对医用电气设备漏电流测试的几点认识(精)

1、对医用电气设备漏电流测量的几点认识（刘宗航、陈永强、张春英摘要:医用电气设备漏电流的特殊性决定了其分类、测量网络和测试设备的独特性，通 过与GB4943-2001和GB8898-2001标准的比较,详细介绍了医用电气设备 漏电流的分类，测试网络的来源和测试设备的具体要求。作为第三方的检测机构，医 用电气设备漏电流 测试设备该如何进行期间核查。关键词:医用电气设备 漏电流在学习理解GB9706.1-2007医用电气设备第一部分：安全通用要求第19条 连续漏电流和患者辅助电流”时，很自然的寻找起GB9706.1-2007与GB 4943-2001 信息技术设备的安全、GB8898-2001音频、视

2、频及类似电子设备安全要 求相关内容的特殊点。（表达能否更简洁些？该条款制定的前提和目的有什么特殊性？医用电气设备漏电流的分类有什么特 别之处?医用电气设备漏电流测试网络有什么特殊要求 ？针对医用电气设备漏电流 测试设备本身有什么特殊要求？（能否改成陈述句？?这些都是每个测试人员在学习理 解标准时都必须重点关注的。一、医用电气设备漏电流测量的特殊性电气电子产品安全标准都对 泄漏电流”提出了安全要求，但泄漏电流”在不 同的标准中有不同的表达概念，如接触电流、保护导体电流、绝缘特性、漏电流 等。GB9706.1-2007医用电气设备第一部分：安全通用要求标准采用 漏电流' 这个术语作为医用电

3、气设备上的非功能性电流。该电流会对与设备接触的人体或 动物造成潜在的伤害。医用电气设备的适用对象和使用环境非常特殊，在漏电流测量和选定限值时必 须充分考虑下列情况:1患者由于生病、神经系统、药物麻醉或感觉运动障碍等原因无法产生正常 的条件反射；2患者、操作者由于治疗的原因而使皮肤阻抗降低，失去对电流的正常防护能力3患者长时间与多台电气设备相连接；4患者、操作者因治疗或检查的需要，从而使患者本身成为电路的一个组成部 分。所以医用电气设备的漏电流规定相对其他电气设备的规定要严格很多。二、医用电气设备漏电流的分类通常电气电子产品对泄露电流会做出不同的分类，如GB4943-2001信息技术 设备的安全

4、将接触电流划分为 朱连接到保护接地的可触及的零部件和电路”的接触电流、设备电源保护接地端子（如果有”的接触电流和 传入通信网络和来自 通信网络的接触电流”。GB8898-2001音频、视频及类似电子设备安全要求 将接触电流划分为 任意两 个零部件或接触件之间”的接触电流和 任意一个零部件 或接触件与试验时所用电源的任意一极之间”的接触电流。GB9706.1-2007医用电气设备的漏电流分为：对地漏电流earth leakage current 夕卜壳漏电流 enclosure leakage current患者漏电流 patient leakage current和患者辅 助电流。1、对地漏电

5、流earth leakage curren见图1 :由网电源部分穿过或跨过绝缘流入 保护接地导线的电流。图1对地漏电流2、外壳漏电流enclosure leakage curren见图2 :在正常使用时从操作者或患者 可触及的外壳或外壳部件（应用部分除外，经非保护接地导线的外部导电连接流入 大地或 外壳其他部分的电流。图2外壳漏电流3、患者漏电流patient leakage curren从应用部分经患者流入地的电流，或是由 于在患者身上出现一个来自外部电源的非预期电压而从患者经F型应用部分流入地的电流。患者漏电流又分三种情况。1从应用部分经过患者流入地的漏电流（见图3图3应用部分经过患者流入

6、地的漏电流2由于在患者身上意外地出现一个来自外部电源的电压而从患者经F型应用部分流入地的电流。（见图4图4来自外部电源的电压而从患者经 F型应用部分流入地的电流3与治疗（检测中的设备的信号输入或信号输出部分相连的设备产生故障 ，从而 导致在设备的信号输入或信号输出部分出现一个来自外部电源的电压而从 F型应 用部分经患 者流入地的漏电流。（见图5图5外部电源的电压而从F型应用部分经患者流入地的漏电流4、患者辅助电流patient auxiliary current（见图6 :正常使用时，流经应用部分部 件之间的患者的电流，此电流预期不产生生理效应。例如放大器的偏置电流、用于 阻抗容积描记器的电流

