醫療IT系統在手術室的應用

發布時間： 2022-08-02　　點擊次數： 893次

王晶晶

安科瑞電氣股份有限公司上海嘉定 201801

【摘要】隨著經濟和科技水平的提高，我國的醫療條件也在不斷的進步。人們對健康的重視程度也不斷提高，醫療條件也需要更進一步的改善，本文結合國標圖集19D706-2《醫療建筑電氣設計與安裝》，對手術部、手術室的定義及設計中需參考的規范進行梳理，對手術室供配電系統中的IT系統設計及難點問題進行分析,探討了醫療IT系統在手術部供配電間的作用。

【關鍵詞】關鍵詞：手術部；供配電；IT 系統；

0前言

醫院的手術室是重要的區域，手術室的環境對手術的質量有重要的影響，因此，必須優化手術室的設計，為手術工作提供更有利的環境條件。在設計的過程中，要注意配電方案的合理性，滿足手術的用電需求，同時要提高配電系統的安全性。

1 醫院手術室合理供配電的重要性

隨著醫療事業的發展，各種先進的醫療設備和技術被廣泛應用到手術治療中，為患者提供了更高水平的醫療條件，提高了醫療效果。各種醫療設備的運行都離不開電力的支持，而且一些設備對供電的要求也比較苛刻，這就需要對醫院手術室的配電系統進行合理的優化，保證設備的正常運行，為患者的安全和治療效果提供必要的保障。另外，手術室對環境的要求十分嚴格，要合理設計供配電線路以及供電設備的安裝位置，從而防止安裝檢修工作給手術室帶來細菌污染。另外，手術室內的照明系統、空調系統對供電也有一定的要求，因此，要優化供配電系統的設計，合理的供電，保證手術工作的正常進行，促進醫療事業的發展。

供配電是手術室的重要組成部分，新編《綜合醫院設計規范》規定，手術室屬于2類場所，即：需要與患者體內（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場所。故障情況下斷電自動恢復的時間應≤0.5 s，即停電時間t≤0.5 s。綜合醫院一般都配置手術部，數量從幾間至幾十間不等，而且發展的趨勢越來越大。加之醫院中存在大量的其他重要負荷，如急診處置、搶救、危重監護病房、DSA、血液透析、產房及消防報警和滅火設備等，所以對電的需求量很大，絕大部分手術又是不可逆的，如果在手術過程中出現停電或是跳閘的現象，后果不堪設想，因此手術部的供配電必須可靠、安全。

2 醫院手術室的供配電設計

在醫院手術室中，用電可靠性是非常重要的。手術中的照明以及相關工作都需要用電。首先，在設計中應該采用雙路供電源，還要設置備用電源，保證電源能夠在短時間內進行自動切換，并要為醫院配備供電專線，保證電力資源能夠源源不斷的輸送到手術室內，避免因停電或電網的意外受損而造成停電的現象，影響手術工作。為了滿足手術室的用電要求，需要選用IT系統和TN-S 系統。其次，手術室對環境質量的要求是非常高的，為了避免外界的細菌和病毒進入手術室造成交叉感染，手術室的總配電柜要設置在遠離人群活動的區域。第三，手術室的線路需要與其他房間分離開，每個手術室的干線都要單獨設置，配備一個專用

的配電箱。配電箱不能設置在手術室內，否則不便于檢修。工作人員進入手術室內檢修會帶入外界的細菌以及其他污染物質，因此，配電箱要安置在手術室外的墻體內。在設計的過程中，要注意手術室的配電總負荷的設計，不能小于 8kVA。手術室的用電安全也是十分重要的。為了提高安全性，應配置漏電檢測報警裝置，在檢測出漏電現象時能夠發出警報。第三，手術室內的每面墻上都應該安裝 3 個以上的插座箱，并在插座箱上安裝接地端子，保證接地電阻不超過 1Ω，從而保證醫療設備的正常運行。如果要在地面安裝插座，必須要做好防水措施。第四，手術室內的配電管線材質選擇要慎重，穿過樓板和墻體的管線部位要加設套管，并用不可燃的燃料進行密封。電線管進入手術室的管口也要用不可燃的材料封閉。為了防治意外火災的發生給電路造成損壞，破壞絕緣造成短路，可以應用礦物絕緣電纜。另外，手術室內的管線不應裸露在表面。

3 IT 系統設計要點

3.1何處設置

根據 JGJ 312-2013 第 5. 4. 4 條：2 類醫療場所除手術臺驅動機構、X 射線設備、額定容量超過 5 kVA的設備、非生命支持系統的電氣設備外，用于維持生命、外科手術、重癥患者的實時監控和其他位于患者區域的醫療電氣設備及系統的回路，均應采用醫療場所局部 IT系統供電。

3. 2 患者區域

在醫院的 2 類醫療場所內離手術臺周邊水平距離 1. 5 m，高度為 2. 5 m 內的區域被稱為“患者區域"，如圖1所示。根據 IT 系統設置要求及“患者區域"的示意圖可知，手術室內的吊塔、治療用電插座箱、無影燈應納入IT系統供電。手術室照明、中央情報面板等與“微電擊"無關，可不納入IT 系統供電，但為保證其供電連續性，建議納入UPS 供電。

