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【摘要】結(jié)合某工程設(shè)計(jì)實(shí)例對(duì)IT系統(tǒng)特點(diǎn)、構(gòu)成及醫(yī)療IT系統(tǒng)相關(guān)規(guī)范要求進(jìn)行了詳細(xì)闡述,并提供了醫(yī)療IT系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),旨在推動(dòng)醫(yī)療IT系統(tǒng)的發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】醫(yī)療IT系統(tǒng),隔離變壓器,絕緣監(jiān)測(cè);

0前言

隨著電子工業(yè)與醫(yī)療技術(shù)的發(fā)展,越來(lái)越多的醫(yī)療電氣設(shè)備介入到患者診斷、治療過(guò)程中,而供配電系統(tǒng)的型式選擇與低壓電氣設(shè)備可靠運(yùn)行以及醫(yī)護(hù)人員和患者人身安全密切相關(guān),因此必須根據(jù)醫(yī)療場(chǎng)所實(shí)際情況合理選擇供配電系統(tǒng)型式。

1概述

當(dāng)人遭受工頻交流電擊時(shí)可能受到不同程度的傷害,例如灼傷、肌肉麻痹、停止呼吸、心室纖維性顫動(dòng)等。根據(jù)GB／T13870.1—2008電流通過(guò)人體的效應(yīng)第一部分:通用部分表11及圖20可知接地故障電流持續(xù)時(shí)間0.1s且不大于50 mA,接地故障電流路徑是一手到雙腳,此時(shí)流經(jīng)人體的接地故障電流使人產(chǎn)生不自主肌肉收縮,但通常沒(méi)有有害的電生理學(xué)效應(yīng);當(dāng)故障路徑是胸膛至左手時(shí),若使故障電流不對(duì)人產(chǎn)生傷害,要求故障電流不大于33 mA。因此故障電流路徑不一樣,若使故障電流不對(duì)人造成傷害,要求故障電流限值也不同。此外,如果漏電斷路器保護(hù)動(dòng)作時(shí)間大于0.1s,即故障電流持續(xù)時(shí)間大于0.1s,要求故障電流限值更小才能保證不對(duì)人產(chǎn)生傷害。電擊對(duì)人造成最嚴(yán)重傷害的是微電擊。當(dāng)故障電流路徑不經(jīng)過(guò)人體皮膚阻抗而流進(jìn)心臟組織內(nèi)部的電流所引起的人體電流效應(yīng)就是微電擊。例如手術(shù)時(shí)體外電子器件直接接觸人體內(nèi)部組織、器官。10μA~50μA或者50mV（距離心臟越近閾值越低）的微電擊即可引發(fā)致命的心室顫動(dòng)。通常情況下,醫(yī)療電氣設(shè)備220 V電源就近引自插座或配電箱預(yù)留回路,這些回路漏電斷路器的額定剩余電流一般為30 mA,無(wú)法滿足此情況下的電擊安全防護(hù)要求。

2 IT系統(tǒng)簡(jiǎn)介

2.1 IT系統(tǒng)定義GB14050—2008系統(tǒng)接地的型式及安全技術(shù)要求對(duì)IT系統(tǒng)的定義是:電源端的帶電部分不接地或有一點(diǎn)通過(guò)阻抗接地,電氣裝置的外露可導(dǎo)電部分直接接地。IT系統(tǒng)的系統(tǒng)圖參見(jiàn)圖1。

2.2 IT系統(tǒng)特點(diǎn)

1）IT系統(tǒng)電源端無(wú)接地的中性線或經(jīng)過(guò)阻抗接地,單相接地故障情況下通過(guò)非故障相的對(duì)地電容形成接地故障電流回路,接地故障電流很小,接地故障電壓Uf很低,可帶故障持續(xù)運(yùn)行,供電連續(xù)性及安全性。IT系統(tǒng)具有預(yù)防性、修復(fù)性的特點(diǎn)。在絕緣下降但未出線接地故障時(shí),通過(guò)監(jiān)測(cè)供電線路對(duì)地絕緣變化情況,在一次接地故障發(fā)生前及時(shí)處理隱患。即使一次接地故障隱患未處理,其發(fā)生后并不會(huì)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行造成危害。但一次接地故障發(fā)生后并未處理,又發(fā)生二次接地故障時(shí)要求切斷供電電源。因此,二次接地故障發(fā)生前發(fā)現(xiàn)并處理一次接地故障,以確保故障點(diǎn)對(duì)地電壓及故障電流不會(huì)對(duì)人員造成傷害。IT系統(tǒng)故障電壓計(jì)算可參見(jiàn)GB／T 16895.10—2010低壓電氣裝置第4-44部分:安全防護(hù)電壓騷擾和電磁騷擾防護(hù)表44.A1中Uf值。IT系統(tǒng)Uf值更完整內(nèi)容參見(jiàn)GB 16895.11—2001電氣裝置對(duì)暫時(shí)過(guò)電壓和高壓系統(tǒng)與之間的故障的防護(hù)圖44D至圖44K。

