curs ibr-sem2 1 electrosecuritate

18
Electrosecuritate. Siguranta pacientului şi a utilizatorului

Upload: simina-mihai

Post on 10-Feb-2018

224 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: Curs IBR-Sem2 1 Electrosecuritate

7/22/2019 Curs IBR-Sem2 1 Electrosecuritate

http://slidepdf.com/reader/full/curs-ibr-sem2-1-electrosecuritate 1/18

Electrosecuritate.

Siguranta pacientului

şi a utilizatorului

Page 2: Curs IBR-Sem2 1 Electrosecuritate

7/22/2019 Curs IBR-Sem2 1 Electrosecuritate

http://slidepdf.com/reader/full/curs-ibr-sem2-1-electrosecuritate 2/18

• Utilizarea aparatelor electronice medicale în diagnostic şitratament ridică o serie de probleme importante atâtpentru securitatea pacientului, cât şi a personalului

medical. Din acest motiv este necesar ca toţi cei careproiectează, construiesc sau utilizează aparateelectronice medicale să cunoască efectele curenţilor electrici asupra organismului şi să ia toate măsurilepentru excluderea oricărui risc în folosirea acestor 

aparate în activitatea medicală. • Moartea prin electrocutare se produce, în majoritateacazurilor, prin efectul curentului electric asupra inimii şinumai în proporţie redusă prin arsuri sau paralizii alemuşchilor respiratori. Pentru acelaşi curent global preluatde un subiect, riscul depinde de proporţia curentuluicare trece prin inimă, determinată de punctele decontact. Această proporţie este de 3,3% pentru contactulmână - mână, 3,7% pentru contactul mâna stângă -picioare, 6,7% pentru mâna dreaptă - picioare şi 0,4%pentru picior - picior.

Page 3: Curs IBR-Sem2 1 Electrosecuritate

7/22/2019 Curs IBR-Sem2 1 Electrosecuritate

http://slidepdf.com/reader/full/curs-ibr-sem2-1-electrosecuritate 3/18

• S-a demonstrat că trecerea unui curent electric prininimă, chiar la intensităţi mici, poate avea efecte grave.

Rezultatele experimentale artă că majoritateapersoanelor nu percep curentul de 300  A care esteaplicat la suprafaţa corpului, între mâini. În schimb, seconsideră că un curent de 30  A (50 Hz) aplicat pe cordpoate produce fibrilaţie ventriculară. 

• Valoarea limită maximă a tensiunii pe inimă este de circa10 V iar a curentului prin muşchiul cardiac de 10  A(valori efective). Aceste valori se referă la un curentcontinuu sau sinusoidal, cu frecventa cuprinsă între zerosi 1 KHz. Creşterea frecvenţei reduce treptat efectelecurentului, încât intensitatea limită admisibilă la 100 KHzpoate atinge 1 mA.

Page 4: Curs IBR-Sem2 1 Electrosecuritate

7/22/2019 Curs IBR-Sem2 1 Electrosecuritate

http://slidepdf.com/reader/full/curs-ibr-sem2-1-electrosecuritate 4/18

• Electrosecuritatea este un concept definit în sens larg castarea de risc minim la utilizarea aparaturiielectromedicale în vecinătatea omului. Ea se referă la

conţinutul şi limitarea şocurilor electrice aleatoare,exploziilor, incendiilor sau oricăror stricăciuni (electrice)provocate pacientului, aparaturii sau clădirilor. 

• Şocul electric introduce fibrilaţie ventriculară, o contracţierapidă, dezordonată şi de mică amploare care anihileazăfuncţia de pompă a miocardului şi produce în scurt timpmoartea. Sensibilitatea la şoc electric este inegaldistribuită pe parcursul ciclului cardiac; perioadavulnerabilă corespunde frontului anterior al undei T-ECG, când un singur impuls de valoare relativ mică şidurată sub 100 ms poate declanşa fibrilaţia.

• Pragul de şoc electric letal are în vedere aceastăperioadă şi nu restul ciclului pentru care valorilepericuloase ale curentului sunt cu două ordine mai mari. 

• Rezultatele investigaţiilor experimentale susţin o limităde siguranţă absolută de cca. 300  A la aplicarea

curentului pe suprafaţa corpului, de exemplu între mâini. 

