14
24.11.2015 1 TIBB TIBB TIBB TIBBİ C C CİHAZLARDA HAZLARDA HAZLARDA HAZLARDA GÜVENL GÜVENL GÜVENL GÜVENLİK K K ELEKTRİKSEL GÜVENLİK Kaynaklar: Walter H. Olson «Electrical Safety» ve R. Polikar «Principles of Biomedical Systems & Devices» ders notları ve sunumları.. Sunum PLANI Elektriğin Fizyolojik Etkileri Duyarlılık Parametreleri Elektrik Gücünün Dağıtımı İzoleli Güç Sistemleri Makroşok Tehlikeleri Mikroşok Tehlikeleri Elektriksel Güvenlik direktifleri ve standartlar Koruma Güç Dağılımı Toprak Hatası devre kesicileri (Ground fault circuit interrupters-GFCI) Ekipman Tasarımı Elektriksel güvenlik analizörleri/Test Sistemleri Safety in Clinical Environment Electrical hazards Electrical shocks (micro and macro) due to equipment failure, failure of power delivery systems, ground failures, burns, fire, etc. Mechanical hazards mobility aids, transfer devices, prosthetic devices, mechanical assist devices, patient support devices Environmental hazards Solid wastes, noise, utilities (natural gas), building structures, etc. Biological hazards Infection control, viral outbreak, isolation, decontamination, sterilization, waste disposal issues Radiation hazards Use of radioactive materials, radiation devices (MRI, CT, PET), exposure control

Sunum PLANI İCCCCİHAZLARDA GÜVENL İKKKK · 24.11.2015 1 TIBBİCCCCİHAZLARDA GÜVENLİKKKK ELEKTR İKSEL GÜVENL İK Kaynaklar: Walter H. Olson «Electrical Safety» ve R. Polikar

  • Upload
    others

  • View
    5

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Sunum PLANI İCCCCİHAZLARDA GÜVENL İKKKK · 24.11.2015 1 TIBBİCCCCİHAZLARDA GÜVENLİKKKK ELEKTR İKSEL GÜVENL İK Kaynaklar: Walter H. Olson «Electrical Safety» ve R. Polikar

24.11.2015

1

TIBBTIBBTIBBTIBBİCCCCİHAZLARDA HAZLARDA HAZLARDA HAZLARDA GÜVENLGÜVENLGÜVENLGÜVENLİKKKK

ELEKTRİKSEL GÜVENLİKKaynaklar: Walter H. Olson «Electrical Safety» ve R. Polikar

«Principles of Biomedical Systems & Devices» ders notları ve

sunumları..

Sunum PLANI

Elektriğin Fizyolojik Etkileri

Duyarlılık Parametreleri

Elektrik Gücünün Dağıtımı

İzoleli Güç Sistemleri

Makroşok Tehlikeleri

Mikroşok Tehlikeleri

Elektriksel Güvenlik direktifleri ve standartlar

Koruma

Güç Dağılımı

Toprak Hatası devre kesicileri (Ground fault circuit interrupters-GFCI)

Ekipman Tasarımı

Elektriksel güvenlik analizörleri/Test Sistemleri

Safety in Clinical Environment

Electrical hazards

Electrical shocks (micro and macro) due to equipment failure, failure of power delivery systems, ground failures, burns, fire, etc.

Mechanical hazards

mobility aids, transfer devices, prosthetic devices, mechanical assist devices, patient support devices

Environmental hazards

Solid wastes, noise, utilities (natural gas), building structures, etc.

Biological hazards

Infection control, viral outbreak, isolation, decontamination, sterilization, waste disposal issues

Radiation hazards

Use of radioactive materials, radiation devices (MRI, CT, PET), exposure control

Page 2: Sunum PLANI İCCCCİHAZLARDA GÜVENL İKKKK · 24.11.2015 1 TIBBİCCCCİHAZLARDA GÜVENLİKKKK ELEKTR İKSEL GÜVENL İK Kaynaklar: Walter H. Olson «Electrical Safety» ve R. Polikar

24.11.2015

2

Electrical Safety

Many sources of energy, potentially hazardous substances,

instruments and procedures

Use of fire, compressed air, water, chemicals, drugs, microorganisms, waste, sound, electricity, radiation, natural and unnatural disaster, negligence, sources of radiation, etc.

Medical procedures expose patients to increased risks of hazards due

to skin and membranes being penetrated / altered

10,000 device related injuries in the US every year! Typically due to

Improper use

Inadequate training

Lack of experience

Improper (lack of) use of manuals

Device failure

Physiological Effects of Electricity

For electricity to have an effect on the human body:

An electrical potential difference must be present The individual must be part of the electrical circuit, that is, a current must

enter the body at one point and leave it at another.

However, what causes the physiological effect is NOT voltage, but rather CURRENT.

A high voltage (K.103V) applied over a large impedance (rough skin) may not cause much (any) damage

A low voltage applied over very small impedances (heart tissue) may cause grave consequences (ventricular fibrillation)

The magnitude of the current is simply the applied voltage divided by the total effective impedance the current faces; skin : largest.

Electricity can have one of three effects:

Electrical stimulation of excitable tissue (muscles, nerve) Resistive heating of tissue Electrical burns / tissue damage for direct current and high voltages

Physiological Effects of Electricity

Physiological effects of electricity. Threshold or estimated mean values are given for each effect in a 70 kg human for a 1 to 3 s exposure to 60 Hz current applied via copper wires grasped by the hands.

