供電質(zhì)量對(duì)醫(yī)療設(shè)備安全運(yùn)行的影響與對(duì)策

劉元明 劉 歡

先進(jìn)的醫(yī)療診斷和治療儀器設(shè)備在現(xiàn)代化醫(yī)院起著重要的作用，提供高質(zhì)量的電能保障是消除或降低醫(yī)療設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)、確保其為患者診療準(zhǔn)確的重要因素。若供電質(zhì)量存在問題，則對(duì)會(huì)醫(yī)療設(shè)備造成破壞。如出現(xiàn)突然停電、電壓浪涌、尖峰、波形畸變和頻率偏移等干擾，輕則造成醫(yī)療設(shè)備工作出錯(cuò)、數(shù)據(jù)丟失，重則使設(shè)備系統(tǒng)崩潰，甚至造成嚴(yán)重?fù)p壞乃至報(bào)廢[1]。因此，在醫(yī)療設(shè)備配電工程及設(shè)備運(yùn)行中確保醫(yī)療設(shè)備電源配置合理、性能穩(wěn)定、功率負(fù)荷匹配、電氣設(shè)計(jì)規(guī)范、使用環(huán)境穩(wěn)定、安全措施到位等顯得尤為重要。

1 醫(yī)療設(shè)備配電系統(tǒng)常見問題分析

1.1 供電質(zhì)量下降

供電質(zhì)量指供電裝置能夠正常工作，不出現(xiàn)供電突然中斷現(xiàn)象，為醫(yī)療設(shè)備提供高質(zhì)量的電能，確保醫(yī)療設(shè)備能夠穩(wěn)定運(yùn)行。導(dǎo)致供電質(zhì)量下降的因素有：①大量醫(yī)療設(shè)備的同步運(yùn)行過程中，存在著大量的不同步使用的啟、停電大功力動(dòng)力設(shè)備，引起負(fù)荷的不穩(wěn)定，易造成醫(yī)療設(shè)備供電產(chǎn)生異常情況；②由非線性器件而造成，開關(guān)電源、可控硅管、調(diào)光系統(tǒng)、不間斷電源、交流穩(wěn)壓器及變頻空調(diào)均屬非線性設(shè)備，其輸入的電流脈沖疊加很大，對(duì)正常的醫(yī)療設(shè)備供電會(huì)產(chǎn)生破壞作用[2]；③某些大功率設(shè)備會(huì)帶來新的供電質(zhì)量的問題。如果不注意恰當(dāng)處理則會(huì)造成醫(yī)療設(shè)備供電質(zhì)量的降低。

1.2 電壓波動(dòng)與頻率偏移

電壓波動(dòng)是電網(wǎng)中常見的問題，正常電網(wǎng)電壓波動(dòng)范圍應(yīng)≤10%，而我國的電網(wǎng)電壓波動(dòng)范圍可達(dá)±15%，甚至±20%，其原因?yàn)榕潆娮儔浩鞑牧?、容量以及環(huán)路阻抗而造成[3]。電壓持續(xù)過高或過低均會(huì)使設(shè)備的電源系統(tǒng)發(fā)生故障，輕則燒斷保險(xiǎn)絲，重則損壞電源系統(tǒng)和多臺(tái)醫(yī)療設(shè)備。

我國的供電網(wǎng)絡(luò)頻率標(biāo)準(zhǔn)為50 Hz，使用大電網(wǎng)供電頻率偏差很小，通常供電頻率偏移不會(huì)對(duì)用電設(shè)備造成影響，但對(duì)于精度較高而又需要電網(wǎng)頻率同步或作基準(zhǔn)的設(shè)備則會(huì)有很大影響[4]。

1.3 供電中斷與電源干擾

電力不足和供電線路質(zhì)量差，會(huì)因?yàn)槌?fù)荷跳閘；三相嚴(yán)重不平衡、缺相和接地等原因，使供電中斷，且會(huì)對(duì)MRI、CT等大型醫(yī)療設(shè)備造成極大的傷害[5]。

電源干擾大至可分為尖峰電壓、浪涌電壓、噪聲干擾及奇次諧波等，強(qiáng)烈的干擾可造成醫(yī)療設(shè)備的電路板損壞，計(jì)算機(jī)控制出現(xiàn)紊亂，高壓系統(tǒng)不穩(wěn)定而危及整機(jī)的安全[6-7]。

