IT隔離系統(tǒng)在醫(yī)療電氣設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

王永軍 姜帥

摘要：IT系統(tǒng)選用中性點(diǎn)不直接接地方式，由于其有效降低觸電電壓，以及電網(wǎng)對地漏電流，促使人身體觸電危險(xiǎn)性降至最低。特別是針對醫(yī)療領(lǐng)域中特殊區(qū)域內(nèi)，直接關(guān)乎患者生命，如手術(shù)室、心臟監(jiān)護(hù)室等配電系統(tǒng)具有明確規(guī)定。本文闡述IT配電特征及其在醫(yī)療領(lǐng)域應(yīng)用價(jià)值基礎(chǔ)上，分析其應(yīng)用于醫(yī)療電氣設(shè)計(jì)中要求，提出具體應(yīng)用要點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：IT隔離系統(tǒng);醫(yī)療電氣設(shè)計(jì);應(yīng)用

隨著科技高速發(fā)展，醫(yī)療機(jī)構(gòu)水平日漸提升，大量智能化、先進(jìn)的醫(yī)療電氣設(shè)備，應(yīng)用于醫(yī)療領(lǐng)域中，為診療工作提供良好便捷性同時(shí)，承擔(dān)上述目標(biāo)醫(yī)療電氣安全性，成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。醫(yī)療領(lǐng)域供配電系統(tǒng)型式選取，以及電氣設(shè)備運(yùn)行可可靠性，直接關(guān)乎患者人身安全，IT隔離系統(tǒng)憑借自身特征，為患者生命安全做以保障。因此，需根據(jù)醫(yī)療實(shí)際狀況，選取合適的供配電系統(tǒng)型式，滿足日常運(yùn)作需求。

一、IT配電特征及其在醫(yī)療領(lǐng)域應(yīng)用價(jià)值

IT系統(tǒng)電源端無接地中性線，單相接地故障狀況下，依托非故障相的對地電容形成接地故障電流回路，由于接地故障電流較小，供電連續(xù)性及安全性予以保證。IT系統(tǒng)具有預(yù)防性、修復(fù)性特征，處于絕緣下降但接地未出現(xiàn)故障條件下，將供電線路對其絕緣狀況進(jìn)行監(jiān)測，可在第一次接地實(shí)際發(fā)展之前將隱患處理。IT系統(tǒng)應(yīng)用于醫(yī)療領(lǐng)域中，實(shí)際價(jià)值主要體現(xiàn)在以下幾方面：（1）通常用電設(shè)備對人體心臟直接漏電高達(dá)10uA時(shí)，導(dǎo)致機(jī)體觸電死亡，傳統(tǒng)民用建筑中多選用RCD作為地漏電保護(hù)裝置，其自身響應(yīng)值通常處于30mA，難以滿足醫(yī)療領(lǐng)域?qū)嶋H要求。因此，為保證患者自身安全性，針對手術(shù)室、ICU等區(qū)域內(nèi)，選用IT系統(tǒng)，依托單相容隔離變壓器為其進(jìn)行供電，可避免漏電電流直接傳輸至醫(yī)療設(shè)備上，對患者生命構(gòu)成威脅。隔離電源中銜接的負(fù)載出現(xiàn)對地絕緣故障，因電源末端未進(jìn)行處理，所以漏電流對其不能形成回路，規(guī)避患者生命面臨威脅。（2）IT系統(tǒng)出現(xiàn)接地故障時(shí)，不會(huì)對系統(tǒng)斷路器刺激產(chǎn)生動(dòng)作，最終確保電源供電具有持續(xù)性。醫(yī)療領(lǐng)域中，部分區(qū)域?qū)╇娺B續(xù)性具有較高的要求，通常將其布設(shè)為雙路，確保其供電連續(xù)性。此類特殊區(qū)域內(nèi)布設(shè)相應(yīng)的IT系統(tǒng)，由于中性點(diǎn)未接地，負(fù)載端出現(xiàn)相對地絕緣故障時(shí)，無法形成完整的閉合回路，僅產(chǎn)生相應(yīng)的容性漏電，對人體并不會(huì)造成危害，實(shí)現(xiàn)醫(yī)療領(lǐng)域供電持續(xù)性[1]。