Dry skin impedance:93 kΩ / cm2

Electrode gel on skin: 10.8 kΩ / cm2

Penetrated skin: 200 Ω / cm2

The real physiological effect depends on the actual path of the current

Akım miktarı Elektrik akımının olası fizyolojik etkileri1 mA Algılama eşiği (treshold of perception)5 mA Maksimum zararsız akım yoğunluğu10-20 mA Sürekli kas kasılması öncesi bırak-çek akımı (let-go current)50 mA Acı duyma. Olası bayılma: kalp ve akciğer fonksiyonlarına devam eder100-300 mA Ventriküler fibrilasyon başlar, solunum fonksiyonları hemen

etkilenmez6 A Sürekli kas kasılması, geçici solunum felci, akım yoğunluğunun yüksek

olmasından dolayı yanıklar meydana gelir

Threshold of perception: The minimal current that an individual can detect. For AC (with wet hands) can be as small as 0.5 mA at 60 Hz. For DC, 2 ~10 mA

Let-go current: The maximal current at which the subject can voluntarily withdraw. 6 ~ 100 mA, at which involuntary muscle contractions, reflex withdrawals, secondary physical effects (falling, hitting head) may also occur

Respiratory Paralysis / Pain / Fatigue At as low as 20 mA, involuntary contractions of respiratory muscles can cause asphyxiation / respiratory arrest, if the current is not interrupted. Strong involuntary contraction of other muscles can cause pain and fatigue

Ventricular fibrillation 75 ~ 400 mA can cause heart muscles to contract uncontrollably, altering the normal propagation of the electrical activity of the heart. HR can raise up to 300 bpm, rapid, disorganized and too high to pump any meaningful amount of blood ventricular fibrillation. Normal rhythm can only return using a defibrillator

Sustained myocardial contraction / Burns and physical injury At 1 ~6 A, the entire heart muscle contracts and heart stops beating. This will not cause irreversible tissue damage, however, as normal rhythm will return once the current is removed. At or after 10A, however, burns can occur, particularly at points of entry and exit.

Physiological Effects of Electricity

Important Susceptibility Parameters

Threshold and let-go current variability

Distributions of perception thresholds and let-go currents These data depend on surface area of contact, moistened hand grasping AWG No. 8 copper wire, 70 kg human, 60Hz, 1~3 s. of exposure

Important Susceptibility Parameters

Frequency

Note that the minimal let-go current happens at the precise frequency of commercial power-line, 50-60Hz.

Let-go current rises below 10 Hz and above several hundred Hz.

Let-go current versus frequencyPercentile values indicate variability of

let-go current among individuals. Let-

go currents for women are about two-

thirds the values for men.

Page 3: Sunum PLANI İCCCCİHAZLARDA GÜVENL İKKKK · 24.11.2015 1 TIBBİCCCCİHAZLARDA GÜVENLİKKKK ELEKTR İKSEL GÜVENL İK Kaynaklar: Walter H. Olson «Electrical Safety» ve R. Polikar

24.11.2015

3

Important Susceptibility Parameters

Duration

The longer the duration, the smaller the current at which ventricular fibrillation occurs

Shock must occur long enough to coincide with the most vulnerable period occurring during the T wave.

Weight

Fibrillation threshold increases with body weight (from 50mA for 6kg dogs to 130 mA for 24 kg dogs.

Fibrillation current versus shock duration.Thresholds for ventricular fibrillation in animals

for 60 Hz AC current. Duration of current (0.2 to

5 s) and weight of animal body were varied.

Important Susceptibility Parameters

Points of entry

The magnitude of the current required to fibrillate the heart is far greater if the current is not applied directly to heart; externally applied current loses much of its amplitude due to current distributions. Large, externally applied currents cause macroshock.

If catheters are used, the natural protection provided by the skin (15 kΩ ~ 2 MΩ) is bypassed, greatly reducing the amount of current req’d to cause fibrillation. Even smallest currents (80 ~ 600 µA), causing microshock, may result in fibrillation. Safety limit for microshocks is 10 µA.

The precise point of entry, even externally is very important: If both points of entry and exit are on the same extremity, the risk of fibrillation is greatly reduced even at high currents (e.g. the current req’d for fibrillation through Lead I (LA-RA) electrodes is higher than for Leads II (LL-RA) and III (LL-LA).

Important Susceptibility Parameters

Points of entry

Effect of entry points on current distribution (a) Macroshock, externally applied current spreads through-

out the body. (b) Microshock, all the current applied through an intracardiac catheter flows through the heart.

Distribution of Electrical Power

Simplified electric-power distribution for 115 V circuits. Power frequency is 60 Hz

(230 V)

Elektrik enerjisinin dagıtımı

Eğer Elektriksel cihazlar mükemmelse, sadece iki telli (faz ve Nötr) enerjileme yeterli olacaktır. Buna karşın, bu ideal durumda iki açık sözkonusudur:

• Yanlış kablolama ve eleman hataları vb.gibi durumlar meydana gelebilir, cihazın metal kasası gibi bir yüzey ile ıslak taban, başka bir cihazın metal kasası gibi topraklı bir yüzey arasında bir elektriksel potansiyele neden olabilir. Herhangi bir kişi bu iki yüzey arasında köprü oluşturması durumunda Makroşoka maruz kalacaktır.

•Kusurlu izolasyon ve elektromanyetik kuplajlama (kapasitif veya endüktif) herhangi bir kazaya neden olmasa da, toprak seviyesine göre elektriksel bir potansiyel üretebilir. Duyarlı bir hasta toprağa doğru akan bu «sızıntı akımı» nın yolu üzerinde bulunarak Mikroşoka maruz kalabilir.

