>

>

浅谈医用隔离电源及其在医院的应用

浅谈医用隔离电源及其在医院的应用

2022/9/27 9:21:39

【摘要】现代医疗电气设备的使用对医用电力系统要求较高,提高医疗场所用电安全性是患者及医务人员生命健康的重要保障。患者及医务人员已深陷医疗电子仪器、设备包围之中,潜在漏电流风险显著升高,特别是手术或麻醉状态下的患者,体内连接着各种电极和传感器,一旦有极微弱的漏电流通过患者心脏,可致其触电死亡。我国大部分医院仍使用T N-S配电系统,金属性短路故障较多,易引起断路器或熔断器工作,医院病房停电。医用隔离电源系统供电距离相对缩短时供电安全、可靠性更高,在连续供电要求严格场所应用价值高。本研究详细介绍了医用隔离电源的工作原理和部件功能,并简要分析了其作用,探讨在医疗场所中的相关应用。

【关键词】医用隔离电源系统;医疗设备;隔离变压器;用电安全

0前言

近年来,随着医疗技术的迅猛发展,电子电气相关医疗设备在医院中的应用越来越广泛,各类疾病治疗也越来越依赖医疗电气设备[1]。人们对医院医疗环境提出更高要求,传统的建筑、电气等设计已难以充分保障其人身安全。患者及医务人员己深陷医疗电子仪器、设备包围之中,潜在漏电流风险显著升高,特别是手术或麻醉状态下的患者,体内连接着各种电极和传感器,一旦有极微弱的漏电流通过患者心脏,可致其触电死亡[2_3]。我国大部分医院仍使用TN-S配电系统,金属性短路故障较多,易引起断路器或熔断器工作,医院病房停电[4]。医用隔离电源系统供电距离相对缩短时供电安全、可靠性更高,在连续供电要求严格场所应用价值高。

1医用隔离电源系统

医用隔离电源系统简称医用IT系统,是将隔离变压器、绝缘监视仪以及报警终端三个部件联合构成的电力系统。I是指电源一侧未进行工作接地或未经高阻抗接地;r是指负载一侧连接的设备进行接地保护[5]。简单地说n系统就是利用隔离变压器将TN供电转化为不接地的IT供电,隔离变压器起主要应用的功能,绝缘监测仪的设置是为了实现整体绝缘水平的在线实时检测,以确保医用IT系统的长期稳定性。一般情况下,对供电稳定要求高、不允许停电的场所或者需严格连续供电的场所多采用IT系统。根据国家标准《建筑物电气装置》中特殊装置或场所的医疗场所要求,可分为0-2类场所[6],0类场所为人体不直接接触医疗电气设备的场所,如门诊室、候诊室、推拿室等;1类场所为人体接触医疗电气设备但断电不会影响诊疗或造成生命危险的场所,如病房、X光室等;2类场所则为人体直接接触医疗电气设备且电源中断危及患者生命健康的场所。医院麻醉室、手术室和重症监护室等在医疗场所划分中均属2类场所,故必使用医用r r系统。国际和国家众多标准认定提出,医用隔离电源供电系统的使用是可靠保障医疗场所供电、用电安全的关键。

2医用IT系统的组成与功能

国际电工协会(IEC)规定,医用IT系统须包括隔离变压器、绝缘监视仪、外接报警显示设备、电流互感器以及专用电源。如图1所示。I图1医用隔离电源系统组成图隔离变压器:即输入绕组和输出绕组带有电气隔离的变压器部件。变压比1:1,其初级线圈匝数与次级相等[7]。变压器的隔离主要是将原副边绕组线圈各自的电流进行隔离,以避免带电体和地同时触及所造成的危险。因次级不接地,输出电压不以大地作为参考端,大地和次级任意一根线都不存在电位差,且初级和次级线圈之间高度绝缘,人体仅接触变压器次级线圈任意一端无生命危险,从而保证使用安全。但值得注意的是,人体同时接触次级线圈两端,通过的交流电为220V,仍存在生命危险[8]。绝缘监视仪:该部分是在线实时检测直流电源系统中支路和母线绝缘状态,并进行管理的一种装置。一旦电源系统发生绝缘相关故障,或者隔离变压器中绕组、负荷电流温度超过限定值,绝缘监视仪可立即检测故障并由外界报警显示设备显示出来,以便维修。

报警显示设备:医用IT系统中的外接报警显示设备通常安装在护士站。当仪器设备绝缘电阻达不到设定值或者变压器负载超限,都会发出报警声显示故障。医护人员及时查看可明确故障位置,实施应急方案,同时通知有关部门加紧维修处理。电流互感器:包括绕组和铁芯两个部分,工作原理为电磁感应原理。电流互感器主要作用在于配合绝缘监视仪,实时监测医用隔离变压器负荷情况。专用电源:专用电源在整个医用IT系统中为外接报警显示设备提供20V直流电[9],故而也是报警显示仪专用电源。

3医用IT 系统作用及应用必要性

医用隔离电源系统在医疗场所的应用主要有以下几点作用。

(1)实现医疗设备供电连续性。由于医用IT系统与大地不构成回路,医疗设备在发生漏电故障时只会出现极微弱的容性漏电流,对人体无危害,同时也不会造成电路保护装置动作,从而确保医疗场所连续性供电。

(2)提高配电系统防火安全性。TN-S配电系统在使用中易发生短路、断路、漏电等故障,从而引发火灾,医用IT系统的应用极大地降低了这一风险,有利于提高医院配电系统防火安全性。

