醫療IT系統的功能分析

安科瑞 徐浩竣

江蘇安科瑞電器製造有限公司

0引言

隨著越來越多的 電子醫療裝置在醫用建築中廣泛應用， 電流對病人的威脅也越來越大，大家知道，電流流入人體有三種主要後果，首先是灼傷，特別是在電流流進和流出人體的地方，第二是肌肉的麻痺，它可能短暫地使呼吸停止，第三是電擊可能造成心臟的抑制，這種心室纖維性顫動會造成心室內心辨膜的失調，從而使血液停止周身的迴圈，前兩種雖然會使人感到不適，但很少造成永續性的損傷，而心室纖維性顫動極可能造成生命危險。

大家也知道，當用電裝置對人體心臟直接漏電大於lOmA時，就會造成對人的微電擊事故，而一般民用建築所用的漏電電流保護裝置動作電流通常為30mA～500mA．不能有效防止微電擊事故的發生，同時，目前我國醫院建築的低壓配電系統接地型式通常採用TN系統，該系統多為金屬性短路，故障電流較大，致使斷路器等過電流保護裝置動作，也不能滿足醫院建築一些重要醫療場所對不間斷供電的使用要求。

1醫療IT系統功能及特點

醫用隔離 電源系統（即醫用IT系統），又叫中性點不接地的配電系統，系統負載中的導體和無負載電流經過的導電部分經接地保護線接地。在IT系統中，如果出現單相接地故障，對地漏電流只能經過系統洩漏電容對系統相線構成迴路，而系統洩漏電容引起的容抗總是遠遠大於TN系統中的接地電阻，因此IT系統中的短路其不會因接地電流的存在而引起過電流而動作，從而保證系統能帶故障執行。

醫療IT系統設定在醫療2類場所的作用：

（1）隔離電源系統即中心點不接地系統，其因降低了接觸電壓和電網對地的洩漏電流，故有效控制對人體內部的直接漏電，從根本上杜絕產生微電擊醫療事故的危險；

（2）防止接地系統內的漏電流竄入某些與病人連線的醫療電氣裝置的對地迴路；

（3）當供電系統內出現第一個對地漏電流故障時，不會導致斷路器或熔斷器動作，保證供電的可靠性。同時，絕緣監視儀報警，提示故障型別，以便 維修人員及時修復；

（4）降低了對地漏電流，從而提高了防火安全性；

（5）目前國家標準GB16895.24-2005規定中心手術部所有手術室、急診搶救室、各類重症監護室、心臟導管及造影室等需配置隔離電源系統。

2IT系統在醫院建築中的應用方案

2.1 醫院建築中醫療場所的分類

醫療場所分為三種：

0類醫療場所：無需與患者身體接觸的 電氣裝置工作的場所。

1類醫療場所：需要與患者體表、體內(2類醫療場所所述環境)接觸的電氣裝置工作的場所。 2類醫療場所：需要與患者體內(主要指心臟或接近心臟部位)接觸以及電源中斷危及患者生命的電氣裝置工作的場所。

根據IEC標準中規定，在醫療領域內，由電網電源供電，用於維護生命或外科手術的醫療電氣裝置，必須使用帶絕緣監視儀的IT系統，同時根據《綜合醫院建築設計規範》，2類醫療場所必須使用帶絕緣監視裝置和隔高變壓器的電源系統，即IT系統。2.2 IT系統在醫院建築2類醫療場所的應用及系統組成 2類醫療場所主要包括：急診搶救室、中心手術部的所有手術室、所有CU室(包括ICU、CCU、NICU、 PICU、SICU等)，心臟導管介入室和心血管造影室。

圖1 某醫院手術室隔離電源櫃系統圖

(1)系統組成

醫療IT系統由隔離變壓器、絕緣監視儀及外接報警裝置和顯示裝置三部分組成。如圖1所示，為某醫院手術室隔離電源櫃系統圖。

(2)系統各組成部分設定要求

①醫療IT系統隔離變壓器的作用：將一個電氣迴路的導體與其他電氣迴路做完全的電氣分離。

醫療IT系統隔離變壓器設定要求：

a.醫用IT系統通常採用單相變壓器，其額定容量不應低於0．5kVA，且不超過IOkVA。因為三相IT系統中如果出現單相接地故障，非故障相的對地電壓將升高到對地額定電壓的1．7倍，因而具有對地故障擴大的危險，所以應慎用三相IT系統。

