摘要：參考國外及國際對醫(yī)療領域的相應標準，結合我國有關的規(guī)范﹑標準，對手術室供配電系統(tǒng)作出了探討；論述了IT配電系統(tǒng)在醫(yī)院的應用范圍；分析了IT系統(tǒng)接地故障的特點；提出了醫(yī)院手術室IT電源系統(tǒng)的基本配置。
關鍵詞：手術室配電系統(tǒng)、故障、絕緣監(jiān)視、漏電
隨著醫(yī)療電子電器技術的飛速發(fā)展，現(xiàn)代醫(yī)療日益依賴于電氣和電子設備。人們對醫(yī)院手術室的環(huán)境要求越來越高，過去的一些設計遠不能滿足人們對安全保障的要求。尤其是手術室中大量設備觸及人體內(nèi)臟和大腦等器官，如發(fā)生電氣漏電故障，很容易發(fā)生電氣事故。如何保護醫(yī)院的病人以及醫(yī)護人員不受漏電事故的傷害已經(jīng)變得非常重要，已經(jīng)受到了國內(nèi)外的繼電保護專家和醫(yī)生們的普遍關注。許多國家和國際標準都對醫(yī)療領域，尤其是那些生命攸關的場所，如手術室﹑重癥監(jiān)護室﹑心臟監(jiān)護室等處的醫(yī)用配電系統(tǒng)做出了特殊規(guī)定，其目的就是保證為該場所內(nèi)的醫(yī)療電器設備提供一個安全可靠的電源，以確保病人的安全。
一、電擊對人體的傷害
電流流入人體主要有三種后果。首先是灼傷，特別是在電流流入和流出人體的地方。其次是肌肉的麻痹，它可能短暫地使呼吸停止。第三是電擊造成心臟發(fā)生心室纖維性顫動，這種心室纖維性顫動會造成心室和心瓣膜的失調(diào)，從而使血液循環(huán)停止。前兩種結果會使人感到不適，但很少造成持久性損傷，而發(fā)生心室纖維性顫動則需盡快進行處理，否則會造成腦損傷或死亡。
電擊對人體造成傷害的程度取決于兩個因素：流過人體的電流大小、電流流過人體的時間。IEC標準中明確標出了15～100Hz的交流電對人體的影響與時間和電流大小的關系。
在正常情況下，人體對電擊的自然反映可以避免或減少電流對人體的傷害。第一，人體的皮膚電阻可以限制流過人體的流量。第二，肌肉在受到電擊時會收縮，一般能夠使人體迅速脫離電源。
二、相關規(guī)范對醫(yī)院手術室配電系統(tǒng)的規(guī)定
國外相關標準有德國的DIN VDE0107﹑法國的NFC15-211﹑美國的NFPA99-1993﹑IEC（國際電工協(xié)會）60364-7-710.在國際電工協(xié)會IEC60364標準中規(guī)定，在醫(yī)療領域，由電網(wǎng)電源供電，用于維持生命或外科手術的醫(yī)療電器設備﹑以及用于手術室照明和類似照明設備﹑額定電壓超過AC25V或DC60V的設備，必須使用帶絕緣電阻監(jiān)視儀的IT電源系統(tǒng)。
同時我國《民用建筑電氣設計規(guī)范》中14.7.6.3中規(guī)定在電源突然中斷后，有招致重大醫(yī)療危險的場所，應采用電力系統(tǒng)不接地（IT系統(tǒng)）的供電方式；14.2.8中規(guī)定IT系統(tǒng)必須裝設絕緣監(jiān)視及接地故障報警系統(tǒng)或顯示裝置。以及我國2002年11月26日發(fā)布，12月1日開始實施的《醫(yī)療潔凈手術部建筑技術規(guī)范》8.3.1.3中規(guī)定潔凈手術部用電應從本建筑物配電中心專線供給。根據(jù)使用場所的要求，主要選用TN-S系統(tǒng)和IT系統(tǒng)兩種形式；8.3.2.3中規(guī)定潔凈手術室內(nèi)的電源宜設置漏電檢測報警裝置；8.3.4.2中規(guī)定心臟外科手術室必須設置有隔離變壓器的功能性接地系統(tǒng)等相關規(guī)定。
三、IT系統(tǒng)，即中性點不接地配電系統(tǒng)的特點
