潔凈手術(shù)室配電系統

潔凈手術(shù)室潔凈手術(shù)室配電系統的詳細資料：

 

摘  要：闡述了醫療IT配電系統潔凈手術(shù)室電源的電氣設計及必要性，介紹了IT系統絕緣監測功能的擴展：IT系統過(guò)負荷檢測，IT系統隔離變壓器溫度檢測，IT系統接地故障定位檢測，以及絕緣監測、各類(lèi)檢測的中央監控系統。

關(guān)鍵詞:潔凈手術(shù)室　醫療IT系統　絕緣監測　隔離電源柜　　

1　前言

    隨著(zhù)醫療電子電器技術(shù)的飛速發(fā)展，現代醫療日益依賴(lài)于電氣和電子設備。人們對醫院手術(shù)室的環(huán)境要求越來(lái)越高，過(guò)去的一些設計遠不能滿(mǎn)足人們對安全保障的要求。尤其是手術(shù)室中大量設備觸及人體內臟和大腦等器官，如發(fā)生電氣漏電故障，很容易發(fā)生電氣事故。如何保護醫院的病人以及醫護人員不受漏電事故的傷害已經(jīng)變得非常重要，已經(jīng)受到了外的繼電保護專(zhuān)家和醫生們的普遍關(guān)注。許多和標準都對醫療領(lǐng)域，尤其是那些生命攸關(guān)的場(chǎng)所，如手術(shù)室﹑重癥監護室﹑心臟監護室等處的配電系統做出了特殊規定，其目的就是保證為該場(chǎng)所內的醫療電器設備提供一個(gè)安全可靠的電源，以確保病人的安全。

2　醫療IT配電系統的必要性

2.1 電擊對人體的傷害

    電流流入人體主要有三種后果。先是灼傷，特別是在電流流入和流出人體的地方。其次是肌肉的麻痹，它可能短暫地使呼吸停止。三是電擊造成心臟發(fā)生心室纖維性顫動(dòng)，這種心室纖維性顫動(dòng)會(huì )造成心室和心瓣膜的失調，從而使血液循環(huán)停止。前兩種結果會(huì )使人感到不適，但很少造成持久性損傷，而發(fā)生心室纖維性顫動(dòng)則需盡快進(jìn)行處理，否則會(huì )造成腦損傷或死亡。

    在正常情況下，人體對電擊的自然反映可以避免或減少電流對人體的傷害。*，人體的皮膚電阻可以限制流過(guò)人體的流量。，肌肉在受到電擊時(shí)會(huì )收縮，一般能夠使人體迅速脫離電源。但是*，當用電設備對人體心臟直接漏電電流大于10uA時(shí)，就會(huì )導致病人死亡，在醫學(xué)上稱(chēng)之為微電擊。在醫療過(guò)程中，為了進(jìn)行各種目的的測量、診斷或治療，病人常常和各種電氣設備連接，電極有可能進(jìn)入人體或牢固地附著(zhù)在人體表面（如：心電圖、腦電圖），還可能從人體內導出液體，經(jīng)過(guò)處理后再輸入體內（如：腎透析），這些將使人體失去皮膚電阻的保護。當病人處于麻醉狀態(tài)，或因痛覺(jué)喪失失去了對電擊的自然反映，會(huì )導致人體不能自行脫離電源，從而對病人造成生命危險。

2.2 醫療IT配電系統設計的相關(guān)規定

    一般通用建筑中所用的RCD等對地漏電保護開(kāi)關(guān)，其動(dòng)作響應值是m*（30mA），遠遠不能滿(mǎn)足醫療領(lǐng)域的需要。因此，現在上對醫療領(lǐng)域中的手術(shù)室﹑ICU﹑CCU等重要場(chǎng)所，除了按要求做局部等電位聯(lián)結外，配電系統通常采用局部中性點(diǎn)不接地的供電系統（即IT系統或稱(chēng)隔離電源系統）供電。通過(guò)單相3KVA-10KVA的隔離變壓器給這些場(chǎng)所供電，先可以防止其它回路中的漏電電流通過(guò)接地線(xiàn)竄入手術(shù)室﹑ICU﹑CCU的醫療電氣設備上對病人的安全構成威脅；另外，一旦隔離電源上所接負載（如各種醫療電氣設備）出現對地故障，因對地不能構成電氣回路，所以只能產(chǎn)生一個(gè)很小的容性漏電流，可有效控制對心臟等器官的直接漏電流，極大地保護了病人免造漏電流的傷害。

