医疗器械的安全保护接地

医疗器械的安全接地保护

随着现代电子技术的迅猛发展,医疗卫生单位的电子类医疗器械日益增多。由于电子线路的多种多样,在安装、调试使用和维护中,十分可靠的接地安全保护尤为重要,是一个值得关注、研究、讨论的课题。目前,一些中、小医院,甚至个别大医院的领导,或搞基建的同志,对器械的“安全接地”理解不深,重视不够。在建造和改造医院设施时,除一些特殊器械如:ＣＴ、Ｂ超、Ｘ线机等贵重机器有专业人员强调接地予以安排外,其余科室中、小器械接地被忽视。还有几种原因使安全接地未能实现:（１）一些机房或病房等室内插座大多数是二线插座,一些使用人员自行将器械设备的三线插头改为二线插头。（２）有些室内虽有三线插座,但其三线插座内的地线或是空着或是与零线短接,没有起到真正的安全接地的保持作用。（３）有的室内三线插座虽然良好,但是因室内同时放有多台机器（如理疗科等）,而各种仪器的插头和容量又各不相同,有二线插头、三线插头,型式上又分大的、小的、圆的、扁的等。一些使用人员为了简便,就将引出线改为双线环绕室内,用了统一插座,供各机使用。如是等等,使得部分器械外壳未曾

浅谈综合医院高层医技病房大楼接地保护系统

发布时间:08-01-24 09:45:29阅读次数:260编辑:灰色银币来源:建筑安全

摘要：介绍了一种集医技设备、手术室、病房于一体的综合医技病房大楼的接地系统构成。

关键词：供电方式局部等电位总等电位联结防雷保护

综合医院医技病房大楼（以下简称为大楼）集医技科室、手术室、病房于一体，其接地系统，既有一般高层建筑接地系统的普遍性，又具有其自身的特殊性，这源于大楼内低压电气设备的特殊性及在大楼内进行医疗治疗过程中的复杂性。因此大楼选择正确的接地保护系统就显得极为重要。本文根据个人对现有有关规范的理解，结合实践中的经验，谈谈自己的一些见解。

电气设备对病人的有害作用，即电击，可分为宏电击和微电击。宏电击电流是从人体外的某一点流入，经过体内，再从另一点流出，特点是电压较高，电流较大，这种电击往往是由设备或供电线路的绝缘损坏等原因造成的，防止宏电击的伤害主要是通过降低接触电压差及快速切断电源回路，可通过接入接地线及漏电保护器来实现；微电击则是由于插入人体内部的电子仪器产生的泄露电流及病人所处的非等电位，其特点是电压较低，电流可能很微小，因此减小泄露电流及局部等电位联结，可有效地克服微电击的影响。

大楼内的场所，按电气设备与人体的接触的状况，可分为以下三类：

0类场所：无需与患者身体接触的电气装置工作的场所。

1类场所：需要与患者体表、体内（不包含以下2类场所）接触的电气装置工作的场所。 2类场所：需要与患者体内（主要指心脏或接近心脏部位）接触以及电源中断危及患者生命的电气装置工作的场所。如手术室、监护病房等场所。

根据以上分组情况，可采取以下供电方式：

1．在2类场所，离手术台或监护病床周边水平距离1.5M、高度2.5M的空间,用于维持病人生命系统的医疗器械或进行进入人体内的外科手术的医疗器械,可通过设置隔离变压器,采用局部医用IT系统供电。

IT系统的保护原理是：IT系统的电源中性点是对地绝缘或经高阻抗接地，而用电设备的金属外壳接地。在发生单相接地时，由于中性点对地绝缘或经高阻抗接地，短路电流较小，在上述局部医用IT系统的供电系统，其二次回路中性点不接地，因而第一次故障电流仅为非故障时电导体的对地电容电流，其幅值极小，可确保第一次接地故障发生后可以不用马上切断回路电源，继续向医疗器械供电，确保用电安全。