1.IT系統(tǒng)降低了接觸電壓和電網(wǎng)對地漏電流，人身觸電危險降到最小程度；
眾所周知，當用電設備對人體心臟直接漏電電流大于10uA時，就會導致病人死亡，在醫(yī)學上稱之為微電擊。而在一般通用建筑中所用的RCD等對地漏電保護開關，其動作響應值是mA級（30mA），遠遠不能滿足醫(yī)療領域的需要。因此，現(xiàn)在國際上對醫(yī)療領域中的手術室﹑ICU﹑CCU等重要場所，除了按要求做局部等電位聯(lián)結外，配電系統(tǒng)通常采用局部中性點不接地的供電系統(tǒng)（即IT系統(tǒng)或稱隔離電源系統(tǒng)）供電。通過單相3KVA-10KVA的隔離變壓器給這些場所供電，首先可以防止其它回路中的漏電電流通過接地線竄入手術室﹑ICU﹑CCU的醫(yī)療電氣設備上對病人的安全構成威脅；另外，一旦隔離電源上所接負載（如各種醫(yī)療電氣設備）出現(xiàn)對地故障，因?qū)Φ夭荒軜嫵呻姎饣芈�，所以只能產(chǎn)生一個很小的容性漏電流，可有效控制對心臟等器官的直接漏電流，極大地保護了病人免造漏電流的傷害。
2.IT系統(tǒng)保證供電的連續(xù)性，當電網(wǎng)負載出現(xiàn)第一個絕緣故障時，不會引起電源自動開關動作；
在醫(yī)療領域，某些場所對供電連續(xù)性要求很高，故設計為兩路（甚至三路）電源（TN-S系統(tǒng)）自動切換，以保證這些特殊場所的供電連續(xù)性。但此種配電系統(tǒng)如果在負載端出現(xiàn)相對絕緣故障時，故障電流將經(jīng)過電源中性點對地構成電氣回路，從而形成一個較大的接地故障電流，使上一級自動開關或熔斷器動作，最終導致供電中斷。不能滿足重要設備用電的可靠性。而如果在這些場所局部采用IT配電系統(tǒng)時，因其電源中性點不接地，當負載端出現(xiàn)第一點相對絕緣故障時，因其對地構不成電氣回路，只能產(chǎn)生一個很小的容性漏電電流，對人體不會產(chǎn)生危害，同時也不會導致開關動作，從而保證了特殊場所的供電的連續(xù)性。依據(jù)規(guī)范IT系統(tǒng)必須裝設絕緣監(jiān)視及接地故障報警裝置，提醒絕緣故障的發(fā)生，以便維修人員及時發(fā)現(xiàn)問題，排除故障，防止IT系統(tǒng)電源二次異相接地故障時切斷電源。
3.IT系統(tǒng)降低了對地漏電電流，因此也提高了整個配電系統(tǒng)的防火安全性。
四、醫(yī)院配電系統(tǒng)的選擇
在醫(yī)療過程中，為了進行各種目的的測量、診斷或治療，病人常常和各種電氣設備連接，電極有可能進入人體或牢固地附著在人體表面（如：心電圖、腦電圖），還可能從人體內(nèi)導出液體，經(jīng)過處理后再輸入體內(nèi)（如：腎透析），這些將使人體失去皮膚電阻的保護。當病人處于麻醉狀態(tài)，或因痛覺喪失失去了對電擊的自然反映，會導致人體不能自行脫離電源。
除上述情況外，在一些手術過程中，導電體會直接觸及心臟（如：埋置心臟起搏器或打開心臟的手術）。
1.在醫(yī)療領域所有以檢查或治療為目的的，與病人直接接觸的設備，有三種應用情況；
�、俳M0類：沒有醫(yī)療電氣設備與人體接觸的場所。例如：門診室、候診室、按摩室等。此類型場所沒有增加被電擊的風險，且電力中斷不會對病人造成危害。
②應用組1類：使用醫(yī)療電氣設備進行診斷或治療的場所，這些設備需要與人體接觸，與病人身體之間有能量交換，監(jiān)視病人體內(nèi)的能量交換。在此類場所醫(yī)療設備電源中斷不會引起病人生命危險，醫(yī)療設備因停電而重新開始不會影響對病人的診斷。例如：病房、產(chǎn)房、X光室等。
在0類和1類場所允許采用帶漏電保護的接地系統(tǒng)供電（脫扣電流30mA，脫扣時間100mS），既TT或TN-S系統(tǒng)，禁止使用三相四線制接地系統(tǒng)，即TN-C系統(tǒng)。