2 供電質(zhì)量異常對(duì)醫(yī)療設(shè)備的影響

大型醫(yī)院醫(yī)療設(shè)備配置的都是高精密和高價(jià)格的儀器，一旦出現(xiàn)破壞，就很容易導(dǎo)致重大的經(jīng)濟(jì)損失。電能質(zhì)量異常對(duì)醫(yī)療設(shè)備的影響有兩種情況：①全院范圍，同處于某個(gè)用電支路的數(shù)個(gè)病區(qū)，電能質(zhì)量下降對(duì)全院所有醫(yī)療設(shè)備產(chǎn)生的影響涉及范圍廣，發(fā)生故障的醫(yī)療設(shè)備品種和數(shù)量多；②醫(yī)院內(nèi)部施工、改造和裝修時(shí)許多用電量大的施工機(jī)械無序地亂搭電源，造成局部用電支路電能下降，連接在該支路上的醫(yī)療設(shè)備就會(huì)受到影響[8]。

醫(yī)院的醫(yī)療設(shè)備與微電子技術(shù)相聯(lián)系，有資料表明，超過60%的醫(yī)療設(shè)備出現(xiàn)故障的原因和供電質(zhì)量相關(guān)，不僅容易擊穿醫(yī)療設(shè)備中的半導(dǎo)體器件，還有可能導(dǎo)致醫(yī)療設(shè)備的自動(dòng)控制系統(tǒng)產(chǎn)生混亂，而且還會(huì)對(duì)計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行破壞，導(dǎo)致設(shè)備接收數(shù)據(jù)失敗，醫(yī)療設(shè)備提前老化。如計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)記錄丟失，或者系統(tǒng)軟件損壞，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成計(jì)算機(jī)主機(jī)、硬盤、光驅(qū)、磁帶機(jī)損壞等造成不可挽回的損失。以CT和MRI為例，直接影響CT球管的壽命和控制電路、高壓箱的安全以及MRI的磁體線圈、梯度功放、射頻功放等部件的安全；嚴(yán)重時(shí)會(huì)立即損壞其部件。CT機(jī)球管在工作時(shí)溫度很高，當(dāng)供電中斷后強(qiáng)迫冷卻終止，就會(huì)極大縮短球管的壽命，甚至有可能損壞球管。供電中斷使MRI系統(tǒng)不能按程序卸磁，使磁體溫度不能及時(shí)降低，至使磁體變形，線圈損壞，梯度功放瞬時(shí)出現(xiàn)反高壓而損壞，造成嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失[6,9]。

3 供電質(zhì)量異常對(duì)醫(yī)療設(shè)備影響的對(duì)策

3.1 電源配置合理

大型醫(yī)院用電屬于一級(jí)負(fù)荷，對(duì)配備有重要的醫(yī)療設(shè)備器械的臨床科室、具有較大容量與較小容量的一級(jí)用電負(fù)荷，應(yīng)由兩路10 kV高壓電源供電，當(dāng)一路電源發(fā)生故障時(shí)另一路電源立即啟動(dòng)供電，保證各種醫(yī)療設(shè)備的正常運(yùn)行。兩個(gè)10 kV高壓電源一般是由當(dāng)?shù)仉娏ο到y(tǒng)的兩個(gè)區(qū)域的變電站分別引入。應(yīng)根據(jù)負(fù)荷對(duì)中斷供電時(shí)間的要求，增設(shè)能在15 s內(nèi)向負(fù)荷供電的快速自起動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)組或可靠的不間斷電源(UPS)裝置作為自備應(yīng)急電源供電[10]。

3.2 電源性能穩(wěn)定

醫(yī)療設(shè)備和供電電能之間聯(lián)系密切，電能質(zhì)量對(duì)醫(yī)療設(shè)備起著決定性作用。在電能質(zhì)量控制中建立起9項(xiàng)電能控制的參數(shù)：電壓偏差、交流諧波、電流波動(dòng)、浪涌電壓、尖波、瞬態(tài)過電壓與暫態(tài)過電壓、突發(fā)電壓下陷和三相電壓平衡度以及噪聲，并建立控制項(xiàng)目的參數(shù)檢測(cè)、原始數(shù)據(jù)要求或數(shù)據(jù)處理的方式和數(shù)據(jù)分析等。工作人員能夠按照要求進(jìn)行設(shè)備的及時(shí)檢測(cè)，判斷醫(yī)療設(shè)備是否存在著安全隱患，并能及時(shí)采取措施解決[11]。

3.3 功率負(fù)荷匹配

各種醫(yī)療設(shè)備功率和用電情況不同，因此需改善醫(yī)療設(shè)備的入網(wǎng)情況。應(yīng)有針對(duì)性地使用不同的電源插頭，選擇合適的插座。使用繼電器可減少醫(yī)療設(shè)備和電阻的接觸。如電源存在切換問題，應(yīng)對(duì)精密的醫(yī)療設(shè)備配置不間斷電源轉(zhuǎn)換設(shè)備，避免出現(xiàn)電源的間斷性問題[12]。