圖 1 “患者區域"示意圖

3.3 接地故障分析

IT 系統電源端不做系統接地，只做保護接地。其接地故障示意圖，如圖 2 所示。通過隔離變壓器二次回路導體不接地，電氣設備外露可導電部分接到電氣裝置的 PE 線上，并設置輔助等電位聯結。當出現接地故障時，故障電流僅為流過自隔離變壓器到手術設備之間一小段非故障線段極小的對地電容電流，不大于 50 μA。因此故障時可以不切斷電源，使電氣設備繼續運行，并可通過絕緣監測裝置發出報警并及時消除故障，大大提高了系統供電的可靠性。醫用IT系統需與絕緣故障監測裝置配合使用，當絕緣電阻值降至50kΩ時發出報警，聲光報警裝置設置在護士站等便于永/久性監視的場所。第一次接地故障時，IT系統實際變成了TN系統運行，不切斷電源。但是如果不及時排除故障，當發生第二次接地故障時，相當于TN系統接地短路，斷路器動作。

采用醫用 IT 系統，電氣設備的正常泄漏電流值小于 10 μA，發生第一個接地故障時，故障電流值小于 50 μA，不會對手術患者產生“微電擊"；同時，發生第一個接地故障時，絕緣監測裝置僅發出報警并不切斷電源，可充分保證生命支持系統的電氣設備持續供電，從而保證手術室的用電安全。

圖2 IT 系統接地故障示意圖

4 安科瑞醫用IT系統介紹

安科瑞醫用IT系統主要應用于諸如手術室、ICU/CCU重癥監護室等重要的醫療2類場所，為這些場所的重要設備提供安全、可靠、連續的配電。醫用絕緣監測及故障定位裝置是安科瑞電氣集多年電力儀表行業的設計經驗，根據醫療2類場所對配電系統絕緣監測和故障定位的特殊要求而開發的。產品可實現IT系統的絕緣、負載和隔離變壓器溫度等狀況的實時監測，并具有系統絕緣故障回路定位和多套系統集中監控等功能。產品符合企業標準Q31/0114000129C013-2016 《IT系統絕緣監測儀》的規定。

醫用IT系統絕緣監測及故障定位產品（七件套）包括AITR系列醫用隔離變壓器、AIM-M200醫療智能絕緣監測儀、AKH-0.66P26電流互感器、AIL150-4/AIL150-8絕緣故障定位儀、ASG150測試信號發生器、HDR-60-24電源模塊和AID150集中報警與顯示儀等，產品如表1所示。

表1 醫用IT系統絕緣監測及故障定位產品

名稱及型號	產品圖片	說明
AITR系列醫用隔離變壓器		AITR系列隔離變壓器專用于醫療IT系統，鐵芯采用日本進口的硅鋼片疊加而成，損耗很小。繞組間采用了雙重絕緣處理，并設有靜電屏蔽層，減少了繞組間的電磁干擾。線包內安裝了PT100溫度傳感器，用于監測變壓器溫度。整體采用真空浸漆處理，增加了機械強度和抗腐蝕性。產品具有很好的溫升性能和很低的噪聲。
AIM-M200醫療智能絕緣監測儀		AIM-M200醫療智能絕緣監測儀采用先進的微控制器技術，集成度高，體積小巧，安裝方便，集智能化、數字化、網絡化于一身，是手術室、重癥監護室等醫療2類場所隔離電源系統絕緣監測的理想選擇。
AKH-0.66P26電流互感器		AKH-0.66P26型電流互感器是與AIM-M200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60A，變比是2000：1，電流互感器采用螺絲直接固定的方式裝于機柜內部，二次側通過接線柱引出，安裝和使用方便。
AIL150-4/AIL150-8絕緣故障定位儀		AIL150-4/AIL150-8絕緣故障定位儀采用高靈敏度互感器配合高精度的信號檢測電路，檢測ASG150測試信號發生器注入系統中的信號，準確定位絕緣故障所在的回路。其中AIL150-4絕緣故障定位儀能定位4個回路的絕緣故障，AIL150-8絕緣故障定位儀能定位8個回路的絕緣故障。
AIL150-4/AIL150-8絕緣故障定位儀
ASG150測試信號發生器		ASG150測試信號發生器采用32位微處理器芯片和高精度的信號產生電路，實現特定測試信號的產生。當被監測的IT系統出現絕緣故障時，能及時啟動并產生測試信號，配合絕緣故障定位儀實現絕緣故障定位。
HDR-60-24電源模塊		HDR-60-24直流穩壓電源可同時為AIM-M200醫用智能絕緣監測儀、ASG150測試信號發生器、AIL150系列絕緣故障定位儀和AID150集中報警與顯示儀等儀表提供直流24V電源。該電源功率大、電壓輸出穩定、安裝方便，可滿足上述儀表的供電要求，是推薦的電源產品。
AID150集中報警與顯示儀		AID150集中報警與顯示儀采用LCD液晶顯示，采用RS485通訊接口與AIM-M200醫療智能絕緣監測儀實現數據信息交換，可實時監控多路AIM-M200醫療智能絕緣監測儀的數據。