�、蹜媒M2類：在這類場合使用的醫(yī)療電氣設備包括：在病人體表或體內(nèi)使用的實時監(jiān)控儀器；用于手術的儀器設備；維持病人生命和軀體功能的設備；用于打開心臟、大腦的設備。在此類場合醫(yī)療設備電源中斷會引起病人生命危險；微弱的漏電流會產(chǎn)生‘微電擊’。在2類場所中每個房間必須至少配備一套醫(yī)用IT電源供電（隔離供電電源），該電源系統(tǒng)必須安裝絕緣監(jiān)視儀。例如：麻醉室﹑手術室﹑手術準備室﹑手術石膏室﹑手術恢復室﹑心臟導管插入室﹑重癥監(jiān)護室﹑心臟監(jiān)護室﹑血管造影檢查室﹑早產(chǎn)嬰兒監(jiān)護室等。均屬于2類場所在應用組2類的醫(yī)療場所，必須使用帶絕緣監(jiān)視的隔離電源系統(tǒng)，即IT系統(tǒng)。
2.建議接入醫(yī)用IT電源系統(tǒng)的用電設備：
A） 呼吸機 B） 恒溫培養(yǎng)箱 C） 透析設備 D） 麻醉設備 E） 病人監(jiān)護設備 F） 高頻外科設備 G） 輸液泵 H） 注射泵 I） 心肺機 J）心力記錄儀 K）脈壓泵 L）心律電子脈沖調(diào)節(jié)器等。
3.手術室/ICU病房/CCU病房IT電源系統(tǒng)的基本配置應包括：隔離變壓器﹑絕緣監(jiān)視儀﹑變壓器負載和溫度監(jiān)視設備﹑外接報警顯示設備等。
五、手術室設備設計舉例
奇勝公司的漏電保護產(chǎn)品
應用于2類醫(yī)療場所的隔離供電系統(tǒng)隔離變壓器E14，絕緣及過載監(jiān)視器E05.
工作原理：單端出現(xiàn)對地故障不會造成漏電，LIOM持續(xù)監(jiān)控輸出線路對地絕緣。僅在輸出線L1、L2之間存在220V電壓，當其中一條線發(fā)生對地短路故障時，沒有實際的漏電流通過。另外還可以防止接地系統(tǒng)內(nèi)的漏電流竄入與病人連接的設備回路。一旦發(fā)生一端接地的故障后，絕緣監(jiān)視器就能夠檢測到這個故障并發(fā)出報警，而此時電源不會被切斷，保證了供電的連續(xù)性。醫(yī)護人員可以根據(jù)監(jiān)視器上顯示的預期漏電流大小和手術的實際情況及時處理，因而人身觸電的危險被降低到了最小。
產(chǎn)品特性：電源：220Vac，50Hz；環(huán)境溫度：10°C 到35°C；顯示器：面板上有10格顯示表，最低的一格指示燈始終亮著，表示已連通電源。顯示表的其他部分亮起表示測得的PHC值（PHC：預期危險電流）；PHC報警：表示所測得的PHE已超過5mA的報警標準，當動作時表示為淡黃色燈閃亮；過負荷報警LED：顯示變壓器的二次側(cè)電流已至少連續(xù)三秒鐘超過隔離變壓器的額定值。當動作時，表示為淡黃色燈閃亮。15A或20A的組件分別用于3.6kVA和4.8kVA的變壓器；雙音頻報警器：兩個不同頻率的振蕩器輪流驅(qū)動一個信號發(fā)生器，聲音大小由生產(chǎn)廠在印刷線路板上設定：1米的距離82dB（標準的）；音頻按扭：按下此按扭聲音報警即停止。同時啟動靜音發(fā)光二極管，當報警狀態(tài)取消后，靜音的功能即恢復；停止報警發(fā)光二極管：表示報警已經(jīng)停止下來，動作時表示為淡黃色燈恒亮；測試按鈕：按下此按鈕隔離系統(tǒng)與地之間的試驗阻抗線路就會接通，試驗阻抗的PHC近似7.5mA，同時E05反映出此數(shù)值，使它的報警器發(fā)出聲音，同時PHC報警LED閃亮；外接報警繼電器：根據(jù)報警電路情況驅(qū)動報警繼電器去驅(qū)動一個外接報警器，這個繼電器不受靜音功能的影響，并有失壓轉(zhuǎn)接繼電器觸頭，其額定容量為5A 220Vac。