• İlave toprak hattı, iyi bir koruyucu hattı sağlar (Nasıl/Neden?)

Page 4: Sunum PLANI İCCCCİHAZLARDA GÜVENL İKKKK · 24.11.2015 1 TIBBİCCCCİHAZLARDA GÜVENLİKKKK ELEKTR İKSEL GÜVENL İK Kaynaklar: Walter H. Olson «Electrical Safety» ve R. Polikar

24.11.2015

4

GROUND!

The additional line that is connected directly to the earth-ground

provides the following:

In case of a fault (short circuit between hot conductor and metal casing), a large current will use the path through the ground wire (instead of the patient) and not only protect the patient, but also cause the circuit breaker to open. The ability of the grounding system to conduct high currents to ground is crucial for this to work!

If there is no fault, the ground wire serves to conduct the leakage current safely back to the electrical power source – again, as long as the grounding system provides a low-resistance pathway to the ground

Leakage current recommended by ECRI are established to prevent injury in case the grounding system fails and a patient touches an electrically active surface (10 ~ 100 µA).

Kalbin DoKalbin DoKalbin DoKalbin Doğrudan Uyarımı: rudan Uyarımı: rudan Uyarımı: rudan Uyarımı: MikroMikroMikroMikroşok ve Makrook ve Makrook ve Makrook ve Makroşokokokok

Vücut dışında herhangi iki noktadan bir gerilim uygulandığında, bunun yaratacağı elektrik

akımının küçük bir kısmı kalp üzerinden geçer. Giriş noktalarının kalbe olan yakınlığı,

vücuttan akan toplam akıma göre duyarlılığı etkiler. İnsan vücudunda dışarıdan

uygulanacak gerilimlerde fibrilasyon akımının, vücut içinde kalbe yakın kateterlerden

kaynaklanacak fibrilasyon akımlarına göre çok daha büyüktür. Vücut içerisinde kalbe

yakın bir noktada bir kateter bulunuyorsa, aradaki cilt direncinin ve doku direncinin

büyük kısmı atlandığından akacak akımın tümü kalp üzerinden akabilir. Bu şekilde

ventriküle bir kateter ile doğrudan verilecek çok küçük akımlar fibrilasyona yol açabilir.

İnsanda 80-600 µµµµA arasında bir akım doğrudan kalbe uygulandığında fibrilasyon oluşur.

Burada dikkat edilmesi gereken, akım düzeyinin algılama eşiğinin altında olmasıdır.

Böylece, bir operatör, kardiyak katetere dokunduğunda, hastanın kalbinin fibrilasyona

girmesine neden olabilir. Bu şekilde kalbe doğrudan uygulanan kateterlerden giren

akımlara mikroşok denir. Standartlara göre, bu akımın izin verilebilen en büyük değeri 10

µA ile sınırlandırılmıştır.

Vücut dışından, ekstremitelerden yani vücudun en uzak noktalarından uygulanacak

akımlara ise makroşok denir. Makroşoka karşı hasta bağlantı elektrotlarının çeşitli elektriksel çevrelere ve etkileşimlere karşı yalıtılması gerekmektedir.

Mikroşoka yol açabilecek doğrudan kalbe yapılan

bağlantılar

Dışarıdan takılan takma pacemaker elektrotları

Kalp içi EKG ölçüm cihazlarının elektrotları

Kalbe yerleştirilmiş içi iletken sıvı dolu

kateterler (kan basıncını ölçmek, kan örneği almak, boya veya ilaç vermek için

kullanılabilirler)

Topraklama ve MakroTopraklama ve MakroTopraklama ve MakroTopraklama ve Makroşokokokok

Eğer sistem, herhangi bir sebepten

dolayı aktif ise veya aktif uç

şaseye(metal kılıf, kutu gibi) temas

ediyorsa ve şase topraklanmışsa,

aşırı akım; bir devre kesici gibi

davranacak olan 1Ω ‘luk toprak

direnci boyunca akacaktır

Macroshock Hazards

• Direct faults between the hot conductor and the ground is not common,

and technically speaking, ground connection is not necessary during

normal operation.

• In fact, a ground fault will not be detected during normal operation of

the device, only when someone touches it, the hazard becomes known.

Therefore, ground wire in devices and receptacles must be periodically

tested.

Page 5: Sunum PLANI İCCCCİHAZLARDA GÜVENL İKKKK · 24.11.2015 1 TIBBİCCCCİHAZLARDA GÜVENLİKKKK ELEKTR İKSEL GÜVENL İK Kaynaklar: Walter H. Olson «Electrical Safety» ve R. Polikar

24.11.2015

5

Topraklama ve MakroTopraklama ve MakroTopraklama ve MakroTopraklama ve Makroşokokokok

Eğer sistem, herhangi bir

sebepten dolayı aktif ve şase

topraklanmamış ise, aşırı akım

hasta üzerinden akacaktır. Bu

akım, solunumda zorluklara ve

hatta ventriküler fibrilasyona

neden olabilir

Macroshock Hazards

Macroshock

Most electrical devices have a metal cabinet, which constitutes a hazard, in

case of an insulation failure or shortened component between the hot power

lead and the chassis. There is then 115 ~ 230 V between the chassis and any

other grounded object.

The first line of defense available to patients is their skin.

The outer layer provides 15 kΩ to 1 MΩ depending on the part of the body, moisture and sweat present, 1% of that of dry skin if skin is broken,

Internal resistance of the body is 200Ω for each limb, and 100Ω for the trunk, thus internal body resistance between any two limbs is about 500Ω (somewhat higher for obese people due to high resistivity of the adipose tissue)!