Page 5: Curs IBR-Sem2 1 Electrosecuritate

7/22/2019 Curs IBR-Sem2 1 Electrosecuritate

http://slidepdf.com/reader/full/curs-ibr-sem2-1-electrosecuritate 5/18

• În Tabelul 1 sunt listate efectele şocurilor de curent de la reţea, întrebraţele unui corp uman mediu. Similar, microşocuri de 10-100  A

direct pe inimă pot cauza fibrilaţie ventriculară şi deces. Dacăfrecvenţa creşte peste 1 kHz, nivelurile din tabel nu mai ameninţăviaţa, cel mult pot determina arsuri (zona MHz). 

Tabelul.1 Efectul şocurilor de curent între braţe 

 I (mA); t =1 s   Efect  

1  Pragul percepţiei 

5  Val. max. de curent inofensiv 

10 - 20  Pragul contracţiei musculare 

50  Durere. Leşin, răni posibile.

100 - 300 Începutul fibrilaţiei ventriculare. Centrul respirator rămâne intact. 

6 A  Contracţie puternică a inimii. Paralizie respiratorie temporară.Ardere, dacă densitatea de curent este mare. 

Page 6: Curs IBR-Sem2 1 Electrosecuritate

7/22/2019 Curs IBR-Sem2 1 Electrosecuritate

http://slidepdf.com/reader/full/curs-ibr-sem2-1-electrosecuritate 6/18

• Densitatea curentului  la suprafaţa de contact este unfactor demn de luat în consideraţie în tabloul efectelor fiziologice; în timp ce 1 mA poate trece neremarcat lacontacte largi, 0,3 mA provoacă cert senzaţie la contactemici şi, influenţat de acelaşi factor, pragul de durerepoate fluctua larg între 1 şi 10 mA. 

•   Pragurile de şoc electric la aplicarea internă sunt multinferioare limitelor acceptate la aplicarea externă dinmotive legate de distribuţia diferită a liniilor de curent.

Conductivitatea superioară a sângelui în raport cuţesuturile oferă curentului căi de rezistenţă minimă prinsistemul circulator şi sporeşte considerabil fracţiunea dincurentul total care străbate cordul. Pentru om, seconsideră că un curent de 30   A / 50 Hz aplicat prin cord 

 poate produce fibrilaţie, iar 15  A ar reprezenta limitasuperioară de siguranţă. În anumite condiţii de risccrescut acest prag trebuie considerat 5  A.

•   La utilizarea aparatelor electromedicale pot să aparăcurenţi de scurgere la pământ, prin carcasa aparatuluisau prin pacient.

Page 7: Curs IBR-Sem2 1 Electrosecuritate

7/22/2019 Curs IBR-Sem2 1 Electrosecuritate

http://slidepdf.com/reader/full/curs-ibr-sem2-1-electrosecuritate 7/18

• Curentul de scurgere la pământ  este curentul nefuncţionalcare trece de la partea legată la reţea la conductorul delegare la pământ (de protecţie), prin materialul electroizolantsau de-a lungul suprafeţei sale.

•   Curentul nefuncţional care trece de la partea energizatăelectric la carcasă şi apoi la pământ sau la o altă parte acarcasei printr-o conexiune conductoare externă diferită deconductorul de legare la pământ, reprezintă curentul descurgere prin carcasă.

• Curentul de scurgere prin pacient este acel curentnefuncţional care trece de la părţile aparatului ce stabilesccontact intenţionat cu pacientul (numite parte aplicată), prinpacient, la pământ; curentul de scurgere prin pacient sedatorează apariţiei nedorite la pacient a unei tensiuni de la osursă externă pacientului. 

•    În afară de curenţii de scurgere, prin pacient mai apar aşa-numiţii curenţi auxiliari de pacient , adică acei curenţicare străbat pacientul în timpul utilizării normale, întreelemente ale părţii aplicate şi care nu sunt destinaţi săproducă un efect fiziologic (curenţi de polarizare ai

amplificatoarelor, curenţi utilizaţi în pletismografie etc). 

Page 8: Curs IBR-Sem2 1 Electrosecuritate

7/22/2019 Curs IBR-Sem2 1 Electrosecuritate

http://slidepdf.com/reader/full/curs-ibr-sem2-1-electrosecuritate 8/18

• În funcţionarea unui aparat electric medical mai apar diferite tipuride curenţi:

 – curentul de defect este în principiu curentul maxim care poate

apărea în caz de defect;  – curentul de risc  (c.r.) există în funcţionarea normală a aparatului; celgeneral  se referă la cazul când aparatul nu are împământare; maiexistă c.r. de interconectare între aparate, c.r. de sterilizare şi c.r.asociat mediului de operare;

• Valorile tuturor acestor curenţi sunt prevăzute de standardeleinternaţionale. 