(3)保障患者与维修人员人身安全。患者与各类医疗设备直接接触,于麻醉状态下防卫能力丧失或降低,漏电流通过各种电极、传感器或管路进入心脏时即对患者生命构成重大威胁。医学研宄表明,10#电流经过患者心脏就可造成触电死亡,也称作“微电击"[w]。医疗设备或配电出现故障需要检修维护时,维修人员有时需在通电条件下触及元器件等,而医用IT系统不与大地形成回路,所以避免了触电,极大地确保了维修人员的人身安全。如上所述,医用隔离电源系统在医院场所中的应用具有必要性。医用IT系统在医疗环境中应用优势众多,有效地确保了医疗场所的正常供电和电气设备的正常运行。即使医疗电气设备出现绝缘故障,其电源中性点与地面无连接,也只会产生微小漏电流,空气开关等电路保护装置也不会因此进行动作切断供电,可避免手术室发生突然断电事故,对医院连续性供电、手术患者生命安全意义重大。医疗特殊场所使用呼吸机、除颤仪、麻醉机、透析设备、心肺机以及体外循环设备等对供电要求极为严格,因此必须使用连续配电系统。

4安科瑞医用隔离电源监控系统

4.1概述

随着电子医疗设备在医院领域的广泛应用,漏电流对病人构成的威胁也越来越大,尤其是那些生命攸关的场所,病人在手术中或麻醉状态下,各种电极、传感器直接插入人体内,微小的漏电流都有可能导致病人触电身亡。另外有些医疗设备用于维持重症病人的生命,一旦设备停电,也会对病人的生命构成威胁。因此,对于医疗这一特殊场所的电气设计,应严格按照国家标准和规范进行。

安科瑞医用IT系统绝缘监测故障定位装置及系统适用于医院的手术室、ICU(CCU)监护病房等重要场所,能为这类场所提供安全、连续、可靠的供电解决方案。

4.2应用场所

适用于医院的手术室、各类重症监护室、抢救室、内窥镜室及造影室等医疗二类场所的医用隔离电源系统的远程监控及自动化。

4.3系统架构

4.4系统功能

安科瑞IT配电监控系统是基于触摸屏软件设计,软件具有远程测量、远程参数设置和远程自检等多种功能,为各类场所的IT配电系统的集中监控提供了强大的系统集成工具。软件的主要功能如下:

image.png


一次图和现场分布显示

系统具有一次图及现场分布图显示功能,能直观的了解并及时地发现IT供电系统的报警地点或区域,从而方便专业人员及时到达现场进行故障排查;

实时数据采集与显示

利用安装于各IT配电系统中绝缘监测仪表和绝缘故障定位仪表,采集各隔离电源系统的参数。采集到的数据实时显示在监控系统界面,这些监测参量含IT系统对地绝缘电阻、变压器负荷电流、变压器绕组温度及绝缘故障回路等;

image.png


故障报警

将各IT配电系统出现的各类故障,如绝缘故障、过载故障、超温故障以及接线断线故障等信息进行统一处理和记录,并可直接在显示界面上弹出显示故障类型、监测值、故障地点以及故障发生时间等信息。同时启动监控系统的声光报警系统,及时提醒相关人员,进行故障处理。其中,声音报警信号可被手动消除。

远程参数设置和查询

通过系统,可根据要求远程调整和设置各IT配电系统中绝缘监测仪的各类报警参数阈值,也可以任意查看这些报警参数值。参数包括绝缘报警值、负载电流报警值和隔离变压器温度报警值等。

image.png


图形显示功能

系统可以以曲线的形式,显示各IT配电系统的绝缘状况、负载状况,以及隔离变压器的温升状况,以及它们的变化趋势,以便于分管理人员了解和分析各电源系统的运行变化情况,有针对性的对某些系统进行维护和保养。

4.5安科瑞产品功能和技术参数

image.png


image.png

image.png


5结束语

医用隔离电源系统因配置了隔离变压器极大地提高了用电安全性,实现了连续性供电,是医院等特殊场所重要的安全电源。医用隔离电源对各种医疗电气设备的使用安全以及患者、医务人员、维修人员人身安全有较高的保障作用,同时具有较高的实用价值。

参考文献

[1]曹华.新一代智能医用电源保障系统简析[〇.建筑电气,2017,36(1):36-39.

[2]杨海.医院卫生技术评估在医用耗材管理中的应用〇].中国医疗设备,2017,32(5):123-126.

[3]陈庚,董秀成,李浩然,等.非隔离新型高增益DC-DC升压变换器⑴.电源学报,2017,15(5):46-51.

[4]尹珑翔,韦雪明,罗和平,等.一种基于L C振荡器的兩效隔离式D C-D C[J].微电子学,2018,48(6):32-36.

[5]贺延蒙,强兴运.电流源型高压隔离驱动电源研究[J].机械与电子,2018,36(2):62-65.

[6]韩蒙,吴红飞,邢岩.基于隔离升降压变换器的单级软开关功率因数校正变换器[J].中国工程学报,2017,37(8):208—217.

[7]朱家琦,朱家沐,马明芳,等医院医用耗材精细化闭环管理系统的设计与应用LJ】.中国医学装备,2017,14(8):119-122.

[8]崔志凯.医用隔离电源及其在医院的应用.

[9]安科瑞企业微电网设计与应用手册2022.05版.


审核编辑(
王静
)
投诉建议

提交

查看更多评论
其他资讯

浅析云计算数据中心动力环境监控系统

基于智能控制系统的地下水厂照明设计

浅谈霍尔电流传感器在直流电流检测中的应用及选型

电气赋能 绿色低碳-安科瑞参加 2022中国苏州智能建筑电气论坛

浅谈地下污水处理厂电气特点和能效管理系统的应用