Any procedure that reduces or eliminates the skin resistance increases the risk of electrical shock, including biopotential electrode gel, electronic thermometers placed in ears, mouth, rectum, intravenous catheters, etc.

A third wire, grounded to earth, can greatly reduce the effect of macroshock,

as the resistance of that path would be much smaller then even that of

internal body resistance!

Microshock Hazards

Small currents inevitably flow between adjacent insulated conductors at different potentials leakage currents which flow through stray capacitances, insulation, dust and moisture

Leakage current flowing to the chassis flows safely to the ground, if a low-resistance ground wire is available.

Sızıntı AkımlarıSızıntı AkımlarıSızıntı AkımlarıSızıntı Akımları

Parazitik kapasite ve düşük

kaliteli iletkenlerden dolayı Faz

(F), Nötr(N) ve Toprak (G)

sızıntı akımları (100 µA’ler

mertebesinde) Zderi den ziyade

1Ω’luk toprak direnci boyunca

akacaktır.

Ancak, kalbe doğrudan

elektriksel bağlantılar (kateter

gibi) sözkonusu ise, yine de bazı

akımlar hasta üzerinden

akacaktır

Microshock Hazards

• If ground wire is broken, the chassis potential rises above the ground; a patient who has a grounded connection to the heart (e.g. through a catheter) receives a microshock if s/he touches the chassis.

• If there is a connection from the chassis to the patient’s heart, and a connection to the ground anywhere in the body, this also causes microshock.

• Note that the hazard for microshock only exists if there is a direct connection to the heart. Otherwise, even the internal resistance of the body is high enough top prevent the microshocks.

Page 6: Sunum PLANI İCCCCİHAZLARDA GÜVENL İKKKK · 24.11.2015 1 TIBBİCCCCİHAZLARDA GÜVENLİKKKK ELEKTR İKSEL GÜVENL İK Kaynaklar: Walter H. Olson «Electrical Safety» ve R. Polikar

24.11.2015

6

MikroMikroMikroMikroşokokokok

Herhangi bir sebepten dolayı

güvenlik toprak bağlantısı

koparsa, bütün akım hasta

üzerinden akacaktır. Bu akım

değeri, solunumda zorluklara ve

hatta ventriküler fibrilasyona

neden olabilir

Toprak iletkeni kopmuş bir sistemin hastaya bağlı bir

kateter üzerinden oluşturabileceği olası mikroşok görünümü

Safety Codes & Standards

Limits on leakage current are instituted and regulated by the safety

codes instituted in part by the National Fire Protection Association

(NFPA), American National Standards Institute (ANSI), Association

for the Advancement of Medical Instrumentation (AAMI), and

Emergency Care Research Institute (ECRI).

Şoktan korunmaya temel yaklaşımlar

Hastaların şoktan korunabilmesi için iki ana yol vardır:

Hastanın elektrik akımını sağlayan tüm kaynaklardan tam anlamıyla izole edilmesi

Hastanın ulaşabileceği iletken yüzeylerin tümünde aynı voltaj seviyesinin sağlanması

Neither can be fully achieved some combination of these two

Topraklama sistemi (Grounding system)

İzole güç dağıtım sistemi (Isolated power-distribution system)

Toprak hatası devre kesicileri (Ground-fault circuit interrupters -GFCI)

HİÇBİRİ TAM OLARAK BAŞARILI DEĞİLDİR. Bu metotların kombinasyonları kullanılabilir.

Page 7: Sunum PLANI İCCCCİHAZLARDA GÜVENL İKKKK · 24.11.2015 1 TIBBİCCCCİHAZLARDA GÜVENLİKKKK ELEKTR İKSEL GÜVENL İK Kaynaklar: Walter H. Olson «Electrical Safety» ve R. Polikar

24.11.2015

7

Protection through Equipment Design

Strain-relief devices for cords, where cord enters the equipment and

between the cord and plug

Reduction of leakage current through proper layout and insulation to

minimize the capacitance between all hot conductors and the chassis

Double insulation to prevent the contact of the patient with the

chassis or any other conducting surface (outer case being insulating

material, plastic knobs, etc.)

Operation at low voltages; solid state devices operating at <10V are

far less likely to cause macroshocks

Electrical isolation in circuit design

Electrical Isolation

ννννCM

ννννCM

CMRR

ννννSIG ννννISO

ννννISO

Error

Isolationbarrier

IsolationCapacitanceand resistance

−−−−

+

−−−−

+

Input common

(a) *IMRR in v/v

Outputcommon

ννννo =ννννCMCMRR

ννννISOIMRR

ννννSIG ± Gain±

RFννννISO

IMRR*

~~

~

~

~

Error

• Main features of an isolation amplifier:

• High ohmic isolation between input and output (>10MΩ)

• High isolation mode voltage (>1000V)

• High common mode rejection ration (>100 dB)

Transformer Isolation Amplifiers

−−−−

+

(b)

+ 15 V DC

ννννo

Powerreturn

25 kHz−−−− 7.5 V

+ννννISOOut

ννννSIG

-ννννISOOut

+ 7.5 V

In com

In −−−−

In +

FB

± 5 VF.S.

Oscillator

25 kHz

Signal

Mod

Rect andfilter

Power

Demod

± 5 VF.S.

