Элетробезопасность медицинской аппаратуры

ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«КУРСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» МИНИСТЕРСТВА ЗДРАВООХРАНЕНИЯ И  СОЦИАЛЬНОГО РАЗВИТИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

 

(ГБОУ  ВПО КГМУ МИНЗДРАВСОЦРАЗВИТИЯ РОССИИ)

 

 

 

КАФЕДРА ФИЗИКИ, ИНФОРМАТИКИ И МАТЕМАТИКИ

 

 

САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА № 1

ПО ФИЗИКЕ

 

ЭЛЕТРОБЕЗОПАСНОСТЬ  МЕДИЦИНСКОЙ АППАРАТУРЫ

 

 

                             Выполнила: студентка 1 курса

                                             медико-профилактического  факультета

                                                        группа №2

                                                       Аршинова Надежда Леонидовна

                                                        Проверила: Шабанова Ирина Александровна                                                                                     

 

 

 

 

 

КУРСК 2013

Содержание

 

Введение ………………………………………………………………………..3

1. Действие электрического тока  на организм человека…………………….6

1.1 Порог ощутимого тока…………………………………………………......6

1.2 Допустимая величина тока  утечки………………………………………. 7

1.3 Действие тока, превышающего  пороговую величину………………….  7

1.4 Общее электрическое сопротивление  тела……………………………… 9

2. Защита от прикосновения к  находящимся под напряжением частям......11

2.1 Основные требования, предъявляемые  к электробезопасности аппаратуры

2.1.1 Недоступность для прикосновения  находящихся под напряжением  частей……………………………………………………………………………11

2.1.2 Изоляция…………………………………………………………………..11

2.2 Особенность электромедицинской  аппаратуры………………………….12

3. Ток утечки……………………………………………………………………15

3.1 ЭДС источника……………………………………………………………..13

3.2 Ток утечки на пациента……………………………………………………16

3.3 Допустимые величины тока  утечки на корпус…………………………..16

3.4 Измерение тока утечки ……………………………………………………18

4. Возникновение напряжения прикосновения при пробое на незащищенный корпус…………………………………………………………………………...20

Заключение……………………………………………………………………..22

Список используемых источников……………………………………………24

 

Введение

 

Современная больница, клиника, любое другое лечебно-профилактическое учреждение располагают большим  количеством разнообразных медицинских  приборов, аппаратов, вспомогательных  устройств, в которых в том  или ином виде используется электрическая  энергия. Электромедицинская аппаратура, насчитывающая более 5000 наименований, находит применение для диагностики, лечения, обслуживания пациента, при  лабораторных исследованиях, сборе  и обработке информации, иначе  говоря, на всех стадиях лечебного процесса.

Использованию электрической энергии сопутствует  опасность поражения электрическим  током. Эта опасность для современного человека имеется практически повсюду: и дома, и на работе, и при пользовании  средствами транспорта.

Прежде  всего, следует учесть, что у больного защитные силы организма подорваны, поэтому случайное воздействие электрическим током может иметь для больного, особенно страдающего заболеванием сердца, более тяжелые последствия, чем для здорового человека.

Пациент во многих случаях не может нормально  реагировать на действие электрического тока, чтобы уменьшить возникшую  опасность. Он может быть парализован, находиться под наркозом, быть без  сознания, наконец, он может быть привязан к операционному столу или  кровати.

В повседневной жизни, на производстве – всюду принимаются  все меры для того, чтобы отделить человека от возможных источников электрического тока, от любых электрических цепей. В противоположность этому пациента намеренно подвергают действию тока, его включают непосредственно в  цепь постоянного низкочастотного  или высокочастотного тока.

Кожный  покров является естественной защитой  человека от действия электрического тока. В медицинском учреждении кожу пациента обрабатывают обезжиривающими, дезинфицирующими и другими растворами. Увлажненная кожа полностью теряет свои достаточно высокие изолирующие  свойства. В полости тела вводят различного рода электроды, датчики, осветительные  устройства, во время операции кожный покров механически разрушается, обнажаются внутренние органы. Наиболее опасный  случай вмешательства в организм человека – введение электродов, катетеров  непосредственно в полость или мышцу сердца.