3.4 電氣設(shè)計(jì)規(guī)范

在醫(yī)院電氣設(shè)計(jì)中需與醫(yī)院相關(guān)部門進(jìn)行溝通，使其提供醫(yī)療電氣設(shè)備的容量及其特殊的詳細(xì)用電要求[13]。電氣設(shè)計(jì)人員可參考相近的醫(yī)療電氣設(shè)備資料，考慮預(yù)留最大用電空間，保證現(xiàn)有的以及新增加的醫(yī)療電氣設(shè)備的用電負(fù)荷。同時(shí)，應(yīng)根據(jù)具體情況正確選取醫(yī)療動(dòng)力電的需用系數(shù)值。

3.5 使用環(huán)境穩(wěn)定

良好的電源環(huán)境是確保醫(yī)療設(shè)備安全運(yùn)行的重要條件，應(yīng)根據(jù)醫(yī)療設(shè)備的電源工作環(huán)境要求進(jìn)行必要的改善。其措施為：①對(duì)于需要凈化的電源設(shè)備，如B超儀器、CT機(jī)等配置比較穩(wěn)定的電壓器，確保醫(yī)療設(shè)備的工作環(huán)境穩(wěn)定；②對(duì)監(jiān)護(hù)室和手術(shù)室等特殊醫(yī)療室內(nèi)的電源要求需接入雙電源，并設(shè)置小型的發(fā)電機(jī)，避免停電時(shí)醫(yī)療設(shè)備不能使用，造成重大醫(yī)療事故的嚴(yán)重后果[13]。

4 供電安全措施

4.1 接地系統(tǒng)和自動(dòng)切斷電源防電擊措施

采用共用接地系統(tǒng)和等電位連接。在采用共用接地系統(tǒng)的建筑物內(nèi)設(shè)置醫(yī)療電氣設(shè)備單獨(dú)接地較困難。從電子設(shè)備單獨(dú)引出(功能)接地線到室外單獨(dú)接地極，且要與共用接地系統(tǒng)完全隔離以避免反擊過電壓同樣困難?？刹扇∠率龃胧孩俨捎肨N供電系統(tǒng)，醫(yī)院的醫(yī)療場(chǎng)所和與其有關(guān)的場(chǎng)所、鄰近非醫(yī)療場(chǎng)所均應(yīng)采取TN-S系統(tǒng)[14]；②采用醫(yī)療IT系統(tǒng)；③采用等電位聯(lián)結(jié)，由于采用唯一的一點(diǎn)進(jìn)行等電位連接，故不會(huì)有與雷電有關(guān)聯(lián)的低頻電流進(jìn)入信息系統(tǒng),而信息系統(tǒng)內(nèi)的低頻干擾源也不會(huì)產(chǎn)生大地電流[15]。

4.2 特殊場(chǎng)所不中斷供電措施

醫(yī)療電氣設(shè)備按允許間斷供電時(shí)間的場(chǎng)所分級(jí)，應(yīng)增設(shè)不間斷電源(UPS)裝置作為自備應(yīng)急電源；當(dāng)電網(wǎng)電源中斷或電網(wǎng)電壓低于標(biāo)稱電壓的90%時(shí)，為避免電壓質(zhì)量問題引起醫(yī)療事故，需通過轉(zhuǎn)換開關(guān)將供電自動(dòng)轉(zhuǎn)換至自備電源供電[16]。

4.3 設(shè)備防火措施

醫(yī)療設(shè)備一旦發(fā)生故障容易引起失火，由于患者行動(dòng)緩慢或難于行動(dòng)，將有極大的危險(xiǎn)。在醫(yī)療設(shè)備使用時(shí)應(yīng)做好電氣防火工作，可導(dǎo)電醫(yī)療器件除該場(chǎng)所本身使用的電氣設(shè)備線路外，其他無關(guān)的電氣線路不得混合放置在一起，以免引起線路發(fā)熱而造成醫(yī)療設(shè)備間的相互影響。

5 結(jié)語

醫(yī)療設(shè)備效能的發(fā)揮和安全程度依賴于使用管理水平。醫(yī)院的供電質(zhì)量對(duì)醫(yī)療設(shè)備可產(chǎn)生很大的影響，與患者的生命安全息息相關(guān)。為了保證醫(yī)院的醫(yī)療設(shè)備正常運(yùn)行，開展對(duì)醫(yī)療設(shè)備的電能質(zhì)量的研究，為醫(yī)療設(shè)備的安全運(yùn)行提供可靠保障。

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