淺談醫(yī)用IT隔離電源系統(tǒng)在醫(yī)院潔凈手術(shù)室的電氣設(shè)計與應(yīng)用

任運(yùn)業(yè)

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

【摘要】以某醫(yī)院手術(shù)室的的強(qiáng)電設(shè)計為例，對潔凈手術(shù)室的供配電、電氣安全、接地與照明設(shè)計進(jìn)行論述。

【關(guān)鍵詞】潔凈手術(shù)室；供配電；IT隔離電源系統(tǒng)；剩余電流動作保護(hù)器RCD；照明；安全與接地等電位聯(lián)結(jié)

0前言

近年來，隨著我國醫(yī)療事業(yè)的發(fā)展及人民生活水平的提高，傳統(tǒng)的第7－710部分：特殊裝置或場所的要求醫(yī)療場所》，特別是2008年新版的《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》對醫(yī)療場所的設(shè)計加入了很多新的內(nèi)容。本文就潔凈手術(shù)室電氣設(shè)計作一些介紹和探討。

1潔凈手術(shù)室的供配電設(shè)計

1.1潔凈手術(shù)室需要保證供電的可靠性

為了減少因外來塵、菌的侵入而帶來交叉感染，潔凈手術(shù)部的總配電柜，應(yīng)設(shè)于非潔凈區(qū)內(nèi)。潔凈手術(shù)部需要保證用電可靠性，當(dāng)采用雙路供電源有困難時，應(yīng)設(shè)置備用電源，并能在規(guī)范規(guī)定的時間內(nèi)自動切換，主電源應(yīng)從本建筑物配電中心專線供給。備用電源可以采用EPS來解決。潔凈手術(shù)室內(nèi)用電應(yīng)與輔助用房用電分開，每個手術(shù)室的干線需要單獨敷設(shè)。每個潔凈手術(shù)室應(yīng)設(shè)有一個獨立配電箱，為了檢修時工作人員不進(jìn)手術(shù)室,減少外來感染，配電箱不得設(shè)在手術(shù)室內(nèi)，應(yīng)設(shè)在該手術(shù)室的外廊側(cè)墻內(nèi)。潔凈手術(shù)室的配電總負(fù)荷應(yīng)按設(shè)計要求計算，并不應(yīng)小于8 kVA。當(dāng)電網(wǎng)電源中斷或電網(wǎng)電壓低于標(biāo)稱電壓的90％時，為避免電壓的質(zhì)量問題引起的醫(yī)療事故，需通過轉(zhuǎn)換開關(guān)將供電自動轉(zhuǎn)換至自備電源上。

1.2潔凈手術(shù)室需要保證供電的安全性

在醫(yī)療過程中，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(shè)備連接，電極有可能進(jìn)入人體或牢固地附著在人體表面(如：心電圖、腦電圖、B超等)，還可能從人體內(nèi)導(dǎo)出液體，經(jīng)過處理后再輸入體內(nèi)(如：腎析等)，這些將使人體失去皮膚電阻的保護(hù)。當(dāng)病人處于麻醉狀態(tài)，或因痛覺喪失了對電擊的自然反映，會導(dǎo)致人體不能自行脫離電源。那么此時就需要一種經(jīng)過特殊處理的安全電源。

1.2.1采用IT系統(tǒng)供電時，用醫(yī)用的IT隔離電源系統(tǒng)

*新的《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》（2008版）12.8.6條內(nèi)規(guī)定2類場所（見注1）用途相同且相毗鄰的幾個房間內(nèi)至少配備一套醫(yī)用IT電源供電(隔離供電電源)，且該電源系統(tǒng)需要安裝絕緣監(jiān)視儀。即在手術(shù)室內(nèi)或貼近處安裝一臺1：1的隔離變壓器，其二次回路不接地，以IT系統(tǒng)供電。

眾suo周知，當(dāng)用電設(shè)備對人體心臟直接漏電大于10 uA時，會造成對病人的微電擊事故。而一般在通用建筑中采用的RCD、ELCB等對地漏電保護(hù)開關(guān)，動作響應(yīng)值是毫安級的（如：30 mA），遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足醫(yī)療領(lǐng)域的需要。而IT隔離電源系統(tǒng)因降低了接觸電壓和電網(wǎng)對地漏電流（有效控制對心臟的直接漏電流），故人身觸電危險發(fā)生第一次對地故障時，因為二次回路不接地，其接地故障電流為非故障帶電導(dǎo)體的對地電容電流，故障電流非常小，可將接觸電壓限制到極低值。