AD202

Hi

Lo

Page 8: Sunum PLANI İCCCCİHAZLARDA GÜVENL İKKKK · 24.11.2015 1 TIBBİCCCCİHAZLARDA GÜVENLİKKKK ELEKTR İKSEL GÜVENL İK Kaynaklar: Walter H. Olson «Electrical Safety» ve R. Polikar

24.11.2015

8

Optical Isolation Amplifier

Isolation barrier

Inputcontrol

Output

control

−−−−V

+V+υυυυo

−−−−

+

υυυυo = υυυυi

RK

RG

CR3 CR1 CR2

i2ii

υυυυi

i1

RG

AI AII

i3

i2

υυυυo

RK = 1M ΩΩΩΩ

−−−−

+

−−−−

++

−−−−

(c)

~

λλλλ1 λλλλ2

Grounding Systems

Low resistance (0.15 Ω) ground that can carry currents up to the circuit-breaker ratings protects patients by keeping all conductive surfaces and receptacle grounds at the same potential.

Protects patients from

• Macroshocks

• Microshocks

• Ground faults elsewhere (!)

The difference between the receptacle grounds and other surface should be no more then 40 mV)

All the receptacle grounds and conductive surfaces in the vicinity of the patient are connected to the patient-equipment grounding point. Each patient-equipment grounding point is connected to the reference grounding point that makes a single connection to the building ground.

İzole Güç Sistemleri

İyi bir eşpotansiyel topraklama sistemi, çok nadir olsada, başlıca

toprak hatalarından kaynaklı büyük akımları elimine edemez.

İzole güç sistemleri majör toprak hatalarına karşı koruma

gerçekleştirirler.

Özellikle ıslak çalışma şartlarında makroşoklara karşı hatırı sayılır koruma sağlarlar.

Buna karşın, bu gibi sistemler maliyetlidir (pahalıdır!).

Alev alabilir anestezi sistemlerinin olduğu yerlerde sadece kullanılırlar.

Mikroşoka karşı ek minör koruma yapmaso, bu sistemlerin yüksek maliyetini her klinik çevrede kullanımını haklı göstermez.

İZOLELİ güç dagıtımı

Not grounded !

• Normally, when there is a ground-fault from hot wire to ground, a large current is drawn causing a potential hazard, as the device will stop functioning when the circuit breakers open !

• This can be prevented by using the isolated system, which separates ground from neutral, making neutral and hot electrically identical. A single ground-fault will not cause large currents, as long as both hot conductors are initially isolated from ground!

• In fact, in such an isolated system, if a single ground-fault occurs, the system simply reverts back to the normal ground-referenced system.

•A line isolation monitor is used with such system that continuously monitors for the first ground fault, during which case it simply informs the operators to fix the problem. The single ground fault does NOT constitute a hazard!

Page 9: Sunum PLANI İCCCCİHAZLARDA GÜVENL İKKKK · 24.11.2015 1 TIBBİCCCCİHAZLARDA GÜVENLİKKKK ELEKTR İKSEL GÜVENL İK Kaynaklar: Walter H. Olson «Electrical Safety» ve R. Polikar

24.11.2015

9

Toprak hatası devre kesiciler (Ground Fault Circuit Interrupters -GFCI)

Yaklaşık 6 mA’den büyük bir toprak hatası meydana geldiğinde, elektrik akım kaynağı devre dışı bırakılır.

Ihot=Ineutral ise hata yoktur. GFCI bu iki akım arasındaki farkı dedekte eder. Eğer fark eşik seviyesinin üzerinde ise, bu akımın geri kalanı ya şasede veya hasta boyunca akıyor olduğu anlamına gelir!!!

Dedeksiyon, bir fark transformatörü içerisindeki iki bobin (faz ve nötr)tarafından indüklenen voltajın takip edilmesiyle yapılır.

GFCI

The National Electric Code (NEC - 1996) requires that all circuits serving bathrooms, garages, outdoor receptacles, swimming pools and construction sites be fitted with GFCI.

GFCI mikroşoklara karşı DEĞİL, sadece majör toprak hatalarına karşı koruma yapar.

Tipik olarak, yaşam destek ekipmanlarında ölümcül güç kayıplarına neden olduğu için, GFCI hasta bakım alanlarında tercih edilmez veya kurulmaz.

Page 10: Sunum PLANI İCCCCİHAZLARDA GÜVENL İKKKK · 24.11.2015 1 TIBBİCCCCİHAZLARDA GÜVENLİKKKK ELEKTR İKSEL GÜVENL İK Kaynaklar: Walter H. Olson «Electrical Safety» ve R. Polikar

24.11.2015

10

Electrical Safety Analyzers

Wiring / Receptacle Testing

Three LED receptacle tester:

Bu basit sistem yaygın hat problemlerini test etmede kullanılır( ancak 64 muhtemel durumun sadece 8’ini dedekte edebilir)

Toprak/Nötr terslendirmesini dedekte edemez, veya Toprak/Nötr ile Faz birleştiğinde ve Faz topraklandığı durumları dedekte edemez (GFCI ikincisini dedekte eder)

ELEKTRELEKTRELEKTRELEKTRİKSEL GÜVENLKSEL GÜVENLKSEL GÜVENLKSEL GÜVENLİK K K K TESTLERTESTLERTESTLERTESTLERİ

Hastane ortamında kullanılan cihazların elektriksel güvenlik testleri,

genel olarak Güvenlik test ve ölçüm araçları (Safety Analyser)

olarak adlandırılan özel cihazlarla sağlanmaktadır. Bu cihazlar,

çeşitli testlerin yapılmasını kolaylaştırarak, sonuçları belirli

standartlara göre “uygun” veya “uygun değil” şeklinde uyarılarla

birlikte verirler.

Ancak, sözkonusu elektriksel güvenlik testleri bilinen temel ölçüm

cihazlarıyla yapılabilmektedirler. Tıbbi cihazlar temelde; toprak

hatası, şase kaçak akımı ve hasta bağlantı uçlarındaki kaçak

akımlardan dolayı elektriksel olarak tehlikelere yol açmaktadırlar.