В процесс  лечения или обследования к больному нередко подключаются не один, а  несколько аппаратов. Так, например, на операционном столе к пациенту могут быть присоединены электроды высокочастотного электрохирургического аппарата, электроды электрокардиографа, наркозный аппарат, электроотсасыватель, датчики температуры, давления, аппарат сердце – легкие и другая аппаратура. Естественно, что, находясь в центре сплетения проводов, электродов, датчиков, пациент подвергается различным опасностям поражения током, предусмотреть которые заранее весьма сложно.

Немало  возможностей и косвенного влияния  электрической энергии на безопасность пациента. Различного происхождения  электрические, магнитные и электромагнитные поля оказывают мешающее действие чувствительной измерительной аппаратуре, осложняя правильное диагностирование. Действие помех на электрокардиостимуляторы, устройства автоматики аппаратов для  искусственного дыхания и другую аппаратуру для замещения либо поддержания  функций органов организма может  иметь катастрофические последствия. Так же чрезвычайно опасно прекращение  подачи напряжения питания на замещающую аппаратуру либо на источник освещения  при ответственных оперативных вмешательствах.

Используемая  в медицинских учреждениях аппаратура находится в очень тяжелых  условиях эксплуатации. Многие аппараты постоянно передвигают, переносят  из палаты в палату, при этом возможны толчки, удары их. Сетевые шнуры  и кабели подвергаются натяжению, закручиваясь вокруг окружающих предметов, они постоянно  оказываются под ногами пациентов  и персонала. Приходится считаться  с возможностью воздействия на аппараты различных жидкостей (крови, мочи, медикаментов).

Тяжелые условия эксплуатации аппаратуры приводят к частым нарушениям ее, выходу из строя.

Разнообразие  и сложность обстоятельств, в  которых оказывается больной  в медицинском учреждении, приводит к тому, что для обеспечения  его электробезопасности недостаточно отдельных изолированных мер  защиты в аппарате или в электрооборудовании  здания. Только комплекс согласованных между собой защитных средств, принятых при создании аппарата, а также при оборудовании медицинского учреждения, может обеспечить необходимый уровень электробезопасности. При этом обязательным условием является достаточная квалификация специально обученного медицинского персонала, а также технических работников, обеспечивающих регулярный контроль и ремонт аппаратуры и электрооборудования здания.

электробезопасность аппаратура порог  тока

 

1. Действие  электрического тока на организм  человека

 

1.1 Порог  ощутимого тока

 

Минимальная величина тока, раздражающее действие которого ощущается человеком, называется порогом ощутимого тока. Величина его зависит от места прикосновения  и площади контакта. Наибольшей чувствительностью  обладает язык, ощущающий покалывание  уже при токе около 40мкА. Практическое значение имеет определение порога ощутимого тока при прикосновении  к находящемуся под напряжением  предмету ладонью или кончиками  пальцев. При переменном токе низкой частоты начальные ощущения в  этом случае проявляются в виде дрожи, пульсирования, покалывания в месте  контакта.

У отдельных  лиц величина порога ощутимого тока различается, подчиняясь нормальному  распределению. На частоте 60Гц средняя  величина его составила 1,1мА. [А.Р. Ливенсон «Электробезопасность медицинской техники». М., «Медицина», 2008]

Пороги  ощутимого тока значительно различаются  у лиц различного пола и возраста. Для женщин он уменьшается в среднем на 30%, для детей – примерно на 50%.

При изучении зависимости порога ощутимого тока от частоты установлено, что в  диапазоне нескольких сотен герц величина порога изменяется мало, увеличиваясь в дальнейшем почти линейно с  частотой.

На частотах 100кГц и выше ощущение тока переходит  в чисто тепловое. При протекании постоянного тока порог ощутимого тока значительно выше (в 4-5 раз), чем на частоте 50Гц, и ощущения сводятся в основном к жжению.

С пороговой  величиной ощутимого тока связано  такое важное понятие техники  электробезопасности как допустимый ток утечки аппаратуры. Величина тока утечки должна устанавливаться из расчета на практически полную безопасность для человека, через тело которого он может протекать длительное время. Между тем при неблагоприятных обстоятельствах даже начальное раздражение под действием электрического тока, неприятное само по себе, может вызвать в результате испуга неожиданной реакции вторичные эффекты, имеющие опасные последствия.