二、IT隔離系統(tǒng)在醫(yī)療電氣設(shè)計(jì)中的應(yīng)用要求

多數(shù)國家以及國際標(biāo)準(zhǔn)，均對醫(yī)療領(lǐng)域做以明確規(guī)定，特別針對手術(shù)室、心臟監(jiān)護(hù)室配電設(shè)計(jì)，核心目標(biāo)是為上述區(qū)域內(nèi)設(shè)備運(yùn)行提供安全電源，保證患者生命健康。我國GB16895-2019和JISC60364-2010標(biāo)準(zhǔn)中明確規(guī)定，處于醫(yī)療領(lǐng)域區(qū)域內(nèi)，用于維持生命、外科手術(shù)等醫(yī)療設(shè)備系統(tǒng)，建議選用IT隔離系統(tǒng)為宜。GB51348-2019中對醫(yī)療場所IT系統(tǒng)應(yīng)有具有如下要求：（1）使用途徑相同，且相鄰的房間內(nèi)部，最少應(yīng)布設(shè)一個(gè)單一獨(dú)立的IT系統(tǒng)，其系統(tǒng)內(nèi)部配置相應(yīng)的交流內(nèi)阻抗，并滿足下列要求：①測試電壓應(yīng)不超過直流25V;②注入電流峰值應(yīng)不超過1mA;（2）醫(yī)療領(lǐng)域內(nèi)部布設(shè)相應(yīng)的IT系統(tǒng)，均需保持在醫(yī)務(wù)人員可監(jiān)視范圍內(nèi)，配備相應(yīng)的警報(bào)設(shè)備，通常亮綠燈表明處于正常工作范圍內(nèi)，降至最低固定數(shù)值時(shí)，且應(yīng)不能消除或斷開亮燈指示。（3）醫(yī)療IT系統(tǒng)變壓器應(yīng)裝設(shè)過負(fù)荷及過熱監(jiān)測裝置，輔助等電位連接應(yīng)滿足以下要求：變壓器處于額定電壓及頻率進(jìn)行供電時(shí)，空載狀況下測定其保護(hù)電流應(yīng)小于0.5mA。（4）用于移動(dòng)式和固定式設(shè)備醫(yī)療IT系統(tǒng)，建議選用單向隔離變壓器，輸出實(shí)際容量應(yīng)超過0.5KVA，且小于10KVA[2]。

三、醫(yī)療建筑電氣設(shè)計(jì)如何選用IT系統(tǒng)

1、根據(jù)不同場所選取

依照現(xiàn)行個(gè)文件規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，將應(yīng)用于不同途徑房間劃分為三種場所，即0類、1類、2類。其中0類場所通常是指不使用接觸部件場所，如門診室、候診室等;1類場所主要指，醫(yī)療設(shè)備接觸軀體外部，亦或醫(yī)療設(shè)備出現(xiàn)斷電狀況，并不會(huì)對患者造成嚴(yán)重干擾，如病房、X光室;2類場所主要是指醫(yī)療設(shè)備出現(xiàn)微弱漏電，對患者生命構(gòu)成威脅，如急診搶救室、手術(shù)室、ICU等，針對2類場所范圍中，需配備相應(yīng)具有絕緣監(jiān)視隔離電源系統(tǒng)，O類和1類區(qū)域內(nèi)，可采取中性點(diǎn)接地系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)供電。

2、IT配電系統(tǒng)基本配置

2.1醫(yī)療專用隔離變壓器

依照我國及國際電工委員會(huì)相關(guān)規(guī)定及標(biāo)準(zhǔn)，醫(yī)療IT系統(tǒng)建議選用單相隔離變壓器，輸出額定容量以大于0.5kVA，且不應(yīng)超過10kVA。因此，為保證醫(yī)療領(lǐng)域供電安全性，需逐一在每個(gè)手術(shù)室內(nèi)配備相應(yīng)的隔離變壓器。隔離變壓器規(guī)格較多，不同規(guī)格呈現(xiàn)的功效不盡相同，建議選用等級為H級的醫(yī)療隔離變壓器。該隔離變壓器初級繞組和次級繞組均進(jìn)行單一獨(dú)立纏繞，并在其兩者間布設(shè)相應(yīng)的屏蔽層，將其連接至獨(dú)立端子上，變壓器固定架應(yīng)與鐵芯進(jìn)行隔離，形成雙重絕緣。此外，變壓器內(nèi)部增設(shè)相應(yīng)的溫度傳感器，利用絕緣監(jiān)測儀器對其溫度傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測。