2）IT系統(tǒng)不同于常見(jiàn)的TN,TT系統(tǒng),其系統(tǒng)特性決定必須設(shè)置對(duì)地漏電流監(jiān)測(cè)裝置,工礦企業(yè)660 V的IT系統(tǒng)常用漏電繼電器,醫(yī)療場(chǎng)所IT系統(tǒng)常用絕緣監(jiān)測(cè)器（IMD）。

3 IT系統(tǒng)在醫(yī)療場(chǎng)所的應(yīng)用

3.1國(guó)內(nèi)外背景

國(guó)際、國(guó)內(nèi)均有關(guān)于手術(shù)室、ICU,CCU等醫(yī)療場(chǎng)所配電系統(tǒng)的相關(guān)規(guī)范。目的就是為確保醫(yī)療場(chǎng)所用電的安全性、可靠性,見(jiàn)表1。

國(guó)外IT系統(tǒng)應(yīng)用更為成熟及廣泛,我國(guó)IT系統(tǒng)僅應(yīng)用于10 kV及35 kV的高壓系統(tǒng)和礦山、井下的某些低壓供電系統(tǒng)。

3.2國(guó)內(nèi)相關(guān)規(guī)范要求及應(yīng)用

GB 16895.24—2005建筑物電氣裝置第7-710部分:特殊裝置或場(chǎng)所的要求醫(yī)療場(chǎng)所、ＪGＪ16—2008民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范和ＪGＪ312—2013醫(yī)療建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范均對(duì)醫(yī)療場(chǎng)所進(jìn)行了分類:醫(yī)療場(chǎng)所分為0類場(chǎng)所、1類場(chǎng)所和2類場(chǎng)所。其中0類場(chǎng)所、1類場(chǎng)所醫(yī)療電氣設(shè)備不接觸患者、接觸軀體外部或斷電不危及生命的非重要治療場(chǎng)所。2類場(chǎng)所為醫(yī)療電氣設(shè)備接觸部件用于諸如心內(nèi)診療室、手術(shù)室及斷電危及生命的重要治療場(chǎng)所。具體醫(yī)療場(chǎng)所內(nèi)各個(gè)功能房間的類別劃分詳見(jiàn)ＪGＪ312—2013醫(yī)療建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范表3.0.2。

0類場(chǎng)所及1類場(chǎng)所可以采用TN-S系統(tǒng)供電。但應(yīng)滿足電擊安全防護(hù)相關(guān)要求,具體參見(jiàn)GB 50054—2011第5節(jié)相關(guān)內(nèi)容。

ＪGＪ16—2008民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范明確規(guī)定:2類場(chǎng)所內(nèi)用于維持生命、外科手術(shù)和其他位于“患者區(qū)域"內(nèi)的電氣設(shè)備和系統(tǒng)的供電回路,均應(yīng)采用醫(yī)療IT系統(tǒng)。ＪGＪ312—2013醫(yī)療建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范也有類似要求。

ＪGＪ16—2008民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范明確規(guī)定:醫(yī)療用途相同且相鄰的一個(gè)或幾個(gè)房間內(nèi),至少應(yīng)設(shè)置一個(gè)獨(dú)立的醫(yī)療場(chǎng)所局部IT系統(tǒng),除只有一臺(tái)設(shè)備并由單臺(tái)專用的醫(yī)療場(chǎng)所局部IT隔離變壓器供電外,每個(gè)房間應(yīng)配置絕緣故障監(jiān)測(cè)裝置,且應(yīng)符合下列規(guī)定:交流內(nèi)阻不應(yīng)小于100 kΩ;測(cè)量電壓不應(yīng)超過(guò)直流25 V;測(cè)試電流在故障條件下峰值不應(yīng)大于1 mA;應(yīng)設(shè)置絕緣故障報(bào)警,在絕緣電阻最遲降至50 kΩ時(shí)應(yīng)能報(bào)警、顯示,并應(yīng)配置試驗(yàn)設(shè)施。醫(yī)療IT變壓器應(yīng)裝設(shè)過(guò)負(fù)荷和過(guò)熱的監(jiān)測(cè)裝置。