7、。图6患者辅助电流、医用电气设备漏电流测试网络的特殊要求1、电子产品接触电流测量网络GB8898-2001音频、视频及类似电子设备 安全要求和GB 4943-2001信息技术 设备的安全均采用GB/T12113（ idt IEC 60990中图4所描述的测量网络 进 行泄露电 流测试。GB8898-2001音频、视频及类似电子设备 安全要求第9.1.1 条规定：按GB/T12113-1996的规定使用本标准附录D的测量网络进行接触电流的 测量”。经过对比,GB8898-2001标准附录D的测量网络与 GB/T12113（ idt IEC 60990中图4所描述的测量 网络一致（见图7。GB 4

8、943-2001信息技术设备的安 全第5.1.6条规定：使用图D1的测量仪器测量电压U2的有效值或者使用图D2 的测量仪器测量电流的有效值。如果 波形是非正弦波，谐波频率超过100Hz , D1测 量仪器能给出比D2测量仪器更精确的测量 值。换一种方法，使用图D1所述的测 量仪器测量电压U2的峰值。经过对比，GB 4943-2001标准图D1的测量网络与 GB/T12113（ idt IEC 60990中图4所描述的测量网络也是一致 的（见图7。（感扭电餐/風应也魁图7加权接触电流（感应电流或反应电流测试网络2、GB9706.1-2007的MD漏电流测量网络GB9706.1-2007医用电气设

9、备第一部分：安全通用要求标准图15给出了漏 电流基 础测量网络（见图8。和GB/T12113中图4所采用的测量网络对比，可以发 现：GB9706.1-2007所使用的也是测量感知/反应电流网络。 只是用1k Q的阻性阻 抗代替原来的人体阻抗网络，并调整了 RC滤波器的参数。为了方便漏电流测量值 与标准限值的比较，测量电压有效值除以阻性阻抗1k Q就得到了漏电流的测量有效值。图8漏电流基础测量网络图8所示的测量网络只适用于频率不超过 1kHz ,电流或电流分量值不超过10mA的漏 电流测量。GB9706.1-2007标准规定：漏电流测量仪器必须具备从直流 到1MHz的连续频 率响应”。为了增大测

10、量的频率响应范围，将上述测量网络改良 为图9所示的无源低通滤 波测试网络（MD电路。MD电路使频率为1kHz以下的电流顺利通过，1kHz以上的电流频率衰减为1kHz的电流kHz RC f H 110015. 0101212164 xxxx频率nkHz以下时，开关S放在1档;当频率超过1kHz时，开关S放在2档。随着频率的增高，在输入电压不变的情况下，输出测量电压随着频率的升高而降 低。当频率超过1kHz时，所输出测量电压已远远偏离实际电压，也就是测量漏电流 随频率的 增加而减少。图9无源低通滤波测试网络（MD电路四、医用电气设备漏电流的测试设备特殊要求是测量保护导体电气电子产品标准普遍采用两种

11、传统的技术测量接触电流中的实际电流，二是采用一个简单的电阻器-电容器网络代表人体模型测量泄漏电 流，两种方法 都是把接触电流定义为流过电阻器的电流，并习惯上将其作为正弦 波来处理，取有效值 作为测量结果，因为测量有效值最为方便。GB9706.1-2007医用电气设备第一部分：安全通用要求标准第19条规定：漏电流测量仪器必须具备从直流到1MHz的连续频率响应，对任意波形的电压经全波整流后均 要按 有效值指示，示值误差小于 5%。”根据标准规定，GB4943-2001和GB8898-2001 适用的常规泄漏电流仪是不能直接采用到 GB9706.1-2007标准的。必须解决以下 几个问题：1测量波形

12、的问题常规的泄漏电流仪采用的AC/DC转换器是运算放大 器和二极管组成的半波（或全波）线性整流电路，这种电路只能测量标准无失真的正弦波，对于非正弦波信号会出现严重 偏差。医疗器械的漏电流通常是非正弦 波形，使用常规的泄漏电流仪测量必然要产生严重偏差。2连续频率响应的问题由于受到运算放大器特性的限制，即使采用高速运放，最高频率响应也不会超过100kHz。加上常规的泄漏电流仪在低频段（20Hz）会产生空白区， 无法满足GB9706.1-2007标准规定：漏电流测量仪器必须具备从直流到 1MHz的连续频率响应”的要求。3测试探头的极性和自适应问题 医用电气设备的漏电流， 其方向和 大小在一段时间内是