2.2醫(yī)療專用絕緣監(jiān)測儀

為進(jìn)一步實(shí)時(shí)掌握電源系統(tǒng)實(shí)際狀況，逐一在醫(yī)用隔離電源系統(tǒng)中配備相應(yīng)的絕緣監(jiān)測儀，主要承擔(dān)監(jiān)測隔離電源回路絕緣狀況，若監(jiān)測發(fā)生異常狀況，需及時(shí)以警報(bào)形式發(fā)出。創(chuàng)新型醫(yī)療絕緣監(jiān)測儀器，利用低頻信號監(jiān)測方式，不僅獲取監(jiān)測成效較佳，而且監(jiān)測速率較快。同時(shí)，微處理實(shí)時(shí)測量其電壓狀況，自身抗干擾性優(yōu)良，可滿足現(xiàn)代電網(wǎng)系統(tǒng)中，特別是各類頻率、波形醫(yī)療電器設(shè)備監(jiān)視，具有良好的應(yīng)用成效。醫(yī)療專用絕緣監(jiān)測儀，應(yīng)根據(jù)實(shí)際狀況，將其初始監(jiān)測數(shù)值調(diào)整至合理范圍內(nèi)，通常布設(shè)于50kΩ;過負(fù)載監(jiān)視響應(yīng)應(yīng)嚴(yán)格根據(jù)相應(yīng)隔離變壓器讓容量予以調(diào)整;變壓器繞組溫度具有報(bào)警顯示功能。

2.3變壓器負(fù)載監(jiān)視設(shè)備

為有效監(jiān)測隔離變壓器實(shí)際帶載荷狀況，在隔離變壓器后配電線路配備相應(yīng)的保護(hù)型電流互感器，將咋混用保護(hù)電流互感器與絕緣監(jiān)測儀器聯(lián)合應(yīng)用，對隔離變壓器進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，掌握系統(tǒng)性信息，有助于針對異常狀況，采取針對性應(yīng)對措施。

2.4外接報(bào)警與顯示設(shè)備

外接報(bào)警與顯示設(shè)備，可對隔離電源實(shí)時(shí)遠(yuǎn)距離報(bào)警顯示，常見于手術(shù)室、護(hù)士站等區(qū)域內(nèi)，該設(shè)備裝置支持單一或集中裝設(shè)要求，譬如選用外接報(bào)警與顯示裝置，通常布設(shè)于ICU等區(qū)域內(nèi)，采用多套隔離電源系統(tǒng)時(shí)，裝設(shè)集中監(jiān)控系統(tǒng)，以此保障各項(xiàng)功能實(shí)現(xiàn);將其增設(shè)與手術(shù)室內(nèi)，需選用外接報(bào)警與顯示儀單獨(dú)監(jiān)控，處于后續(xù)觀測便捷性考量，通常將其應(yīng)用于手術(shù)室內(nèi)部墻體上。

2.5內(nèi)部穩(wěn)壓電源模塊

內(nèi)部轉(zhuǎn)化電源，核心是將AC220V轉(zhuǎn)化為DC24V，為儀表提供輔助電源，增設(shè)相應(yīng)的穩(wěn)壓電流模塊，為外接報(bào)警與顯示裝置持續(xù)性供電。

2.6絕緣故障定位系統(tǒng)

應(yīng)根據(jù)實(shí)際狀況，隔離電源設(shè)備負(fù)載存在回路數(shù)量較多，亦或用戶實(shí)際需求“處于不切斷電源條件下，短期內(nèi)便可檢測故障處于實(shí)際回路”，可增設(shè)相應(yīng)的絕緣故障定位功能，目的是提示絕緣故障基礎(chǔ)上，指出其具體布設(shè)回路中，為醫(yī)療工作持續(xù)性進(jìn)行提供便捷。

結(jié)束語

醫(yī)療區(qū)域內(nèi)室內(nèi)電氣設(shè)備供電安全性及可靠性，與患者診療密切相關(guān)，促使此類區(qū)域內(nèi)電氣與其他場所相較，更需持有高度重視。因此，應(yīng)根據(jù)醫(yī)療建筑實(shí)際狀況，充分應(yīng)用IT系統(tǒng)，確保電氣設(shè)計(jì)具有合理性，保證醫(yī)護(hù)人員及患者安全。

參考文獻(xiàn)

[1]郝成，郝云飛，張怡.LLC諧振型DC-DC變換器在微電網(wǎng)系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，2019，32（10）：157-159.

[2]王彥，鄭夢笛，王云鵬，等.雷神山醫(yī)院醫(yī)技區(qū)供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)解析[J].智能建筑電氣技術(shù)，2020，79（1）：114-116.