1、第十一章医用仪器干扰的抑第十一章医用仪器干扰的抑制与安全用电制与安全用电11.111.1干扰与抑制干扰与抑制11.211.2屏蔽屏蔽11.311.3安全用电安全用电11.411.4医用电器的安全检测医用电器的安全检测11.1 干扰与抑制干扰与抑制生物电信号一般都比较微弱，并且频生物电信号一般都比较微弱，并且频率较低。因此，测量生物信号的仪器既要率较低。因此，测量生物信号的仪器既要灵敏度高，又要有较强的抗干扰能力，才灵敏度高，又要有较强的抗干扰能力，才能保证信号不受干扰地放大，以便测量和能保证信号不受干扰地放大，以便测量和记录。记录。干扰按耦合方式可分为：磁场干扰、干扰按耦合方式可分为：磁场干扰
2、、电场干扰、高频电磁干扰、公共阻抗耦合电场干扰、高频电磁干扰、公共阻抗耦合和电流耦合的干扰。和电流耦合的干扰。干扰的抑制：抗干扰技术有序多种方法，如屏蔽、接地和合理利用相关电路，其中屏蔽和接地是抑制电磁干扰的有效方法。干干扰扰磁场干扰磁场干扰:电流通过导体，就会产生磁场。电场干扰电场干扰:任何电介质在电场的作用下都会产生一定产生一定电动势。就形成电场干扰。电动势。就形成电场干扰。抑制的方法抑制的方法:限制电极引线的环路面积。最有效的的限制电极引线的环路面积。最有效的的方法是屏蔽。方法是屏蔽。抑制的方法：高共模抑制比的放大器，电源线与测量电极导线屏蔽，设置屏蔽室。干干扰扰高频电磁干扰：高频电磁干
3、扰：空中大量的电磁对生物体、测量仪器、电源形成的干扰。干扰小采用电容旁路方法、电源滤波方法、电磁屏蔽方法。公共阻抗耦合干扰：公共阻抗耦合干扰：电源电源“地地”，仪器实际地。，仪器实际地。漏电流耦合干扰：漏电流耦合干扰：电流通过导电流通过导线，就会产线，就会产生磁场。磁生磁场。磁场内任何导场内任何导电环路都会电环路都会产生磁感应产生磁感应电动势。电动势。电极引线电极引线引线环路引线环路一、磁场干扰一、磁场干扰限制电极引线限制电极引线的环路面积。的环路面积。可以把所有的可以把所有的电极引线在人电极引线在人体表面绞合起，体表面绞合起，并使引线紧沿并使引线紧沿人体引出。人体引出。二、电场干扰二、电场干
4、扰电场中的任何导电介质都会在电场作用下感应出一定电位。当电介质中任何两点之间存在着电位差时，就会产生电场干扰。电场干扰比磁场干扰更大量地存在，即使电路中不存在电流流过，电场干扰仍然存在。主要通过感应和分布电容耦合而形成的，最后进行测量仪器中，其中50Hz市电经分布电容耦合而形成的干扰最为严重和常见。方法：采用高共模抑制比的放大器；电源线和信号线屏蔽；设置屏蔽室等方法。三、高频电磁场干扰三、高频电磁场干扰常见的高频电磁干扰：电台干扰；工业干扰信号；天电干扰等。引入方式：电极引线；电源引线。抑制方法：1.当干扰不大时，使用旁路电容；2.高频滤波器；3.对电源线引入的干扰，可采用低通滤波器或旁路电容
5、器。4.采用电磁屏蔽措施。四、仪器接地点不正确而引起的干扰四、仪器接地点不正确而引起的干扰单点接地方式与多点接方式适用于低频情况下适用于高频情况下五、仪器之间连接不正确而引起的干扰五、仪器之间连接不正确而引起的干扰解决方法：只留一台仪器的电源插头接地，拔去其它仪器上的地线插头，即切断地电流流通的回路。仪器外壳引起的干扰信号被引入到显示器中公共端不正确引起内部干扰发生相互影响解决办法是把公共端连接在一起，以及在电源变压器原、副边间加一屏蔽层并接地。11.2屏蔽 抗干扰技术有很多方式，如屏蔽、接地、合理利用相关电路等，其中屏蔽与接地是抑制电磁场干扰的有效方法。一、电场屏蔽 静电感应原理：将一个不带
6、电的物体靠近一个带电的物体，原来不带电的物体就会感应电荷，对外界就表现出了电性。静电感应干扰示意原理图静电感应干扰示意原理图A是放大器的输入引线，B是带有交变电势的导线。那么B将在附近产生交变电场，此电场将使A产生感应电动势，与信号一起叠加后被输入到放大器的输入端，影响了被测信号的检测。静电平衡原理抑制外电场的干扰屏蔽罩内部被保护的仪器二 磁场屏蔽1.磁场屏蔽原理：就是利用高饱和度的铁磁性材料来包容特定容积内的磁力线，它不仅可以防止外部铁磁性物质对磁体内部磁场均匀性的影响，同时又能大大削减屏蔽外部杂散磁场的分布。2.磁屏蔽的分类房屋屏蔽：对整个房屋进行全屏蔽；定向屏蔽：只对某一个方向的磁场进行
