受到破壞。

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(5)人體電阻：人體電阻最主要是皮膚，而皮膚干濕又對其電阻有很大影響。如在干燥情況下，皮膚電阻可大到6×105，而潮濕時可小到只有1000Ω，若用干燥手掌摸3600V高壓線，而腳站在地上，這時人體被用來閉合電路，就有電流流過人體，其電流強度為6mA，人將受到輕微電擊。但人若在沐浴時用手摸漏電電器，盡管其電壓只有220V，而因為人體電阻只有1000Ω，流過人體電流就大于220mA，人體這種觸電多半是無法挽救。醫(yī)用儀器干擾抑制和安全用電專家講座第48頁

(6)人體電路：電流經(jīng)過人體通道也非常關(guān)鍵。若電路上沒有腦、心、肺等主要器官，則危險性較小。有些人曾用動物做過試驗，讓220V、50Hz電流由前腳進后腳出，此時動物心臟處于電路中，動物死亡；若電流從一只后腳進，從另一只后腳出，則危險性較小。還應(yīng)指出，交流電和直流電在經(jīng)過人體時不一定走通電兩極間最短路線，而是沿其間血管和淋巴管流動。直流電總是沿電阻小路徑流動，而對高頻電流而言，只要電阻不太大，它就會沿著最短旅程流動。

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(7)通電時間：電擊時電流流經(jīng)人體時間長短也很主要，若時間過長，因為皮膚電阻隨時間而下降，因而會增大經(jīng)過人體電流。其次，心臟大約每秒收縮一次，其中以心舒張前0.1秒時間最危險。若經(jīng)過胸部電流為25mA，就可引發(fā)顫動。若電擊時間超出一秒，則這0.1秒當然會包含在電擊時間之內(nèi)，因而就很危險。若電擊時間小于0.1秒，而又不在該危險段內(nèi)，那么，即使電流大到10A，也不致引發(fā)心臟顫動，所以應(yīng)盡可能縮短電擊時間。醫(yī)用儀器干擾抑制和安全用電專家講座第50頁4.預(yù)防電擊主要辦法

上面討論了產(chǎn)生電擊一些原因，為了防止超出安全值電流經(jīng)過人體，必須要有良好防電擊辦法。以下介紹幾個方法。醫(yī)用儀器干擾抑制和安全用電專家講座第51頁

(1)保護接地：保護接地方法是預(yù)防電擊有效辦法。這種方法是把儀器進行接地。若將醫(yī)用儀器金屬外殼等外部輕易接觸導體接地，當人接觸到金屬外殼時，就與人體并聯(lián)一個接地電阻。設(shè)人體電阻約為1kΩ，保護接地電阻約為10Ω，絕緣電阻約為100kΩ。假如無保護接地時，流過人體電流為1mA，有保護接地時則只有9.9μA，接地后電流顯著變小。在保護接地情況下，剩下990μA電流經(jīng)過接地電阻流向大地。

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(2)絕緣保護：為了預(yù)防醫(yī)用儀器電擊事故發(fā)生，首要方法是把儀器電路部分進行絕緣，這么人體就不易接觸到電路。詳細來說，是用金屬或絕緣物外殼，將整個儀器覆蓋起來。這種絕緣稱為基礎(chǔ)絕緣。在這種絕緣基礎(chǔ)上再加強一層絕緣方法，稱為輔助絕緣。兩種絕緣重合在一起方法稱為雙層絕緣。這種類型儀器即使雙層絕緣中任何一個被損壞，另一個絕緣仍可確保安全。醫(yī)用儀器干擾抑制和安全用電專家講座第53頁

(3)使用安全超低壓電源：選取尤其低電源電壓，即使人體接觸到電路，也沒有損傷危險。就是基礎(chǔ)絕緣老化、損壞，也不會發(fā)生危險。在醫(yī)用儀器上，把浮地交流電壓24V以下、直流電壓50V以下電源，稱為醫(yī)用安全超低壓。醫(yī)用儀器干擾抑制和安全用電專家講座第54頁

(4)絕緣觸體部分：所謂觸體部分是指接觸患者身體部分。如心臟導管和埋植體內(nèi)起搏器刺激電極等觸體部分，它們直接接觸心肌和心腔。從這些儀器流出漏電流直接刺激心肌，極易引發(fā)心室顫動。必須把從觸體部分流出漏電流限制在極小范圍之內(nèi)，才不會引發(fā)心室顫動。為了使同時連接多臺醫(yī)用儀器而不引發(fā)心室顫動，需要采取一些方法限制連接到心臟上觸體部分流過電流。為此目標，將連接心臟觸體部分同儀器其它部分和接地點絕緣。這種方法稱為絕緣觸體部分。它優(yōu)點是能夠依靠絕緣阻抗控制漏電流。

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