諸如某些心臟手術(shù)等，既要保證供電的連續(xù)性，又要嚴(yán)格控制其第一次接地故障時，因?qū)Φ夭粯?gòu)成回路，僅有很小的對地電容電流Ic，所以不必切斷電源，從而保證供電的連續(xù)性和手術(shù)防電擊的安全性。同時通過絕緣監(jiān)視系統(tǒng)報警及時地排除故障。

下面就一個工程實例來說明IT系統(tǒng)的應(yīng)用應(yīng)注意如下幾點：

（1）醫(yī)用IT系統(tǒng)裝用的隔離變壓器的電源測和負(fù)載側(cè)的回路上，不允許也沒必要裝設(shè)因防過載而切斷重要醫(yī)療設(shè)備的電源，但可裝設(shè)熔斷器作為短路保護(hù)。（如某一工程實例平面圖圖2以及系統(tǒng)圖圖3）。

（2）醫(yī)療IT系統(tǒng)應(yīng)裝設(shè)過負(fù)荷和過熱的監(jiān)測裝置。絕緣監(jiān)視器裝設(shè)在回路相線與地之間。用于監(jiān)測中央控制屏上）、外接報警顯示監(jiān)視系統(tǒng)MK2007置于護(hù)士站。

（3）2類醫(yī)療場所內(nèi)給病人進(jìn)行治療處應(yīng)設(shè)置多個由IT系統(tǒng)供電的插座(如圖3，圖4)。該插座需要與同房間的TN-S或TT系統(tǒng)的插座區(qū)分開來?？梢约由现甘緹粢约白髅黠@的的IT系統(tǒng)標(biāo)志，以防誤插入非IT系統(tǒng)的設(shè)備而將IT系統(tǒng)的隔離變壓器燒毀。

1.2.2采用帶漏電保護(hù)的RCD作為線路保護(hù)。1類醫(yī)療場所（見注2）中應(yīng)采用*大剩余動作電流為30 mA的剩余電流動作保護(hù)器作為附加防護(hù)。2類醫(yī)療場所中要注意僅規(guī)范規(guī)定的電氣設(shè)備回路才可以采用。特別要注意的是當(dāng)多臺設(shè)備同時接入同一回路時，還應(yīng)考慮醫(yī)療設(shè)備本身固有的泄漏電流引起剩余電流動作保護(hù)器的RCD誤動作。

1.2.3采用安全特低電壓系統(tǒng)（SELV）、保護(hù)特低電壓系統(tǒng)（PELV）

2插座設(shè)置及配線等其他問題

（1）潔凈手術(shù)室內(nèi)醫(yī)療備用電插座，在每側(cè)墻面上至少安裝3個插座箱（如圖4），插座箱接地端子，其接地電阻不應(yīng)大于1歐姆。如在地面上安裝插座，插座應(yīng)有防水措施。

（2）潔凈手術(shù)部配電管線采用金屬敷設(shè)，穿過墻和樓板的電線管應(yīng)加套管，套管內(nèi)用不燃材料密封。進(jìn)入手術(shù)室內(nèi)的電線管穿線后，管口應(yīng)采用無腐蝕和不燃材料密閉，為在火災(zāi)發(fā)生時也不會因燒毀電線絕緣而短路，宜采用礦物絕緣電纜，同時手術(shù)室內(nèi)不應(yīng)有明露管線。

3潔凈手術(shù)室的照明設(shè)計

3.1照度

根據(jù)《建筑照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》（GB50034-2004）規(guī)定手術(shù)室一般照明的照度為750 lx左右，而輔助用房則按潔凈室*低標(biāo)準(zhǔn)取200～300 lx設(shè)置。