7、屏蔽；自屏蔽：是指仅对自身进行屏蔽；3.磁屏蔽材料3.磁屏蔽材料磁屏蔽的效果主要由磁导率大小与其最大饱和磁导率决定。分为二大类：分这高磁导率与低磁导率两大类，分别以镍合金与铁合金为代表。高磁率的镍合金极易饱和，且造价较高。低磁率的铁合金价格低，通过调整屏蔽体的厚度也能达到较好的效果。现在被大量采用。三、高频电磁场的屏蔽 电磁波本质上是交变的电场和磁场。当检测仪器处于较强的电磁波辐射的环境中（如附近有电台、高频理疗机等），仪器就会受到高频电磁场的干扰。电磁场可分为近场区与远场区。在近场区中场的特性主要取决于场源的阻抗，若场源为大电流、低电压，则场的主要分量为磁场；若场源为高电压，则场的特性主要分
8、量为电场。在远场区中，场的特性主要取决于传播电磁波的介质，在空气中，同时存在交变的电场与磁场。防止办法：根据前述的电场与磁场方法处理，采用低电阻率的金属材料、制成罩壳加以屏蔽。四、屏蔽室与屏蔽线五、放射线的屏蔽1.放射线的作用：2.屏蔽防护 实际就是在辐射源与人体之间设置能吸收辐射的屏蔽物，以减小辐射对人体的照射剂量。对X、射线的防护主要采用一些较高原子序数的材料制成屏蔽物；如混凝土、铸铁、铅或具有一定铅当量的复合材料。对于射线，一般采用低原子序数材料屏蔽；如铝、玻璃等。对于中子，常用水、石蜡、硼或含硼塑料板等轻质材料作屏蔽。方式类型；固定式、移动式等，如防护墙、地板、天棚；容器、手套、防护屏
9、风等。11.3安全用电 本节就电流对人体的作用、发生电击的原因和防止电击的措施作为简略的介绍，以引起使用医用仪器的医务工作者的注意。一、人体导电 人体的构成：细胞都浸在体液、淋巴液中；而组织液是含有水、蛋白质、纤维蛋和盐等的溶液，从这一点上看，人体是一个非常复杂的电解质导电。电流对人体的作用：热效应、化学效应两大类。人体电阻：对于直流电与低频交流电，人体电阻主要是皮肤电阻，它比其它部分电阻大得多，因此可认为是全身电阻。1.皮肤电阻 皮肤的组成：最外层是表皮，包括绝缘的角质层（没有血管，只有汗腺）；下一层是真皮，其中有大量血管。皮肤的电阻率：对于直流电，在有角质层时，电阻率高达几十万cm，没有角
10、质层时为8001000cm，没有皮肤时为600800cm，可见皮肤电阻又主要决定于角质层。还要注意的是，在人体不同部位，角质层的厚度与汗腺的分布是不同的。皮肤充血和水肿能显著地提高其导电性。电流的强度与形式对皮肤电阻的影响：低频时，皮肤会发生极化现象；而高频时无极化现象。其它影响因素：热刺激、机械与化学刺激等。总之，只要对皮肤有刺激就可改变皮肤电阻。2.其它组织的导电 通过皮肤后的电阻，主要由组织的含水量和相对密度决定；另外极化也对组织的电导率产生影响，低频电电阻率高，高频电电阻率低。二、电击的类型 1.强电击：指较高的电压加在人体表面两点间，电流通过人体而引起的电击。如一只手接触到电源，电流
11、将从另一只手或脚流出引起的电击。2.弱电击：指不经过皮肤或一端经过皮肤而流进心脏组织内部的电流。如埋植在体内的医用电子器件。微电击极易引起心室颤动，微电击的危害很大，应引起注意。三、电击的因素1.电压：其实电压并不是决定因素，电流才是决定因素，因在电阻一定的情况下，电压越高，电流越大。2.电流种类：当低压时，直流电比交流电安全，但电压很高时，直流电反而危险些。至于交流电中以50Hz最为危险，其它较低些危险性。3.电流强度：12mA时轻微麻痹感；812mA时，肌肉自主收缩。高于22mA时，表皮烧毁，人将无法摆电流。4.电流密度：垂直通过单位面积的电流强度。5.人体电阻：6.人体员路：7.通电时间：四、防止电击的主要措施1.保护接地：是一种有效措施，把仪器外壳等易接触的导体部分接地。2.绝缘保护：把易接触的部分绝缘，防止接触。3.使用安全超低压电源：24V以下电源供电。4.绝缘触体部分：5.信号隔离。11.4医用电器的安全检测 本节主要介绍几种比较容易检测的测试方法，如漏电电流、绝缘电阻、接地电阻等。一、漏电电流的检测1.测量仪器：主要是一台高性能的交流电压表，再配上RC并联电路组成检测电路。RC并联电路模拟人体对电击反应的频率特性。2.接地漏电流3.机壳漏电流二、绝缘电阻的检测三、接地电阻的检测