研究表明，若通过病人心脏的电流一旦超过５０μＡ，可导致病人心室纤颤而死亡，称作是微电击致死，为此应设

法减少医疗器械的泄露电流，且须严格限制其第一次故障电流。

按ＩＥＣ医用电气设备产品标准，进行心脏手术的医疗器械，其正常泄漏电流不得大于１０μＡ；当发生一个接地故障时，其泄漏电流不得大于５０μＡ。因为人体电阻一般为１ｋΩ，为了确保患者的安全，手术室内电位差正常时应＜１０ｍＶ，单一故障状态应＜５０ｍＶ。

为了减少系统泄露电流，严格限制第一次故障电流，还应采取尽量减少系统容量，提高线路的绝缘等级，减少供电线路长度等措施。同时，每一医用IT供电系统的电源处装设一个绝缘监视器，以便有关人员能实时监察IT供电系统的绝缘状况，当系统的绝缘电阻降低到50ｋΩ时，它便发出报警信号，这样便可利用供电线路发生第二次异相接地故障发生之前及时采取措施、消除隐患。

IT供电系统的隔离变压器还要设置温度和过载监视器，且隔离变压器一次侧和二次侧的回路上是不能安装设过载保护器。

2．0类及1类场所内电气医疗器械、电气设备皆采取TN—S系统供电。所有的插座回路和1类场所的线路末端回路，均安装漏电保护器作附加保护。

TN—S系统保护原理是：采用TN—S的设备，如果发生相线碰壳短路的情况时，短路电流则经零线和接地保护线

的接地极，电源中性点，构成闭合回路，这时回路阻抗很小，短路电流很大，因而较大的短路电流使保护开关跳闸，切断电源回路，达到安全保护的目的。

但是，TN—S只能对用电设备的外壳在带电时起到保护作用，而对相地短路的情况则不能起到保护作用。其原因是：在相地短路时（即设备绝缘破损而发生的单相对地短路，简称对地短路），短路电流要经过设备与地面的自然接触的电阻，流向电源中性点。由于自然接触电阻很大，因而短路电流很小，不足以使保护开关动作，不能切断电源，故障一直存在。

上述问题，可以通过安装剩余漏电保护器而得到解决。如果上述发生故障的回路安装了漏电保护器，则当短路电流大于漏电保护器的额定动作电流I△n时，漏电保护器动作，从而切断电源，切断故障。

按《民用电气设计规范》14.3.11条规定：医疗电气设备的RCD额定动作电流I△n为6mA，笔者认为对医疗设备一概按6mA作为RCD的保护电流不太准确。在正常环境下，从人体皮肤流入人体的电流在30mA以下时，人体是安全的。因此，IEC标准规定低压移动设备和插座等未端回路RCD的额定动作电流I△n为30mA。对于直接接触病人身体的医疗设备，应按照规范的规定将漏电动作电流设定为6mA，并且动作时间t≤0.1S；而对于由医护人员操作，不直接接触病人

身体的医疗设备，可按照IEC对低压移动设备的要求，选择RCD的额定动作电流为30mA，动作时间t＜0.5S,这样既可确保病人的安全，也可避免因选定的RCD额定动作电流太小而出现RCD经常动作的缺陷。

TN—S系统中保护线和中性线是分开的，正常时PE线不通过负荷电流，故与PE线相连的电气设备金属外壳在正常时是不带电，这对于抗电击能力相对较低的病人来说就显得相当重要。

3．为了进一步减小1类和2类场所内手术室、放射机房、监护病房、功能检查室、带浴室的卫生间等场所的电位差，应在以上场所实施局部等电位联结，将该场所内高度在2.5M以下的部分金属物都纳入局部等电位联结。

需要说明的是, IT系统和TN-S系统要共用同一个保护接地的接地装置，切勿另打单独的接地极，引入另一PE线给手术室内电气设备进行接地，以防止2个接地装置间可能存在的电位差对人身安全造成威胁。

医院的精密医疗设备一般对接地有较高的要求，因而有些医疗设备尤其是从国外进口设备的厂家经常提出其设备的接地、医疗场所的等电位要单独设置，且要求与建筑物的防雷接地、其它设备的保护接地绝缘。但以上做法存在以下问题：