    同樣也出臺了相對應的安全設計規范?！睹裼媒ㄖ姎庠O計規范》12.8.6 條規定：在2 類(lèi)醫療場(chǎng)所內，用于維持生命、外科手術(shù)和其他位于“患者區域”內的電氣設備和系統的供電回路，均應采用醫療IT 系統。另《醫院潔凈手術(shù)部建筑技術(shù)規范》8.3.4 條2 款規定：心臟外科手術(shù)室設置有隔離變壓器的功能性接地系統。標《建筑物電氣裝置7 - 710部分：特殊裝置或場(chǎng)所的要求——醫療所》（GB 16895.24–2005 / IEC 60364–7– 710：2002），對醫療場(chǎng)所做了相應的劃分。在病人體表或體內使用的實(shí)時(shí)監控儀器；用于手術(shù)的儀器設備；維持病人生命和軀體功能的設備；用于打開(kāi)心臟、大腦的設備。在此類(lèi)場(chǎng)合醫療設備電源中斷會(huì )引起病人生命危險；微弱的漏電流會(huì )產(chǎn)生‘微電擊’。在2類(lèi)場(chǎng)所中每個(gè)房間至少配備一套IT電源供電（隔離供電電源），該電源系統安裝絕緣監視儀。例如：麻醉室﹑手術(shù)室﹑手術(shù)準備室﹑手術(shù)石膏室﹑手術(shù)恢復室﹑心臟導管插入室﹑重癥監護室﹑心臟監護室﹑血管造影檢查室﹑早產(chǎn)嬰兒監護室等。均屬于2類(lèi)場(chǎng)所在應用組2類(lèi)的醫療場(chǎng)所，使用帶絕緣監視的隔離電源系統，即IT系統。

2.3 醫療IT配電系統的特點(diǎn)

a. 由于系統電源端帶電導體不接地，即使系統發(fā)生單相接地故障也只能通過(guò)系統對地電容構成回路，故障回路阻抗極大，故障電流極小，發(fā)生電擊的危險很小，所以不必及時(shí)切斷電源來(lái)防電擊，從而維持供電的不間斷，只有在發(fā)生此接地故障時(shí)才要求切斷電源 。同時(shí)，安裝在系統中的絕緣監測器能及時(shí)地檢測并給出系統絕緣故障報警信號，提醒工作人員及時(shí)排除故障。因此IT系統是一個(gè)連續、可靠的供電系統。

b. IT系統中的絕緣監測器，一方面實(shí)時(shí)監測系統的絕緣狀態(tài)，另一方面還檢測系統的過(guò)負荷和變壓器的溫升狀態(tài)，一旦出現異常立即報警。因此IT系統能夠減少因系統發(fā)熱、漏電等原因引起的電氣火災事故，大大提高了系統的防火安全性。

c. 在IT系統中，提高回路的絕緣阻抗、降低回路對地電容，是提高系統安全性與可靠性的關(guān)鍵。因此在系統設計時(shí)要盡量縮短系統配電線(xiàn)路的長(cháng)度，減小系統容量，減少系統分支回路數，并做好線(xiàn)路的絕緣防護措施。這也就限制了IT系統僅能用在重要的局部的供電場(chǎng)所，如化工、制藥企業(yè)的一些程序控制生產(chǎn)線(xiàn)，醫療場(chǎng)所的手術(shù)室、重癥監護室等場(chǎng)所。

3　醫療IT潔凈手術(shù)室的供配電的設計

    醫療IT系統是IT系統應用的一個(gè)典型實(shí)例。醫院因其職能的特殊性，對其配電方式有特殊的要求。如外科手術(shù)室、重癥監護室等，都需要采用IT系統，以提供一個(gè)安全、可靠、連續的配電系統。

3.1 醫療IT供配電系統

    根據《民用建筑電氣設計規范》12.8.6 條的規定：在2 類(lèi)醫療場(chǎng)所內， 用于維持生命、外科手術(shù)和其他位于“患者區域”內的電氣設備和系統的供電回路，均應采用醫療IT 系統。另《醫院潔凈手術(shù)部建筑技術(shù)規范》8.3.4 條2 款規定：心臟外科手術(shù)室設置有隔離變壓器的功能性接地系統。

    當手術(shù)室采用IT 系統后，手術(shù)室供電氣設備使用的電路采用隔離變壓器供電，當電氣設備絕緣損壞時(shí)，其故障電流僅是系統范圍內較小的對地電容電流，可不切斷電源繼續進(jìn)行手術(shù)，病人安全也得以保障。局部IT 系統裝設剩余電流動(dòng)作檢測報警裝置，以便及早發(fā)現和排除故障，防止次異相接地而形成相間短路。

    各類(lèi)手術(shù)室和重癥監護室根據各系統容量分別配置單獨的IT系統，主要的醫療儀器、無(wú)影燈、多功能吊塔等用電設備須從IT系統中取電。照明燈、觀(guān)片燈和電動(dòng)門(mén)等可以不從IT系統取電。圖1為采用醫療隔離電源系統的手術(shù)室配電系統圖。絕緣監測儀時(shí)刻監測IT系統的絕緣狀態(tài)，并在系統出現故障時(shí)給出報警信號，外接的報警與顯示儀通過(guò)RS485接口與絕緣監測儀進(jìn)行實(shí)時(shí)的數字通信，顯示絕緣監測儀的檢測結果，并在報警時(shí)發(fā)出聲光報警信號。除了絕緣監測設備外，系統還配置了絕緣故障測試儀和絕緣故障評估儀。絕緣故障測試儀能夠在線(xiàn)查找故障發(fā)生的回路，它和絕緣監測儀一起工作，當絕緣監測儀探測到系統絕緣故障后，絕緣故障測試儀立即開(kāi)始故障定位，由絕緣故障評估儀周期性地送出一個(gè)特殊的測試電流，測試電流流經(jīng)故障部位，由電流互感器探測，并由電子評估儀對故障回路進(jìn)行評估，評估的結果送報警與顯示儀中顯示。

