淺談醫療IT系統及絕緣監測產品的應用

 

　　徐玉麗

　　(江蘇安科瑞電器制造有限公司 江蘇 江陰 214405)

　　1、項目簡介

　　某綜合醫院新病房大樓, 總建筑面積106314.18m2，地面以上主體總高度為99.4m,地上26層，地下1層。手術室除了一樓、二樓和五樓各有一間手術室外，三樓有門診手術室9間，神經ICU室共17個床位，四樓中心手術室共21間、中心ICU室24個床位?，F結合本工程談談筆者在醫用IT系統應用中的設計。

　　2、醫療場所的分類及供電要求

　　根據《建筑物電氣裝置第7- 710部分: 特殊裝置或場所的要求醫療場所》( GB16895.24-

　　2005、IEC60364- 7- 710: 2002) 的標準, 將不同目的的醫療房間劃分為0類場所、1類場所、2類場所。其分類規定如表1所示。

　　表1 醫療場所安全實施的類別和級別劃分

　　

 

　　其中，0類醫療場所是指無需與患者身體接觸的電氣裝置工作的場所。1類醫療場所是指醫療電氣設備的接觸部件需要與患者體表、體內(除了2類醫療場所所述環境以外)接觸的電氣裝置工作的場所。2類醫療場所是指醫療電氣設備約接觸部件需要與患者體內(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。

　　2類場所必須充分考慮微電擊產生的危險以及持續供電的重要性, 嚴格限制其第一次故障電流，因此《民用建筑電氣設計規范》(JGJ/T 16-2008)中規定，在2類場所內用于維持生命的、外科手術的和其他位于“患者區域”內的醫療電氣設備和系統的供電回路則必須使用隔離電源( IT電源) 供電。在0類場所、1類場所中，由于用電設備不與人體內臟直接接觸，可使用中性點接地的系統( TT / TN系統) 供電。

　　3、IT配電系統在2類醫療場所的應用

　　2類醫療場所對供電連續性和漏電流要求較高,IT系統降低了系統對地的泄漏電流，人身觸電的危險被降低到最小程度。在IT系統中安裝了絕緣監測儀裝置, 大大提高了事故預防能力, 系統一旦出現第一個絕緣故障, 不會引起系統的停電,保證了供電的連續。

　　在醫院的手術室和ICU病房中，為了保證供電的可靠性，采用了雙電源切換的供電方式，一旦該路電源停電，另外一路電源會很快切換。對于重要負荷，采用IT系統供電。 當發生絕緣故障時, 故障電流對地無法構成回路, 只會產生一個很小的容性漏電流, 同時電流不會導致上一級斷路器或熔斷器動作, 保證了供電的連續性。為了實時監測IT系統對地的絕緣狀況，系統內設置了絕緣監測裝置，當系統絕緣下降到監測裝置的報警值時，該監測裝置會發出報警信息，提示系統出現絕緣故障，需盡快進行排除。IT系統配電示意圖如圖1所示。

　　

 

　　圖1 IT配電系統示意圖

　　在本工程除了采用IT系統供電外，還采取了以下幾種措施, 確保IT系統供電的安全性和可靠性。

　　1)IT系統中采用的斷路器均選擇帶短路保護，而不帶過載保護斷路器，防止因系統過載跳閘，影響供電的連續性。

　　2)為了有效防止不同用電設備外殼電位差而產生的電擊事故，該系統采取進行了可靠的等電位聯接。

　　3)IT系統插座和插座箱均有明顯的標志，TN-S系統插頭不能插入。

　　4)為盡可能減小IT系統對地的泄露電容引起的漏電流，隔離變壓器的容量限制在8kVA以下。

　　5)IT系統的絕緣監測采用醫用的絕緣監視儀, 并滿足國家標準對該類產品的要求。絕緣監測儀只用于故障報警，不能動作于斷路器。

　　4 手術室IT供電及絕緣監測方案

　　本次設計中手術室采用了安科瑞公司的醫療IT配電產品，其系統由隔離變壓器、絕緣監測儀、儀用電源、外接報警顯示儀和絕緣故障定位裝置組成。每個手術室一套IT系統，IT系統采用一臺8kVA單相隔離變壓器。并通過AIM-M200絕緣監測儀, 實現變壓器次級回路對地絕緣阻抗、次級負載電流、變壓器溫度狀態的實時監測。設計了ASG100信號發生器和AIL100絕緣故障定位裝置，實現絕緣故障回路的定位功能。報警顯示裝置采用了AID200, 通過雙絞線與AIM-M200絕緣監測儀聯接分別在手術室內部及監控室顯示絕緣監視儀測量的數據, 當出現故障時通過發光管及嗡鳴器通知現場人員, 同時通過輸出觸點通知中心控制室值班人員做好故障處理準備。每組AIM-M200絕緣監測儀配置儀器專用電源DR-60-24, 電源輸出為DC24V。單個手術室系統組成如圖2所示。

　　

 

　　圖2 手術室IT配電系統圖

　　在該方案中，手術室的配電包括IT系統和TN-S系統，對于手術室內重要的設備，則通過IT系統配電，并通過絕緣監測儀和故障定位儀實現絕緣監測和故障定位。對于手術室內不重要的設備，或不與人體直接接觸設備，則采用TN-S系統來供電，并采用不大于30mA的漏電保護斷路器來防止漏電安全事故。