3.2光源及燈具設(shè)置

潔凈手術(shù)室一般照明用光源可選用色溫為4000~5000K之間的潔凈熒光燈，其色溫與無影燈光源的色溫相適應(yīng)，其顯色性應(yīng)接近自然光，要求顯色指數(shù)Ra大于90。同時為克服熒光燈的頻閃效應(yīng)，對熒光燈帶可采用三相均勻配電。手術(shù)室重點照明為手術(shù)無影燈。無影燈應(yīng)根據(jù)手術(shù)室尺寸和手術(shù)要求進(jìn)行配置，宜采用多頭型；調(diào)平板的位置應(yīng)在送風(fēng)面之上，距離送風(fēng)面不應(yīng)小于5 cm。手術(shù)無影燈選擇與設(shè)計涉及到照明和醫(yī)學(xué)等多方面知識，一般由照明設(shè)計人員與專業(yè)醫(yī)務(wù)人員研究確定，以達(dá)到滿意效果。手術(shù)室大門外側(cè)上方手術(shù)工作指示燈可由室內(nèi)側(cè)開關(guān)單獨控制，也可與手術(shù)室自動感應(yīng)門或無影燈等標(biāo)志手術(shù)開始的設(shè)備連鎖控制。手術(shù)室內(nèi)應(yīng)設(shè)置觀片燈，觀片燈聯(lián)數(shù)可根據(jù)手術(shù)室大小類型配置(3~6聯(lián)/每間)。觀片燈應(yīng)嵌入術(shù)者對面的墻上，不凸出墻面，安裝高度可定為中心距地1.5 m。多聯(lián)觀片燈通常每聯(lián)燈光單獨控制，開關(guān)可設(shè)于觀片燈下側(cè)的控制面板上。潔凈手術(shù)室采用的是空氣潔凈技術(shù)，所以不必設(shè)置紫外線滅菌燈進(jìn)行消毒滅菌。

4潔凈手術(shù)室的接地設(shè)計

醫(yī)療及診斷電氣設(shè)備，應(yīng)采用保護(hù)接地、功能接地、等電位接地或不接地等形式,并根據(jù)使用的功能要求設(shè)置防靜電接地。這里主要說說等電位接地聯(lián)結(jié)的應(yīng)用。如圖5接地平面圖，CE為醫(yī)用接地中心，E為接地端子。

（1）應(yīng)盡量減少1類和2類場所內(nèi)的電位差，在該場所內(nèi)設(shè)置局部等電位聯(lián)結(jié)，即在該區(qū)域的配電箱旁設(shè)置一局部等電位聯(lián)結(jié)端子板，用聯(lián)結(jié)線將下列部分聯(lián)結(jié)到端子板上。

1）外界可導(dǎo)電部分；

2）PE線；

3）防電場干擾的屏蔽層；

4）隔離變壓器一、二次繞組間的金屬屏蔽層；

5）地板下可能有的金屬網(wǎng)格等。

在2組場所內(nèi)局部等電位聯(lián)結(jié)的接地電阻總和不應(yīng)大于0.2歐姆。另外固定的可導(dǎo)電但不用電的病人躺坐的臺、椅等也宜與局部等電位聯(lián)結(jié)系統(tǒng)連接，除非這些部分要求與地絕緣。

1. 醫(yī)用IT系統(tǒng)的PE線不能獨立于醫(yī)院內(nèi)的原有的TN或TT系統(tǒng)而另設(shè)接地裝置，而應(yīng)共用一個接地裝置，以此來減少電位差，避免電擊危險。

5醫(yī)用隔離電源監(jiān)控系統(tǒng)的選型與應(yīng)用

5.1概述

隨著電子醫(yī)療設(shè)備在醫(yī)院領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，漏電流對病人構(gòu)成的威脅也越來越大，尤其是那些生命攸關(guān)的場所，病人在手術(shù)中或麻醉狀態(tài)下，各種電極、傳感器直接插入人體內(nèi)，微小的漏電流都有可能導(dǎo)致病人觸電身亡。另外有些醫(yī)療設(shè)備用于維持重癥病人的生命，一旦設(shè)備停電，也會對病人的生命構(gòu)成威脅。因此，對于醫(yī)療這一特殊場所的電氣設(shè)計，應(yīng)嚴(yán)格按照國家標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范進(jìn)行。安科瑞醫(yī)用IT系統(tǒng)絕緣監(jiān)測故障定位裝置及系統(tǒng)適用于醫(yī)院的手術(shù)室、ICU(CCU)監(jiān)護(hù)病房等重要場所，能為這類場所提供安全、連續(xù)、可靠的供電解決方案。

5.2應(yīng)用場所

適用于醫(yī)院的手術(shù)室、各類重癥監(jiān)護(hù)室、搶救室、內(nèi)窺鏡室及造影室等醫(yī)療二類場所的醫(yī)用隔離電源系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控及自動化。

5.3系統(tǒng)架構(gòu)