3.2主要產(chǎn)品型號規格及配置

    安科瑞（Acrel）公司的隔離電源柜是針對醫療2類(lèi)場(chǎng)所的供電需求而設計的具有局部IT系統的配電柜，IT系統裝設絕緣監測裝置來(lái)監測系統的絕緣狀況，各輸出回路采用了具有短路保護功能的斷路器；其它系統輸出回路則采用了具有漏電保護功能的斷路器。產(chǎn)品根據使用場(chǎng)所的不同分為GGF-O系列手術(shù)室用隔離電源柜和GGF-I系列ICU/CCU等病房用隔離電源柜兩大類(lèi)，能夠很好的滿(mǎn)足各類(lèi)手術(shù)室和重癥監護室對電源安全性和可靠性的要求，并符合GB16895.24-2005/IEC60364-7-710:2002《建筑物電氣裝置7-710部分：特殊裝置或場(chǎng)所的要求-醫療場(chǎng)所》和GB7251.1-2005/IEC 60439-1:1999《低壓成套開(kāi)關(guān)設備和控制設備》等標準。

3.2.1 ICU、CCU病房配電解決方案（以GGF-I8隔離配電柜系統圖為例）

3.2.2 手術(shù)室配電解決方案（以GGF-O8隔離配電柜系統圖為例）

 

3.3 醫療IT供配電系統設計的注意事項

（1）裝設絕緣監視及接地故障報警或顯示裝置。在ＩＴ系統的配電線(xiàn)路中，當發(fā)生*次接地故障時(shí)，應由絕緣監視器發(fā)出音響或燈光信號，其動(dòng)作電流應符合Ra×Id≤50V；當IT系統的配電線(xiàn)路發(fā)生次異相接地故障時(shí)，應切斷故障電路，并符合下列要求：

①當IT系統不引出N線(xiàn)，應在0.4s內切斷故障回路，并符合s×Ia≤Uo；

②當IT系統引出N線(xiàn)，應在0.8s內切斷故障回路，并符合s×Ia≤0.5Uo。公式中，s:相線(xiàn)和ＰＥ線(xiàn)故障回路阻抗(Ω)；Ia:保護電器切斷故障回路的動(dòng)作電流(A)；Uo:相線(xiàn)對地標稱(chēng)電壓（V）［1］。建議IT系統不引出N線(xiàn)。

（2）隔離變壓器需設置過(guò)載和溫度監測器。

（3）盡量減少系統容量，減小系統線(xiàn)路的長(cháng)度；手術(shù)室內常規照明燈電源不必通過(guò)隔離變壓器。

（4）采用≤30mA的RCD保護的設備不必通過(guò)隔離變壓器。

（5) 增加線(xiàn)路的絕緣等級,輔助以局部等電位接地，等電位干線(xiàn)保證在16mm2，支線(xiàn)在6mm2以上。IT系統的PE線(xiàn)仍是醫院內TNS系統的PE線(xiàn)延伸，也即IT系統和TNS系統共用同一個(gè)保護接地的接地裝置，切勿另打單獨的接地極，引入另一PE線(xiàn)給手術(shù)室內電氣設備進(jìn)行接地，以防止2個(gè)接地裝置間可能存在的電位差對人身安全造成威脅。

 

4　結束語(yǔ)

    黃金有價(jià)，生命無(wú)價(jià)。隨著(zhù)人民生活水平的不斷提高，涉及人身安全的潔凈手術(shù)室的電氣設計，將會(huì )越來(lái)越完善。帶有絕緣監測的IT系統能夠為局部場(chǎng)所提供安全、可靠、連續的供電，這是其它系統無(wú)法媲美的。因此在一些重要的生產(chǎn)加工場(chǎng)所、醫療場(chǎng)所，以及重要的設備運行場(chǎng)所，可以先考慮使用IT系統。目前我還沒(méi)有出臺關(guān)于IT系統絕緣監測產(chǎn)品方面的規范、標準，用于IT系統絕緣監測和故障點(diǎn)定位的產(chǎn)品也為數不多。因此，在期待標準盡快出臺的同時(shí)，尚需努力開(kāi)發(fā)出各類(lèi)用于IT系統的絕緣監測設備與故障點(diǎn)定位設備。相信在不久的將來(lái)，隨著(zhù)人們對IT系統的充分認識，IT系統也會(huì )得到越來(lái)越廣泛的應用。

 

參考文獻：
[1]上海 產(chǎn)品資料，2011.03版.

[2]王厚余.低壓電氣裝置的設計安裝和檢驗.版.北京：電力出版社，2007：48 - 52.

[3]邵建勛.IT系統在醫療場(chǎng)所的應用. 信息管理,2008(6):32 -39.

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