　　5 ICU重癥監護室IT供電及絕緣監測方案

　　在重癥監護室內，IT系統配電主要為各監護病床的護理吊塔供電，根據負荷的需求，為每個吊塔配電了2kVA的容量。在本設計中每套IT系統采用了一臺8kVA單相隔離變壓器，因此可滿足4個吊塔的供電。每套IT系統配置了1只AIM-M200絕緣監測儀，1套絕緣故障定位裝置和1只直流電源。由于安科瑞AID200集中報警與顯示儀能夠集中監控多達16套IT系統的絕緣監測數據，因此可多套IT系統共用1套AID200集中報警與顯示儀，其安裝在護士站，以便實時了解各IT配電系統的運行狀況。重癥監護室配電系統圖如圖3所示。

　　

 

　　圖3 ICU室IT配電系統圖

　　5 主要產品型號與配置

　　隨著電子醫療設備在醫院領域的廣泛應用，漏電流對病人構成的威脅也越來越大，尤其是那些生命攸關的場所，病人在手術中或麻醉狀態下，各種電極、傳感器直接插入人體內，微小的漏電流都有可能導致病人觸電身亡。因此，對于醫院這一特殊場所的電氣設計，應嚴格按照國家標準和規范進行。

　　安科瑞公司的醫用隔離電源柜及其配套絕緣監測裝置是針對醫療Ⅱ類場所的供電需求而開發設計的，能夠很好的滿足各類手術室和重癥監護室對電源安全性和可靠性的要求，并符合國家相關標準。

　　應用場合型號主要功能

　　ICU/CCU病房隔離電源柜

GGF-I系列為醫院ICU/CCU病房提供安全可靠的IT系統隔離供電電源，并具有對IT系統絕緣監測功能。

 

　　手術室隔離電源柜GGF-O系列為醫院各類手術室提供安全完美的供電解決方案，為重要的手術設備提供安全可靠的IT系統隔離供電電源，并具有對IT系統絕緣監測功能。

　　醫療IT配電系統絕緣監測裝置

AIM-M100具有對被監測IT系統對地絕緣電阻、隔離變壓器負荷電流、變壓器繞組溫度實時監測及 故障報警功能;

 

　　

ACLP10-24儀表專用的直流穩壓模塊，導軌式安裝，

 

　　

AID100具有絕緣電阻、變壓負荷率實時顯示功能;可遠程設置絕緣監測儀的報警閥值

 

　　

AKH-0.66P26與AIM-M100絕緣監測儀配套使用的保護型電流互感器。最大可測電流為50A，變比為2000:1

 

　　隔離變壓器

AITR系列醫院專用的隔離變壓器，為各類手術室和重癥監護室提供安全的電源隔離

 

　　系統集成

　　

GGF-800醫療潔凈電源監控系統對各絕緣監測設備進行集中監視和管理，以便被監控的場所出現故障時，相關人員能夠快速響應，及時有效地解決問題

 

　　

具有報警顯示與記錄功能，按負荷電流分預警及報警，可記錄報警發生的時刻、報警類型及報警值等信息，并可支持報警聲音(報警聲音也可屏蔽)，方便運維人員分析系統運行的歷史情況，及時排除故障

 

　　

可單獨調用某個IT供電系統的監測畫面，并可通過手動選擇該IT供電系統查詢其變壓器運行的詳細狀態

 

　　

系統具有一次圖及現場分布圖顯示功能，便于及時、直觀地發現IT供電系統的報警地點或區域

 

　　7　設備清單

　　8KVA嵌入式手術室隔離電源柜(GGF-O8QL)設備明細

　　序號名稱型號數量計量單位

　　1絕緣監測儀安科瑞 AIM-M2001只

　　2隔離變壓器安科瑞 AITR80001只

　　3報警與顯示儀安科瑞 AID2001只

　　4儀用電源安科瑞 DR-60-241只

　　5信號發生器安科瑞 ASG1001只

　　6故障定位儀安科瑞 AIL100-81只

　　7故障定位儀安科瑞 AIL100-41只

　　8電流互感器安科瑞 AKH-0.66P261只

　　安科瑞 AKH-0.66 40I 100/53只

　　9柜體手術室嵌入式GGF-OXQ1只

　　10隔離開關施耐德 INS80 4P1只

　　11斷路器施耐德 iC65N-C20/4P1只

　　施耐德 iC65N-C20A/4P+Vigi ELE A 30mA1只

　　施耐德 iDPNN-C16A/1P+N+Vigi ELE A 30mA3只

　　施耐德 iC65N-C10/1P5只

　　施耐德 iC60LMA-C40/2P2只

　　施耐德 iC60LMA-C25/2P8只

　　12電能表安科瑞 DTSF13521只

　　13PE端子排B-3X17/102只

　　14接線端子GGF用2套

　　15信號燈AD11-22/21-5GZ AC220V 綠色2只

　　AD11-16/41-6GZ AC220V 紅色17只

　　16浪涌保護器施耐德 iPR 20 3P+N1只

　　17散熱器KA1238HA2BMT2只

　　18輔料GGF-O8/10G1項

　　8KVA嵌入式ICU室隔離電源柜(GGF-I8QL)設備明細

　　序號名稱型號數量計量單位

　　1絕緣監測儀安科瑞 AIM-M2001只

　　2隔離變壓器安科瑞 AITR80001只

　　3報警與顯示儀安科瑞 AID2001只

　　4儀用電源安科瑞 DR-60-241只

　　5信號發生器安科瑞 ASG1001只

　　6故障定位儀安科瑞 AIL100-41只

　　7電流互感器安科瑞 AKH-0.66P261只

　　8斷路器iC60LMA 2P 40A1只

　　9iC60LMA 2P 16A4只

　　10柜體ICU室嵌入式GGF-IXQ1只

　　11PE端子排B-3X17/102只

　　12散熱器KA1238HA2BMT2只

　　參考論文：

　　[1] 醫用IT系統在醫院2類場所中的應用.建筑電氣 2006.4

　　[2] 安科瑞電氣股份有限公司產品選型手冊2013.1版.