1．由于场地等原因，单独设置的接地极若不能完全与

建筑物的金属及大地绝缘，一旦绝缘到破坏，医用等电位与电力系统的保护接地则可能不是一个电位，此时，患者的周围如果存在这样两个电位，就会有触电的危险。2．防雷保护装置受雷击时，在接闪器、引下线和接地体上会产生很高的电位，当防雷保护装置与建筑物内部设备，线路和其它金属管线的距离太近时，它们之间会产生感应电压的现象，这称为雷电反击。为了防止建筑物出现雷电反击现象的发生，整个建筑物应做总电位联结。其做法是将防雷装置，配电系统的接地干线(PE干线)，建筑物内的金属结构，管道在总配电箱近旁的铜排(接地母线)上互相联通（作为总接地端子）使整个建筑物内的金属体互相导通，这样建筑物就近似成为一个等电位的法拉第笼，使建筑物内可能出现的电位差大大降低。同时，为防止引下线高电压对建筑物的反击，还须在防雷引下线的适当位置，视外墙的屏蔽程度，与墙内的钢筋作等电位联结。

建筑物做总等电位联结后，基础内的金属物及金属管道还能起到接地极的作用。这此地下金属物体数量多、分布面广，其接地电阻较小，且这些自然接地极受水泥保护，不会受到土壤的腐蚀，所以作总等电位联结后大楼一般不用另打接地极，也不需人员维护。

3.目前我国与国际上防雷接地的规范是除爆炸危险场所外均为利用建筑物金属体作为防雷的接地体，因而建筑物内

的金属体：如水管、金属门窗等均与建筑物结构的金属体连接。为保证病人的安全，也要求医疗设备的保护接地与病人周围的金属体为局部等电位，否则病人会因接触到不同电位而有触电的危险。

因此，大楼内的设备的接地应接到大楼的共用接地系统干线上，但对于MRI等必须单独设置接地系统，否则会影响设备正常运行的设备，其单独设置接地的接地极与其它接地系统的接地极的距离不小于20米，接地线应与其它接地系统绝缘，套塑料管引入，且每个房间内应该严格遵循一点接地的原则，否则在患者周围一旦出现电位差，将给患者带来危险。

大电流接地的医疗设备的接地，从总等电位端子板引来的PE线可以满足医疗设备的接地电阻的要求，但如果PE线过长，对于大楼内的高频高灵敏设备来说，却是一个干扰源，因而宜采用就地接地，且此接地极需与建筑物的金属结构相连接，因该场所采用局部等电位接地，病人也是相对安全的。

由于大楼内设有医技设备及手术室，有些医疗设备对雷电、电磁波还非常敏感，应注意以下问题：

1．防雷引下线应布置在建筑物的四周，应远离安装对雷电波敏感的医疗设备的房间及手术室等场所进行设置，在建筑物的内部不设防雷引下线。

2．建筑物底部联结环形接地网，进出建筑物的金属管

应与接地环连通，构成法拉第笼。

3．为了消除雷电波，电磁波对医院敏感电子设备的影响，可根据设备的要求设置多级SPD及滤波电路加以防护。

4．敏感设备要远离大电流母线或设备如电梯、大型影像设备。

5．大楼内所有的电线、电缆均穿金属管或金属线槽保护，大楼各房间的外部设置屏蔽，这样可有效地减少电磁干扰的感应效应。

综上所述，笔者认为在医疗工程中，例如上述大楼，除了确需单独接地的医疗设备外，建筑物的防雷接地，电力系统接地，设备保护接地、屏蔽接地等共用接地是可以的，只有这样，病人的安全才能得到有效的保证。我院在近几年的医院工程实践中接地保护系统均采用了上述联结方式，实践证明效果很好，该做法既实现了病人的电气安全，同时，医疗设备运行良好，数字影像等设备投入使用后，图像清晰。

随着我国国力的快速增强，医疗卫生事业也将得到较快的发展，作为电气专业的技术人员，要不断学习了解最新的医疗设备，学习国际电工标准和我国新颁布的新规范、标准，加强学术交流，提高我们的技术水平，确保患者的生命安全及医疗设备的正常运行。（中国建筑安全网）