實(shí)際應(yīng)用中,一般是一間手術(shù)室設(shè)一臺(tái)隔離變壓器及一套絕緣監(jiān)測(cè)系統(tǒng),這樣發(fā)生絕緣故障的范圍小,便于手動(dòng)查找和維護(hù)。面積較大的2類場(chǎng)所可選用帶自動(dòng)定位功能的漏電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

目前我國(guó)醫(yī)療IT系統(tǒng)電壓還是以220 V為主。主要原因是手術(shù)室接觸設(shè)備負(fù)荷不大,220 V能滿足用電需求。380 V的IT系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)非故障相電壓升高為正常電壓1.732倍,由此會(huì)帶來(lái)設(shè)備、線纜的耐壓?jiǎn)栴}、安全問(wèn)題,故380 V較220V的IT系統(tǒng)很少使用。此問(wèn)題GB 16895.24及相關(guān)文獻(xiàn)也有描述。

目前醫(yī)療場(chǎng)所配電系統(tǒng)絕大多數(shù)是以TN-S配電系統(tǒng)為主,個(gè)別2場(chǎng)所通過(guò)隔離變壓器采用局部醫(yī)療IT系統(tǒng)。GB50333—2013潔凈手術(shù)部建筑技術(shù)規(guī)范11.1.6條要求“心臟外科手術(shù)室用電系統(tǒng)必須設(shè)置隔離變壓器"且為強(qiáng)條,可見(jiàn)隔離變壓器作為間接接觸防護(hù)措施的有效性及重要性。

3.3醫(yī)療IT系統(tǒng)構(gòu)成

1）隔離變壓器。隔離變壓器一次、二次線圈分別設(shè)置,內(nèi)部設(shè)溫度傳感器,可將溫度信號(hào)傳至絕緣監(jiān)測(cè)系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)超溫報(bào)警。具體要求應(yīng)滿足GB 16895.24第710.512.1.6條對(duì)隔離變壓器的要求。

2）絕緣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。絕緣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要包括絕緣監(jiān)測(cè)儀、報(bào)警顯示儀、電流互感器,24 V直流電源,另外可選配絕緣故障定位儀。

3）顯示報(bào)警單元。一般與絕緣監(jiān)視儀相互通信,在絕緣故障時(shí)可發(fā)出聲光報(bào)警。

4設(shè)計(jì)實(shí)例

4.1陽(yáng)煤工集程團(tuán)項(xiàng)職目業(yè)背病防景治中心大樓屬一類高層,地下1層地上10層,

總建筑面積13 555.51 m2,2類場(chǎng)所包括3間手術(shù)室及5間ICU。以手術(shù)室配電系統(tǒng)為例進(jìn)行說(shuō)明。

4.2醫(yī)療

IT系統(tǒng)設(shè)計(jì)本項(xiàng)目手術(shù)室獨(dú)立配電箱系統(tǒng)圖見(jiàn)圖2。

圖中各編號(hào)說(shuō)明如下:

1）手術(shù)專用插座箱回路、手術(shù)室塔吊回路、中央情報(bào)控制面板回路、手術(shù)室PC平臺(tái)回路、備用回路。

2）無(wú)影燈回路、手術(shù)中門燈回路、觀片燈回路、電動(dòng)門回路、書寫臺(tái)燈回路、手術(shù)室照明回路、備用回路。

3）UPS,置于手術(shù)室外。

4）單相隔離變壓器,ES710。

5）負(fù)荷監(jiān)視用電流互感器。

6）儀器專用電源,AN450。

7）絕緣監(jiān)視儀,107TD47。

8）外接報(bào)警顯示和測(cè)試儀器,MK2007CBM-CN。

9）控制按鈕,位于中央情報(bào)控制面板。

10）剩余電流評(píng)估儀,RCMS490-D。本項(xiàng)目各個(gè)手術(shù)室、ICU面積較小,分布在不同樓層,故每間手術(shù)室及ICU分別設(shè)置獨(dú)立配電箱,嵌墻安裝于各自手術(shù)室的清潔走道內(nèi),上級(jí)電源引自本層雙電源動(dòng)力箱。另外在隔離變壓器一次側(cè)增設(shè)一臺(tái)UPS柜,作為雙電源的后備電源。UPS柜在電纜井內(nèi)落地安裝。所有供電線路均為低煙無(wú)鹵阻燃或低煙無(wú)鹵耐火電力電纜。獨(dú)立配電箱采用IT系統(tǒng)與TN-S系統(tǒng)相結(jié)合的型式,手術(shù)接觸部件采用IT系統(tǒng),不與患者接觸部件及手術(shù)臺(tái)電機(jī)回路采用TN-S系統(tǒng)。IT系統(tǒng)設(shè)絕緣監(jiān)視器,可實(shí)現(xiàn)絕緣監(jiān)視、負(fù)荷監(jiān)視和隔離變壓器溫度監(jiān)視等功能,并與報(bào)警顯示測(cè)試儀相互通信,發(fā)生接地故障時(shí)可發(fā)出聲光報(bào)警。TN-S系統(tǒng)設(shè)剩余電流評(píng)估儀,監(jiān)控本系統(tǒng)內(nèi)各回路漏電流情況,各回路額定剩余電流30 mA,動(dòng)作時(shí)間0.1 s。

各手術(shù)室、ICU分別局部等電位箱,局部等電位箱不與TN-S系統(tǒng)接地網(wǎng)連接,使2類場(chǎng)所各個(gè)單獨(dú)房間內(nèi)可導(dǎo)電部分形成等電位,進(jìn)一步降低接觸電壓,保證人身安全。

5安科瑞隔離電源監(jiān)控系統(tǒng)

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(duì)病人構(gòu)成的威脅也越來(lái)越大，尤其是那些生命攸關(guān)的場(chǎng)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(huì)對(duì)病人的生命構(gòu)成威脅。因此，對(duì)于醫(yī)療這一特殊場(chǎng)所的電氣設(shè)計(jì)，應(yīng)嚴(yán)格按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范進(jìn)行。

安科瑞IT系統(tǒng)絕緣監(jiān)測(cè)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(chǎng)所，能為這類場(chǎng)所提供安全、連續(xù)、可靠的供電解決方案。

5.2應(yīng)用場(chǎng)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(chǎng)所的隔離電源系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控及自動(dòng)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(jì)，軟件具有遠(yuǎn)程測(cè)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(chǎng)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(chǎng)分布顯示

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

實(shí)時(shí)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(cè)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(shí)時(shí)顯示在監(jiān)控系統(tǒng)界面，這些監(jiān)測(cè)參量含IT系統(tǒng)對(duì)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(bào)警

將各IT配電系統(tǒng)出現(xiàn)的各類故障，如絕緣故障、過(guò)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(cè)值、故障地點(diǎn)以及故障發(fā)生時(shí)間等信息。同時(shí)啟動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)的聲光報(bào)警系統(tǒng)，及時(shí)提醒相關(guān)人員，進(jìn)行故障處理。其中，聲音報(bào)警信號(hào)可被手動(dòng)消除。

遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)置和查詢

通過(guò)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(cè)儀的各類報(bào)警參數(shù)閾值，也可以任意查看這些報(bào)警參數(shù)值。參數(shù)包括絕緣報(bào)警值、負(fù)載電流報(bào)警值和隔離變壓器溫度報(bào)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(shì)，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(duì)性的對(duì)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)語(yǔ)

醫(yī)療場(chǎng)所內(nèi)各個(gè)功能房間電氣設(shè)備供電的可靠性和安全性直接決定就診患者的生命安全,這使得電氣安全問(wèn)題相比于其他場(chǎng)所更為重要。醫(yī)療場(chǎng)所如何實(shí)現(xiàn)更加可靠、安全的供電,應(yīng)當(dāng)引起廣大建筑電氣設(shè)計(jì)人員的高度重視,避免因電氣設(shè)計(jì)缺陷造成醫(yī)護(hù)人員與患者人身安全隱患。

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