13、不断变化的，测量设备应该具 有测试探头无极性和自适应的功能。4测量设备的自我保护问题 常规的泄漏电流仪通常采用过流熔断、过压击穿短路等保护方式，这种保护电路一旦 起作用，测试就无法继续下去，同时要求 操作人员手动恢复。而医用电气设备的漏电流，其测试设备的保护电路要求在测试过程中能自动调节，以便检测能够继续正常进行。为了克服上述问题，医用电气设备的漏电流测量设备采用以下两点解决方案：1）采用RMS真有效值检测电路RMS检测电路能精确实时地测量各种波形的电参数值而不用考虑波形参数及失 真度的大小。具有高准确度（30Hz-1MHz的误差V 0.25%、良好的线性度（非线性 误差V 0.02%、较宽的

14、动态电流范围、响应速度快、使用简便等优点。采用RMS电路解决了设备关于测量波形、连续频率响应、测试探头的极性和自适应问 题。2可自动复位的过压保护电路（见图10）采用可自动复位的过压保护电路， 保证了测量设备在测试过程中能自动调节，自动恢复，方便检测能够正常进行。图10可自动复位的过压保护电路 五、医用电气设备漏电流测试设备的期间核查 期间核查的概念：在测试设备相邻两次校准或检定期间，米用可信的方法对其使用功能及测量性能进行的一种核查，以验证其是否得到有效维持，即旨在确认测试设备校 准状态的可信程度。按照IS0/IEC17025-2005检测和校准实验室认可准则 要 求，实验室需要对有使用频

15、次高的、使用环境恶劣的、对检测结果有重大影响的、 移动使用的、漂移较大、稳定性 较差的、用于现场检测的、曾经过载或怀疑有质 量问题的测试设备等进行期间核查。期间核查的方法有多种，可根据实验室及其检测、被测样品的特点，从测试设备的特 性以及经济性、实用性、可靠性、可行性等 方面综合考虑。期间核查并不需要对测试设 备的所有测试功能、全部测试范围进 行核查,主要针对需要使用以及漂移较大的功能、测试范围或测试点进行核查即可。期间核查时应排除诸如人员、环境等因素的影响。GB8898-2001音频、视频及类似电子设备 安全要求和GB 4943-2001信息技术设 备的安全中接触电流 的测试设备通常采用50

16、Hz定频信号的期间核查方法 图11信息电子产品接触电流 测试设备的期间核查方法 如图11所示：使用普通的信号发生器作为信号输入源， 产生50Hz定频正弦信号，该信号加在测试电路的输入端，将接触电流测试设备设定在与地隔离的状态，接 触电流测 试设备的测试探头与信号发生器的输出端相连。输出1V r.m.s电压信号，读取接触电流测试设备的测试值y1 (如测试值是电流参数的有效值，则乘以 阻性负载1KQ换算成电压 参数的有效值)，与表1所列50Hz对应的输出电压值 y2 (r.m.s)比较。判别准则为丨y1 y2 | < 1.414*U若偏差在控制范围内，则认定 接触电流测试设备 满足期间核查的

17、要求。U 口除由系统效应引起的标准不确定 度分量后的扩展不确定度。图12医用电气设备漏电流测试设备的期间核查方法 GB9706.1-2007医用电气设备第一部分：安全通用要求中医用电气设备的漏电流 测试设备可以使用下述期间核查方法 如图12所示：推荐美国安捷伦产函数/任意 波形发生器33220A (见图13)作为信号输入源，产生从直流到1MHz的正弦信 号，该信号加在MD电路的输入端，将漏电流测试 设备设定在外壳漏电流测试状 态(仪器输入端与地隔离)，漏电流测试设备的测试探头与 33220A输出端相连。 33220A按表1所列频率参数输出不同频率的1V r.m.s电压信号，读取漏电流测试 设备

18、的测试值y1 (如测试值是电流参数的有效值，则乘以阻性负载1KQ换算成电压参数的 有效值)，与表1所列输出电压值y2 (r.m.s)比较。判别准则为| y1 y2 | < 1.414*U若偏差在控制范围内，则认定漏电流测试设备满足期间核查的要求。U 口除由系统效应引起的标准不确定度分量后的扩展不确定度。图13美国安捷伦产函数/任意波形发生器33220A表1漏电流测试设备的期间核查对比表输入信号频 率输出电压y2 (V r.m.s)输入信号频 率输出电压y2 (Vr.m.s) 0 Hz 10 Hz 50Hz 100Hz 500Hz 1kHz 1 0.99996 0.99889 0.99559 0.90459 0.72773 5kHz 10kHz 50kHz 100kHz 500kHz 1MHz 0.20758 0.10551 0.021216 0.01061 0.0021221 0.001061当期间核查发现测试设备性能超出预期使用要求时，应立即停止使用并进行维修，在重新检定或校准表明其性能满足要求后方可投入使用。同时立