 

1.2 Допустимая  величина тока утечки

 

С точки  зрения максимальной безопасности при установлении допустимых величин тока утечки следовало бы ориентироваться на величины, полученные при касании концами пальцев, с учётом минимальных величин, полученных для 0,5% обследуемых, а также повышенной чувствительности детей. В результате такого подхода ток утечки не должен был бы превышать 0,1мА. Однако с учетом экономической и технической сторон вопроса в качестве допустимой величины тока утечки в стандартах большинства стран принят ток 0,5мА. [Киселев А.П. Пороговые значения безопасного тока промышленной частоты. – Труды МИИТ. Вып. 171, 1983, с.47-58]

Пороговое ощущение – первая реакция организма  на действие электрического тока. Что  же происходит, если ток превышает эту пороговую величину?

 

1.3 Действие  тока, превышающего пороговую величину

 

При токе 3-5мА, частотой 50Гц, проходящем через электрод, который держит в руке человек, раздражающее действие ощущается уже кистью руки, при токе 8-10мА мышцы всей руки непроизвольно сокращаются, возникает чувство сильной боли. Поскольку сгибательные мышцы руки мощнее разгибательных, то рука в суставах сгибается, и человек при дальнейшем увеличении тока не может ее разжать и самостоятельно освободиться от зажатого проводника. Соответствующая минимальная величина тока называется порогом не отпускающего тока. Этот параметр представляет большой интерес с точки зрения электробезопасности, так как является своего рода пределом, с превышением которого опасность тяжёлого исхода поражения резко возрастает.

Непроизвольные  сокращения (судороги) могут возникать  не только в мышцах руки. При токе 25-50мА. Частотой 50Гц, протекающем через туловище (рука – рука, рука – нога), возникает титаническое сокращение дыхательных мышц грудной клетки, в результате чего затрудняется или полностью прекращается дыхание. Если цепь тока в результате посторонней помощи или судорожных движений потерпевшего не разрывается, то примерно через 1 мин. он теряет сознание, а через 3 -4 мин. возможна смерть от удушья. [А.Р. Ливенсон «Электробезопасность медицинской техники». М., «Медицина», 2008]

Наиболее  опасно возникновение фибрилляции  желудочков сердца, при которой отдельные мышечные волокна теряют централизованное управление и начинают хаотически сокращаться (фибриллировать). В результате нарушается строго координированная работа различных участков сердца, что сразу приводит к нарушению его насосной функции и прекращению кровообращения.

Особая  опасность фибрилляции заключается  в том, что, возникнув, она практически  никогда не прекращается без внешнего воздействия. Оставленный без помощи, пораженный током погибает в течение нескольких минут в результате необратимых изменений, происходящих раньше всего в лишенном кислорода головном мозге.

Установление  минимальных величин тока, не вызывающего  фибрилляцию желудочков при различных  длительностях его действия, имеет  большое практическое значение. Исходя из этих данных, должны рассчитываться и проектироваться автоматические выключатели, отключающие устройства, реагирующие на величину тока утечки, и некоторые другие защитные устройства. Рассмотрев имеющиеся экспериментальные данные, секция электробезопасности центрального правления Научно-технического общества электротехнической промышленности приняла ток 65мА в качестве допустимой величины при односекундном воздействии тока частотой 50Гц.

При токах, значительно превышающих пороги фибрилляции желудочков сердца, возможны другие смертельно опасные нарушения  в организме. К ним относятся  остановка сердца, паралич дыхательного центра, глубокие повреждения нервной  системы, ожоги. Указанные поражения, как правило, происходят, при напряжениях выше 1000В. Применительно к медицинской технике это означает, что источником такого поражающего тока могут быть только высоковольтные вторичные цепи аппаратуры.

При определении  зависимости порога фибрилляционного тока от частоты в диапазоне 30-350Гц при непосредственном воздействии на сердце было показано, что на частотах выше 100Гц пороги резко возрастают. Минимальные величины, так же как и в случае ощутимых или не отпускающих токов, соответствуют промышленной частоте (50–60Гц).