Bir cihazda, bu türden elektriksel hataların biri olabileceği gibi iki

veya daha fazlası da aynı anda oluşabilmektedir. Bunun için, bir

cihazın elektriksel güvenliği incelenirken öngörülen test işlemlerinin

hepsinin uygulanması gerekmektedir.

ELEKTRELEKTRELEKTRELEKTRİKSEL GÜVENLKSEL GÜVENLKSEL GÜVENLKSEL GÜVENLİK K K K TESTLERTESTLERTESTLERTESTLERİ

Toprak ucu- Şase arasındaki direncin ölçümü,

Şase kaçak akımının ölçümü,

Hasta bağlantı uçları- Toprak ucu arasındaki

kaçak akımın ölçümü,

Hasta bağlantı uçları arasındaki kaçak

akımların ölçümü

AC yalıtım testi olmak üzere beş kısımda incelenebilir.

Toprak Ucu Toprak Ucu Toprak Ucu Toprak Ucu –––– Şase ase ase ase arasındaki direncin ölçümüarasındaki direncin ölçümüarasındaki direncin ölçümüarasındaki direncin ölçümü

Herhangi bir elektriksel bağlantı yokken, Ohmmetre kullanılarak

Cihazın şasesi veya metal kutusu ile Toprak hattı arasındaki direncin

ölçülmesidir. Bu direnç değeri 0.5 Ω değerinden daha az olmalıdır

Page 11: Sunum PLANI İCCCCİHAZLARDA GÜVENL İKKKK · 24.11.2015 1 TIBBİCCCCİHAZLARDA GÜVENLİKKKK ELEKTR İKSEL GÜVENL İK Kaynaklar: Walter H. Olson «Electrical Safety» ve R. Polikar

24.11.2015

11

Şase Kaçak Akımının ölçümüase Kaçak Akımının ölçümüase Kaçak Akımının ölçümüase Kaçak Akımının ölçümü

Testi yapılacak cihazın “on” ve “off” konumlarının her ikisinde,

cihazın toprak ucu açıkken bir ampermetre aracılığıyla cihazın

şasesi veya metal kutusu ile genel veya bina toprak hattı arasındaki

akımın ölçülmesidir. Bu akım değeri; sabit cihazlarda 5 mA, portatif

veya mobil cihazlarda 300 µµµµA değerinden küçük olmalıdır

Hasta BaHasta BaHasta BaHasta Bağlantı Uçları lantı Uçları lantı Uçları lantı Uçları –––– Toprak ucu Toprak ucu Toprak ucu Toprak ucu arasındaki kaçak akımın ölçülmesiarasındaki kaçak akımın ölçülmesiarasındaki kaçak akımın ölçülmesiarasındaki kaçak akımın ölçülmesi

Testi yapılacak cihazın güç anahtarı “on” konumunda olacak şekilde, cihazın

toprak ucu hem açıkken hem de kapalıyken bir ampermetre aracılığıyla

cihazın hasta bağlantı uçlarıyla genel toprak hattı arasındaki akımın (sızıntı

akımı) ölçülmesidir.

Bu akım değeri; yüzey elektrotları gibi izole edilmemiş elektrotlar için 100 µµµµA, intrakardiyak elektrotlar gibi izole edilmiş elektrotlar için; cihazın

toprak hattının genel toprak (GND) hattından ayrılmış durumda (GND açık)

50 µµµµA ve cihazın toprak hattı genel toprak hattına bağlı olduğu durumda

(GND kapalı) 10 µµµµA değerinden küçük olmalıdır

Hasta BaHasta BaHasta BaHasta Bağlantı Uçları arasındaki lantı Uçları arasındaki lantı Uçları arasındaki lantı Uçları arasındaki kaçak akımın ölçülmesikaçak akımın ölçülmesikaçak akımın ölçülmesikaçak akımın ölçülmesi

Testi yapılacak cihazın güç anahtarı “on” konumunda olacak şekilde,

cihazın toprak ucu hem açıkken hem de kapalıyken bir ampermetre

aracılığıyla cihazın hasta bağlantı uçları arasındaki kaçak veya sızıntı

akımının ölçülmesidir.

Bu akım değeri; izole edilmemiş elektrotlar için 50 µµµµA,

izole edilmiş elektrotlar için; cihazın toprak hattının genel toprak

(GND) hattından ayrılmış durumda (GND açık) 50 µµµµA

Cihazın toprak hattı genel toprak hattına bağlı olduğu durumda (GND

kapalı) 10 µµµµA değerinden küçük olmalıdır

Hasta BaHasta BaHasta BaHasta Bağlantı Uçları ile Canlı uç lantı Uçları ile Canlı uç lantı Uçları ile Canlı uç lantı Uçları ile Canlı uç arasındaki yalıtım akımının ölçülmesiarasındaki yalıtım akımının ölçülmesiarasındaki yalıtım akımının ölçülmesiarasındaki yalıtım akımının ölçülmesi

Faz gerilimi taşıyan bir iletkenin yalıtılmış hasta bağlantı uçlarına

değdiği zaman geçebilecek akım ölçülür.

Bu ölçümde; testi yapılacak cihazın güç anahtarı “on” konumunda

olacak şekilde, bir ampermetre aracılığıyla, cihazın her bir hasta bağlantı

elektrotu ile canlı uç (faz) arasındaki akım miktarı tespit edilir.