5.4系統(tǒng)功能

安科瑞IT配電監(jiān)控系統(tǒng)是基于觸摸屏軟件設(shè)計，軟件具有遠(yuǎn)程測量、遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)置和遠(yuǎn)程自檢等多種功能，為各類場所的IT配電系統(tǒng)的集中監(jiān)控提供了強(qiáng)大的系統(tǒng)集成工具。軟件的主要功能如下：

一次圖和現(xiàn)場分布顯示

系統(tǒng)具有一次圖及現(xiàn)場分布圖顯示功能，能直觀的了解并及時地發(fā)現(xiàn)IT供電系統(tǒng)的報警地點或區(qū)域，從而方便專業(yè)人員及時到達(dá)現(xiàn)場進(jìn)行故障排查；

實時數(shù)據(jù)采集與顯示

利用安裝于各IT配電系統(tǒng)中絕緣監(jiān)測儀表和絕緣故障定位儀表，采集各隔離電源系統(tǒng)的參數(shù)。采集到的數(shù)據(jù)實時顯示在監(jiān)控系統(tǒng)界面，這些監(jiān)測參量含IT系統(tǒng)對地絕緣電阻、變壓器負(fù)荷電流、變壓器繞組溫度及絕緣故障回路等。

故障報警

將各IT配電系統(tǒng)出現(xiàn)的各類故障，如絕緣故障、過載故障、超溫故障以及接線斷線故障等信息進(jìn)行統(tǒng)一處理和記錄，并可直接在顯示界面上彈出顯示故障類型、監(jiān)測值、故障地點以及故障發(fā)生時間等信息。同時啟動監(jiān)控系統(tǒng)的聲光報警系統(tǒng)，及時提醒相關(guān)人員，進(jìn)行故障處理。其中，聲音報警信號可被手動消除。

遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)置和查詢

通過系統(tǒng)，可根據(jù)要求遠(yuǎn)程調(diào)整和設(shè)置各IT配電系統(tǒng)中絕緣監(jiān)測儀的各類報警參數(shù)閾值，也可以任意查看這些報警參數(shù)值。參數(shù)包括絕緣報警值、負(fù)載電流報警值和隔離變壓器溫度報警值等。

圖形顯示功能

系統(tǒng)可以以曲線的形式，顯示各IT配電系統(tǒng)的絕緣狀況、負(fù)載狀況，以及隔離變壓器的溫升狀況，以及它們的變化趨勢，以便于分管理人員了解和分析各電源系統(tǒng)的運(yùn)行變化情況，有針對性的對某些系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng)。

5.5安科瑞產(chǎn)品功能和技術(shù)參數(shù)

6結(jié)束語

隨著現(xiàn)代科技的日益發(fā)展，手術(shù)室內(nèi)的醫(yī)療電氣設(shè)備越來越多，其供電的安全問題更顯得重要。醫(yī)療電氣設(shè)備不僅與人體表面接觸，有的與人的內(nèi)臟直接接觸，但是醫(yī)療電氣設(shè)備和電子儀器絕緣難免會有絕緣損壞，電流泄漏等現(xiàn)象，這就不可避免地帶來醫(yī)療電擊事故的發(fā)生。為此我們應(yīng)根據(jù)不同手術(shù)室的要求，合理地設(shè)計選用安全的供電設(shè)備，為患者創(chuàng)建一個安全可靠舒適的醫(yī)療環(huán)境。以上是筆者在醫(yī)院潔凈手術(shù)室電氣設(shè)計及學(xué)習(xí)中的一些體會，不足之處，請指出批評。

注1：2類場所：將接觸部件用于諸如心內(nèi)診療術(shù)手術(shù)室以及斷電（故障）將危及生命的重要醫(yī)療場所。使用下列醫(yī)療設(shè)備的場所：呼吸機(jī)，恒溫培養(yǎng)箱，透析設(shè)備，麻醉設(shè)備，病人監(jiān)護(hù)設(shè)備，高頻外科設(shè)備，輸液泵，注射泵，心肺機(jī)，心力記錄儀，脈壓機(jī)，心率電子脈沖調(diào)節(jié)器等。

注2：1類場所，接觸部件接觸軀體外部。除2類場所外的，接觸部件其侵入軀體的任何部位。

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[7]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊2022.05版

作者簡介：任運(yùn)業(yè)，男，安科瑞電氣股份有限公司，主要從事醫(yī)用IT隔離電源系統(tǒng)的研發(fā)與應(yīng)用。