医学仪器合理接地问题的探讨

　　1 引言

　　医学仪器主要用于对人的疾病进行诊断和治疗, 其作用对象是复杂的人体, 所以与其它仪器相比有其特殊性。在生物医学测量中, 正确的接地能够有效地抑制外来干扰, 同时可以提高仪器自身的可靠性, 减少仪器自身产生的干扰因素。从安全的角度考虑, 合理的良好接地也是十分重要的。

　　生物医学测量系统中的接地线分为两类: 一类是安全接地, 称为保护接地; 另一类是工作接地, 也称信号接地, 即对信号电压设立基准电位。保护地线必须是大地电位, 而工作地线的设计可以是大地电位, 也可以不是大地电位。当保护地线与工作地线配合不好时, 就会产生干扰, 危及人身安全。因此, 基于医学仪器的特殊性, 研究其合理的接地方式是十分必要的。

　　2 安全接地

　　为了安全起见, 一般电子电器设备的机壳都应接地。在生物医学测量中, 这一点更加重要。由于工作着的医学仪器其机壳的电位是由于杂散阻抗形成漏电通路甚至产生绝缘击穿的偶然情况形成的,有可能发生宏电击和微电击的两种情况。若机壳不接地, 绝缘被击穿时将造成宏电击, 如图 1(a) 所示。机壳即使接地, 若接地线损坏将会造成微电击, 如图 1(b)所示。因此, 机壳接地的目的是为了在任何情况下, 使人经常接触的机壳保持零电位。

　　在生物医学测量中, 安全接地可分为三种: 电源接地; 保护接地; 等电位接地。它们相辅相成, 达到绝对安全、避免发生宏电击的目的。

　　2.1 电源接地

　　由于电源的负载( 即仪器) 接地方式不同, 电源通常有以下两种供电方法: 第一种是中性线 N 和负载的地线合用, 因此, 多数情况下中性线里存在电流, 仪器的外壳电位将被升高; 第二种为中性线接地, 另外再配备一条接地线 PE, 负载接地与 PE 线相连, 虽增加了一根配线, 但更加安全, 是医疗设施和测量的合理的接地方法。

　　电源侧接地的标准电阻值为 10 Ω以下。由接地电阻形成的仪器外壳电位称为接触电位, 该接触电位值随接地电阻值的变化而变化。若把接触电压限制在 12 V 以下, 接地电阻应在 1.5 Ω以下; 若限制在 24 V 以下, 接地电阻则须在 3 Ω以下。实际上取得如此低的接地电阻是非常不容易的, 工程上允许的接地电阻有的可达 100 Ω, 实行这种接地, 接触电压将达到 100 V, 等于没有接地, 若施加于人体将造成宏电击。因此, 需采用保护接地电路才能够确保安全。

　　2.2 保护接地

　　保护接地是为了使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。图 2 为过流保护和漏电切断电路示意图。当发生接地事故时, 有过大电流流过电路, 使过流保护器工作, 切断电路。