Bu akım değeri; 20 µµµµA değerinden küçük olmalıdır. Ancak bu işlem,

sadece izole edilmiş elektrotlu sistemlerin yalıtım akımının tespiti için

uygulanmalıdır.

DurumDurumDurumDurum----1: Operatörlerden 1: Operatörlerden 1: Operatörlerden 1: Operatörlerden dolayı mikrodolayı mikrodolayı mikrodolayı mikroşokokokok

Parametreler

(1) Hasta elektrikle çalışan bir yatakta yatmaktadır.

(2) Duvar prizinde topraklama hatalı

(3) Hasta pille çalışan ritim yapıcıya bağlı çapraz ritim katedosi ile

donatılmış

(4) Hasta ECG monitörüne bağlı sağ bacak ECG elektrodu monitör

vasıtasıyla hastanın topraklama sistemine bağlı

Durum-1 analiz Elektrikli yataktaki hatalı topraklama

bağlantısı, yatak çerçevesi (demirleri)

ve yataktaki prime teller arasındaki

kapasitif etkileşme nedeniyle yatak

çerçevecinde (demir aksamında) bir

gerilim (voltaj) oluşmasına sebep olur.

Normalde bu gerilim, zararsız bir

şekilde toprağa bağlı bir akım

oluşturur.

Fakat topraklama telindeki kırıklar,

kopuklar oluştuğunda akım başka

yolları takip eder.

*Bu örnekte, varsayalım ki bir yetkili yatağın yanına ritim kateter bağlantılarını

ayarlamak için gelir ve düşünmeden aynı anda ritim yapıcı terminallerine ve yatak

kızaklarına dokunur.

*Varsayalım ki yetkili görevli, bu iki nokta arasında 100.000 Ω’luk bağlantı sağladı.

Kateter uçları ve hasta arasındaki direnç 500 Ω olsun.

*Analizden görürüz ki görevli (yetkili) güç hattı ve toprak arasındaki yolu tamamlar,

bu yol doğrudan kalpten geçmektedir.

Page 12: Sunum PLANI İCCCCİHAZLARDA GÜVENL İKKKK · 24.11.2015 1 TIBBİCCCCİHAZLARDA GÜVENLİKKKK ELEKTR İKSEL GÜVENL İK Kaynaklar: Walter H. Olson «Electrical Safety» ve R. Polikar

24.11.2015

12

Durum-1 Analiz degerlendirme

Elektrikli yatağın kaçak empedansı yaklaşık 1MΩ (varsayalım ki güç hattından

yatak demir aksanına kapasitans 2500 pf) buradan, basit bir hesaplama hasta

kalbinden 100 µA’in üzerinde bir akım geçer. (V 240 kabul edilirse pA olur)

Bu değer doğal olarak karakteristik hasta için zararlı olabilir

Sağlık ekibi muhtemelen var olan bu hasara dikkat etmeyecektir

Ekipten biri yatak demirine ve toprağa aynı anda dokunduğunda, sadece üzerinden

100 µA civarında bir akım geçecektir. Bu durum çoğu yetişkinler için duyu kaybı

başlangıcının altıdır, deriden geçen akım hissedilmez

EKG’nin monitöründe ortaya çıkan hat frekansı girişimi bazı şeylerin yolunda

gitmediğini belirler

Hemşire hanımın doğal tepkisi elektrot sıvısının kuruyup gittiğine bakmak ve

değişiklik ihtiyacını görmek olur.

Bu işlemin girişilmesi azaltılması hatasını ortaya çıkarır, hemşire hanım monitörde

bir hata olduğunu varsayar ise monitörün servis teknisyenini çağırır.

Bütün bu süre boyunca yatak çalışmaya devam eder, öyle ki içerisinde bir hata

olacağı beklenmez. Bu durumda hatanın yataktan topraklamaya hatalı

bağlantısından dolayıdır. 1ft=0.305m

DurumDurumDurumDurum----1: Operatörlerden 1: Operatörlerden 1: Operatörlerden 1: Operatörlerden dolayı mikrodolayı mikrodolayı mikrodolayı mikroşokokokok

Bir kan basınç kateteri ve/veya bir

EKG sistemi hastanın elektriksel

izolasyonlu yatağına bağlanmış ve

yatağın toprak bağlantısı kopmuş ise

herhangi bir ilave müdahale veya

işlem yapılmadığı takdirde sorun

oluşmaz. Ancak, bir operatör yatakla

temas eder ve aynı anda katetere

dokunursa, akım kaçak kapasite

üzerinden yatağa, operatör ve hasta

üzerinden EKG sistemlerine doğru

akacaktır. Bu akım kardiyak

fibrilasyona neden olabilir. Bu

problemden dolayı, EKG sinyalinin

50 Hz ‘deki girişimi artış gösterir.

Durum-1: öneriler ve özet

Öneriler

(1) Hasta etrafında bulunan bütün cihazların topraklama hattının

sürekliliğinin periyodik kontrolü yapılmalı.

(2) EKG’nin monitöründeki yalıtılmış giriş devreleri kontrol

edilmeli.

(3) Eğitim kurulu potansiyel şok kararlarını ve giderilmesini

anlamalı.

Özet

Hata : Elektrikli yatağın güç kablosunda kopmuş topraklama teli

Hasar : Normalde toprağın bağlı olması gereken yataktaki kaçak

akım, hastanın sağ bacak elektrotlu EKG monitörü vasıtasıyla

topraklanan hasta üzerinden akmaktadır.

