医用电器设备接地设计初探

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摘 要：本文从电击对人体的影响及防护措施；屏蔽措施及屏蔽接地系；医用计算机工作接地系统；不接地系统配电方式四个方面论述了医用电器设备接地及不接地配电系统的设计要领。

关键词：医用电器、设备接地、屏蔽、屏蔽接地系、配电系统、设计

中图分类号：R197 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2013） 24-0000-02

为了避免在使用医疗电气设备过程中产生意外的漏电事故，设置完善的医用电气设备接地，是确保医、患生命安全的关键。这里就医用电气设备接地保护系统及不接地配电系统设计的个人看法。

一、电击对人体的影响及防护措施

（一）电击对人体的影响：在使用医用电气设备过程中，有可能产生感应电流通过人体皮肤而直接流入人体内的电击及感应电流不经人体皮肤而经医用探针直达心脏的电击。根据IEC―TG64WG 4的报告，人体通过电流造成的危害如图1所示。

电击的危害，由于年龄＼性别及人体当时的状态的差异，危害的程度也不一样。对于一般交流50/60Hz、100V及200V级的电压而言，电击产生危害程度大致如下：致死人命的触电事故，除与通过人体的电流大小有关外，尚与通电时间的长短有关。1mA电流流过人体时，人就会有所感觉。人体内流过5mA以上的电流，会使人感到疼痛。如果通过手掌，①区为无反应区：即人体最小感觉电流为0.5mA以下。②区为有反应区，但无生理危险。③区一般有心室纤维性颤动的可能，但不致于使心脏停止跳动。④区心室纤颤的可能性比较大，并有可能使心脏停止跳动而死亡。⑤区将引起心室纤颤，死亡的危险性极大。电流超过10mA时，会使手掌肌肉强列痉挛，不能轻易摆脱手握的导电体。20mA以上时，在数分钟内会使血压升高，呼吸困难，手掌肌肉激烈收缩，完全不能摆脱手握的导电体，电流流过心脏引起心脏痉挛。若电流超过数十毫安，时间在几秒钟以上时，则心室纤维性颤动，人将在几分钟内死亡，微电击感应电流为35?A时，也会诱发危重病人心室颤动，使心脏停止跳动。因此，在使用医用电气设备时，为防止电击事故，采取相应的接地保护措施是极为重要的。（二）防止电击保护措施：一般医院的触电事故多是由于医用电气设备故障所致，而强、微电击则是由于医用电气设备与外部导体间存在静电电容，加之医用电气设备随着使用时间的推移，设备本身的绝缘水平的下降，因此产生了足够大的泄漏电流，对人体特别是患者构成了危害，在进行医院低压配电系统设计时，为防止强、弱电击对人体的影响，首先应确定其接地形式。目前，一般民用建筑较多地采用TN-S系统，即设置专用接地保护线（PE线），这种系统接地方式是将正常时流过的负荷电流、不平衡电流以及三次谐波电流的零线（N）和起保护作用的PE线分开，使之相互绝缘。因此，在具体做法上，是把一般医用接地端子，医用插座接地端以及一般医用电气设备的外壳等，均连接至PE线上。对于直接将医用探针插入心脏或心脏附近的医用房间以及各科室的重病患者集中室（ICU）冠状动脉患者及心肌梗塞患者集中室（CCU）等场所，为防止微电击的危害，均应采取等电位接地保护措施，并将等电位联的金属导体相互间的电位差限制在10mV以下。等电位联结可以降低人身触电时的接触电压。

二、屏蔽措施及屏蔽接地系

（一）屏蔽的目的及分类：在医院使用的医用电器设备中，特别是高频电疗设备，由于设备产生的高频波对周围有很强的干扰，其辐射形成严重的干扰源，所以其他医用电气设备受其影响，使信号失真而无法正常工作。为防止电磁干扰，确保医用电气设备的正常工作，首先要弄清干扰的侵入（或扩散）途径及干扰的性质。一般情况下，干扰不是径由一个途径而是由多途径侵入（或扩散），电磁干扰的传输途径一般分为通过空间传输的辐射干扰、通过电路传输的导线干扰及复合干扰。因此针对医用电气设备防止电磁干扰不同的要求，必须采取相应的屏蔽措施。屏蔽大体可分两种类型：主动屏蔽和被动屏蔽。主动屏蔽是指干扰源处于内部，即防止干扰波泄漏到外部空间自之屏蔽；被动屏蔽是指干扰源处于外部，即防止干扰波进入屏蔽空间内部。除上述对不同医用电气设备用房做有效的屏蔽以外，还应考虑屏蔽间电源引入线对电磁干扰的传输作用，应增设滤波器，滤波器的设置部位由电磁干扰的侵入（或扩散）途径决定。（二）屏蔽及屏蔽接地的做法：屏蔽间的屏蔽导体，一般采用铜质材料。由于屏蔽间所使用的铜板是用若干张相连接而成的，所以，为防止电磁干扰的泄漏，必须处理好铜板之间的接缝，同时，为防止水管、电线管、空调管金属等以及屏蔽间的泄漏，也应做好相应的电气连接，以提高屏蔽效果。

三、医用计算机工作接地系统

随着计算机技术的发展，在医院较多地采用了与计算机技术相关的设备，并逐步推广使用计算机医疗管理网络，为保证其稳定可靠的工作，防止寄生电容耦合的干扰，保护设备及人身的安全，要求有一个良好的接地系统。

设置医用计算机系统工作接地有两个基本的目的：消除医用计算机设备各电路电流流经一个公共的线阻抗时所产生的噪声电压；避免受磁场和地电位差的影响，即不使其形成回路，如果接地方式处理不好就会形成噪声耦合。

计算机工作接地是数字电路或系统本身的基准电位，但不一定是大地电位。在和计算机技术相关的医用电气设备中，有些设备不需设工作接地。但对于CT、心电图仪等医用设备则有设置工作接地的要求。因此要根据医用计算机设备不同来确定是否需要设置工作接地。

另外，为防止和其他接地系统的相互干扰，应尽量使计算机工作接地极和其他接地系统保持适当距离。接地电阻越低，接地电流越容易流动。计算机工作接地还希尽量减少成为噪声原因的电位变动，所以，接地电阻越小越好。

总之，在医院工程中，一般医疗设备的接地、屏蔽间接地宜采采用共用接地系统；医用计算机工作接地、不接地配电系统的接地均应设置单独的接地系统。随着现代科技的不断进步，大量先进的医用电气设备将会不断引入，对于各类医用设备的接地等方面将会有更高的要求。

参考文献：

[1]航空工业部第四规划设计研究院.工厂配电设计手册[Z].

[2]北京市建筑设计院.低压配电线路保护的暂行规定[Z].