• Conform valorilor din Tabelul 1, valoarea curentului de scurgere prin carcasă permis pentru echipament este de max. 5 mA. El aredouă componente: rezistivă şi capacitivă. Partea rezisitivăprovine din rezistenţa izolaţiei cordonului de alimentare şi aprimarului transformatorului de reţea. Tehnologia actualăconduce la valori ale acestui curent neglijabile. Componenta

capacitivă se datorează capacităţii distribuite dintre firele dealimentare sau dintre firul “cald” şi carcasa aparatului• De exemplu, 2500 pF la 50 Hz produce o reactanţă capacitivă de

1 M şi un curent de scurgere de cca. 220  A. Alte componentecare produc curenţi de scurgere sunt filtrele de RF,transformatoarele de putere şi orice dispozitiv care are capacitateparazită. 

Page 9: Curs IBR-Sem2 1 Electrosecuritate

7/22/2019 Curs IBR-Sem2 1 Electrosecuritate

http://slidepdf.com/reader/full/curs-ibr-sem2-1-electrosecuritate 9/18

• Remediul pentru acest fenomen este firul de împământare desiguranţă (verde), prin care trec curentul de scurgere şi curenţii dedefect.

•   Ca un exemplu, pentru o rezistenţă de împământare de 1 , uncurent de scurgere (la pământ) de 100  A şi rezistenţa pacientuluide 500 , doar 0,2  A trec prin acesta. Restul de 99,8  A se scurgeprin firul de împământare, care este o rezistenţă foarte mică înparalel cu pacientul. Figurile 1 şi 2 arată un sistem normal, respectivunul la care există întreruperea împământării. În acest ultim caz toţi  curenţii de scurgere trec prin pacient (!). 

• Reducerea curentului de scurgere al aparatului, monitorizareacontinuă a continuităţii firului de împământare de siguranţă şi a

prizei de pământ, adăugarea unui conductor în paralel cu acesta şifolosirea unui sistem de alimentare izolat, care separăechipamentul, deci pacientul, de firul de masă neutru, toate acesteasunt măsuri de prevenire a electroşocurilor sau a electrocutării. 

Page 10: Curs IBR-Sem2 1 Electrosecuritate

7/22/2019 Curs IBR-Sem2 1 Electrosecuritate

http://slidepdf.com/reader/full/curs-ibr-sem2-1-electrosecuritate 10/18

Figura 1 Calea normală a curentului de scurgere prin pacient  

Page 11: Curs IBR-Sem2 1 Electrosecuritate

7/22/2019 Curs IBR-Sem2 1 Electrosecuritate

http://slidepdf.com/reader/full/curs-ibr-sem2-1-electrosecuritate 11/18

Figura 2 Calea curentului de scurgere, cu împământarea întreruptă 

Page 12: Curs IBR-Sem2 1 Electrosecuritate

7/22/2019 Curs IBR-Sem2 1 Electrosecuritate

http://slidepdf.com/reader/full/curs-ibr-sem2-1-electrosecuritate 12/18

• Clase de protecţie • Siguranţa în folosirea aparatelor electromedicale rezultă

din concurenţa a trei condiţii esenţiale: folosirea unor aparate de foarte bună calitate şi sigure, îndeplinireatuturor indicaţiilor privind instalaţiile prescrise careasigură buna lor funcţionare şi exploatarea lor competentă de către un personal instruit şi autorizat săle mânuiască. 

•    Aparatele electromedicale trebuie să fie concepute,

proiectate şi realizate în conformitate cu normele tehniceşi prescripţiile standardelor obligatorii în aceste activităţi.Pentru protecţia împotriva electrocutării, cel puţin partealegată la reţea a aparatului trebuie dotată cu o măsurăde protecţie suplimentară faţă de izolaţia de bază

(izolaţia necesară pentru asigurarea funcţionăriiaparatului şi care realizează în acelaşi timp protecţiacontra atingerii întâmplătoare a pieselor aflate subtensiune), conform condiţiilor pentru aparate de clasă I, IIsau III de protecţie (Figura 3). 

Page 13: Curs IBR-Sem2 1 Electrosecuritate

7/22/2019 Curs IBR-Sem2 1 Electrosecuritate

http://slidepdf.com/reader/full/curs-ibr-sem2-1-electrosecuritate 13/18

• Defectarea unui aparat electromedical reprezintă un pericol iminentpentru pacient. De aceea siguranţa în funcţionare trebuie să întreacă exigenţele puse în general aparaturii electroniceprofesionale.