b.隔離變壓器應儘量靠近醫療場所，並採取措施防止人們無意的接觸。這樣以縮短該系統配電線路的長度，提高迴路的絕緣阻抗，降低迴路的對地靜電電容。

c.隔離變壓器二次側的額定電壓不應超過250V。

d.當隔離變壓器處於額定電壓和額定頻率下，空載執行時，流向外殼或大地的漏電流不應超過0．5mA。

②醫用IT系統必須配置絕緣監視器。IT系統內的絕緣監視儀監視相線對地的絕緣阻值，一旦相線對地出現絕緣故障，絕緣監視儀器立即報警，提醒操作人員系統中已經出現第一個對地故障，但系統仍能帶故障執行，需在適當的時間找出並排除。如果IT系統內未安裝絕緣監視儀，當出現第一個故障時，操作人員得不到任何報警資訊，如果再出現第二、第三個故障時，逐步增加的故障電流最終將導致系統內的小型斷路器或熔斷器動作，使整個IT系統失電。如果兩個故障發在不同相上，還會對地構成相間短路，對IT電源系統造成極大危害，給病人帶來生命危險。

絕緣監視器應具有如下要求：

a.交流內阻大於等於100Kf；

b.測量電壓不超過直流25V；

c.測試電流，故障條件下峰值不應大於1mA；

d.當電阻減少到50kf~時能夠顯示，並備有試驗設施。

e.每一個醫療IT系統，具有顯示工作狀態的 訊號燈。聲光警報裝置應安裝在便於監視的場所；

f.隔離變壓器需設定過載和高溫的監控。

③報警裝置和顯示裝置 安裝於便於監視的場所，用於監視內監視儀器測量資料和報警情況。可根據報警型別做相應處理，如果是過負載或變壓器超溫報警，可斷開一些目前不是必須使用的負載；如果是絕緣故障報警，可先將手術做完，然後由專業 電工透過依次斷開負載分路的方法找出故障點。如果安裝了絕緣故障定位系統，就可立即線上找出故障分路。

3IT系統在醫院建築中的應用中應注意的問題

(1)IT系統不宜配出中性線(N)，IT系統配出N線時，如果N線對地短路，線路絕緣監察器不能發出訊號，無法發現故障。因N線的接地，此IT系統將按，TT系統執行，如再發生相線接地故障，則成為非 電容性的接地故障，但線路保護不能切斷此故障電路，此時危險故障電壓和對地電弧、電火花都可能發生，故IT系統不宜配出N線。因IT系統不宜配出中性線(N)，系統中單相負荷所需的220V電源由三相IT系統中380／220V降壓變壓器取得，或由IT系統中單相220V電源經1：1隔離變壓器的二次側提供。所以IT系統中的配電線路均為帶電導線，應裝設雙級開關，作為短路保護。

(2)單相裝置由單相隔離變壓器供電，三相IT系統只供三相裝置，防止負荷不平衡，電壓產生偏移。

(3)因不同手術室可能同時實施不同的手術，使用不同的醫療儀器。為避免醫療電器裝置的相互干擾，每間需要設定IT系統的手術室，應單獨設定隔離變壓器。

(4)醫院內的胸部手術室，心血管x線造影室，心臟手術室及檢查室等，應具有嚴格的防電擊保護措施。這僅靠帶絕緣監視的IT系統是不夠的，還應輔以區域性等電位聯結，使保護區內所有可導電部分都處於同一電位。同時，絕緣監視儀監視並測量隔離電源相對地的絕緣阻值，在絕緣監視儀的測量回路中，大地為PE線，即等電位接地線。如果系統中缺少等電位接地線，那麼負載端出現的對地故障不能對絕緣監視儀的測量回路夠成迴路，將影響絕緣監視儀的響應靈敏度。

(5)當同一場所尚有TN—S或IT系統供電的插座時，醫用IT系統的插座應為其它系統用的插頭無法插入，並具有明顯的可供區別的標誌。

5結論

綜上所述，安裝了絕緣監視儀和輔助等電位聯結的IT系統具有以下的優越性：

(1)降低觸電電壓和電網對地漏電流，因而人身觸電危險被降到最小。

(2)採用了隔離變壓器後，可以防止接地系統內的漏電流竄人某些與病人連線的醫療電氣裝置的對地迴路。

(3)供電系統內部一旦出現第一個對地漏電故障，不會導致保護元件(斷路器或熔斷器)動作，因而保證了電源供電的可靠性。

(4)降低了對地漏電流，從而提高了防火安全性。

(5)系統發生第二次接地故障時，由於形成金屬性短路，該故障電流足以使保護電器在規定時間內切斷電源，使人免遭電擊，保護生命的安全。因此，IT系統即保證了供電的連續性，又可使人免遭電擊，保護生命的安全，故IT系統在醫院建築中重要醫療場所得到很好的應用。