•  În cazul aparatelor de clasă I de protecţie, măsura suplimentară deprotecţie constă din conectarea tuturor părţilor conductoareaccesibile la conductorul de protecţie care face parte din instalaţiaelectrică fixă de alimentare, astfel încât părţile conductoareaccesibile să nu ajungă sub tensiune. În plus, aparatul poate aveablocuri lucrând la tensiune redusă medicală (24 Vef sau 50 Vcc) saupărţi accesibile protejate cu impedanţă de protecţie. 

Page 14: Curs IBR-Sem2 1 Electrosecuritate

7/22/2019 Curs IBR-Sem2 1 Electrosecuritate

http://slidepdf.com/reader/full/curs-ibr-sem2-1-electrosecuritate 14/18

•  În cazul aparatelor de clasa a II-a de protecţie,măsura suplimentară de protecţie constă dintr -o

izolaţie suplimentară (faţă de izolaţia de bază)sau din întărirea izolaţiei de bază, eliminându-seastfel necesitatea legării la pământul de protecţieşi dependenţa de condiţiile de instalare. 

Page 15: Curs IBR-Sem2 1 Electrosecuritate

7/22/2019 Curs IBR-Sem2 1 Electrosecuritate

http://slidepdf.com/reader/full/curs-ibr-sem2-1-electrosecuritate 15/18

•  În cazul aparatelor de clasa a III-a, măsura suplimentarăde protecţie constă din alimentarea la tensiune redusămedicală şi din imposibilitatea apariţiei unor tensiuni mai

 înalte decât tensiunea redusă medicală. Aceste aparate nuse recomandă să fie prevăzute cu mijloace pentruconectarea la un conductor de pământ de protecţie. 

Page 16: Curs IBR-Sem2 1 Electrosecuritate

7/22/2019 Curs IBR-Sem2 1 Electrosecuritate

http://slidepdf.com/reader/full/curs-ibr-sem2-1-electrosecuritate 16/18

• Aparatele electromedicale se clasifică în: 

• - Aparate de tip A, care nu au nici un fel de

legătură electrică sau neelectrică cu pacientul(în general aparate de laborator); 

• - Aparate de tip B, pentru aplicaţii medicaleexterne (la suprafaţa organismului) sau interne

pe pacient, excluzând aplicarea directă pe cord;aceste aparate au o protecţie corespunzătoare

 împotriva electrocutării, în ceea ce priveştecurentul de scurgere admis şi siguranţa legării lapământ de protecţie (dacă există); 

Page 17: Curs IBR-Sem2 1 Electrosecuritate

7/22/2019 Curs IBR-Sem2 1 Electrosecuritate

http://slidepdf.com/reader/full/curs-ibr-sem2-1-electrosecuritate 17/18

•  Aparate de tip BF sunt aparate de tip B având o parteaplicată flotantă (izolată, de tip F). – Prin parte aplicată flotantă (izolată) de tip F se înţelege acea parte

aplicată (totalitate a părţilor aparatului, inclusiv cablul de pacient,destinate stabilirii unui contact intenţionat cu pacientul), izolată detoate celelalte părţi ale aparatului, astfel încât curentul de scurgereprin pacient admis în condiţii de prim defect să nu fie depăşit atuncicând se aplică între partea aplicată şi pământ o tensiune de 1,1 orimai mare decât cea mai mare valoare admisă a tensiunii de reţea

nominale.

Page 18: Curs IBR-Sem2 1 Electrosecuritate

7/22/2019 Curs IBR-Sem2 1 Electrosecuritate

http://slidepdf.com/reader/full/curs-ibr-sem2-1-electrosecuritate 18/18

• - Aparate de tip C , care sunt destinate aplicaţiilor pe cord, conform recomandărilor Comitetului

Electrotehnic Internaţional (CEI); ele seconstruiesc numai ca aparate de tip CF, adicăaparate având o protecţie sporită împotrivaelectrocutării, în ceea ce priveşte curentul de

scurgere admisibil şi având o parte aplicatăflotantă (izolată) de tip F, permiţând aplicareadirectă pe cord. 

• Prin condiţii de prim defect  se înţeleg condiţiile în

care un singur mijloc de protecţie împotrivapericolelor este defect sau când apare o singurăcondiţie anormală ce implică pericol;