Hasarın göstergesi : EKG monitöründeki girişimlerin yükselmesi

durumdurumdurumdurum----2: Çevre Ekipmanlarından 2: Çevre Ekipmanlarından 2: Çevre Ekipmanlarından 2: Çevre Ekipmanlarından dolayı Mikrodolayı Mikrodolayı Mikrodolayı Mikroşokokokok

Parametreler

Durum 1’de olduğu gibi fakat tuzlu su doldurulmuş kateterler ve hasta

etrafında iki telli kablo uygulamasının etkisi

Durum-2: analiz Tuzlu su doldurulmuş kateter monitör basıncında kullanılmadığında ve kalp

etrafından kan numuneleri almadığında benzer durumlar oluşur. Kateterdeki tuzlu

su zararlı akımların kalbe erişmesinin içindeki yolu görmede yeterli bir iyi

iletkendir. Sık sık bu kateterler, monitör kasasına basınç aktarıcı vasıtasıyla

topraklanırlar. Bu, hasta yada ara kişi yetersiz topraklanmış cihaza dokunduğunda

hasara neden olur. Ara şahıs kaçınılmaz olarak, kateder ve monitör basınç

aktarıcıdaki topraklanma vasıtasıyla hastaya akan akımın kaynağı durumunda olur.

Akım kaynağı, iyi yalıtılmış cihaz olduğu gibi iki telli güç kablosuna sahip cihazda

olabilir. Güç kaynağına sadece iki tel kablo ile donatılmış şekilde bağlı cihazlar ne

kadar iyi yalıtılmış ve mükemmel olsalar da hastalar için tehlikeye sahiptirler.

Hasta bu cihazların bazılarının dış çerçevesine sadece dokunduklarında, güç

tellerindeki var olan yeterli kapasitif etkilenme 20 µA den daha büyük bir kaçak

akımın oluşmasına neden olurlar. Bazı cihazlarda bu akım akışı 500 µA e kadar

çıkmaktadır.

Yetersiz topraklanmış televizyon setinden, radyolardan, elektrikli traş makinelerinden ve lambalardan açığa çıkan kaçak akım çoğunlukla öyle zayıf ki

yetkililer tarafından hissedilmezler. Fakat, kalbi etrafında elektrotlarda bulunan

hastaya bu hissedilmeyen (zayıf) akım zararlı olabilir. Yaklaşık 100 µA’lik akımlar

dahi hastalara oldukça zararlıdır.

durumdurumdurumdurum----2: Çevre Ekipmanlarından 2: Çevre Ekipmanlarından 2: Çevre Ekipmanlarından 2: Çevre Ekipmanlarından dolayı Mikrodolayı Mikrodolayı Mikrodolayı Mikroşokokokok

Hasta yatağından sonra İki telli masa lambası hasta odasında

kullanılan diğer bir araçtır. Hastanın kan basıncının ölçümünde tuz

dolu kateter kullanılır ve basınç monitoru topraklanır. Tuz iyi bir

iletkendir. Hasta lambanın kutusuna dokunursa, fibrilasyon meydana

gelebilir

Page 13: Sunum PLANI İCCCCİHAZLARDA GÜVENL İKKKK · 24.11.2015 1 TIBBİCCCCİHAZLARDA GÜVENLİKKKK ELEKTR İKSEL GÜVENL İK Kaynaklar: Walter H. Olson «Electrical Safety» ve R. Polikar

24.11.2015

13

Durum-2: Öneriler ve özet

Öneriler

(1) Hastanın 15 ft yakınına kadar olan durumlarda üç telli güç kablolu

cihazlar kullanılmalı ve bu cihazlar uygun şekilde topraklanmalıdır.

(2) Yetkili kişiler hasarlar konusunda bilgili olmalı.

(3) Hastadan çıkan geçici topraklama yolları yalıtılmış giriş monitörleri

cihazlar kullanarak mümkün olduğunca ortadan kaldırılmalıdır.

Özet

Hata : İki telli güç kablolu cihazlar

Hasar : Yatak tarafı cihazın dış yüzeyinde kaçak akım vardır. Var

olan (takılı) kateterinde tuzlu su haznesi vasıtasıyla topraklama yolu.

Hasar Göstergesi : İlgililer tarafından kaçak akım hissedilmediği

sürece, hiç belli olmaz.

Durum-3:Toprak potansiyelleri yoluyla mikroşok

1.Hasta, sağ-bacak elektrotlu bir ECG monitörü ile topraklanmış bir monitöre bağlandı.

2.Hastanın arterial basıncı, tuzlu su dolu katetere bağlı bir basınç aktarıcılı, ki bu aktarıcı

basınç monitörü çerçevesine ve toprağa bağlı oluşum, bir intrakardiak birim (ICU)

kullanılarak monitöre bağlanmış olsun.

3.Bu monitörler, topraklı üç-telli duvarın güvenli prizlerine ayrı ayrı bağlı olsunlar.

4.bu iki çıkıştan çıkan topraklamalar beraber bağlanmasınlar, ICU alan bölgesinden

oldukça uzak mesafesindeki bir merkezi güç dağıtım paneline bağlı olsunlar.

Durum-3: Analiz

Varsayalım ki, bir temizlikçi ECG monitörünün bağlı olduğu şebeke üzerindeki

duvar prizine bir elektrikli süpürge taktı. Süpürge, üçüncü teli süpürgenin dış kasasını topraklayan bir üç telli kabloya sahiptir. Bu, süpürge için gerekli güvenlik

önlemi vardır.

Süpürgeler elektrik güvenliği açısından tehlikeli zararlı cihazlardır. Motorun

pervaneleri sürekli toz, buhar ki bunlar (kanatlardan dış çevreye kısa bir yol

oluşturur) etkisine maruz kalmaktadır. Bu tür kısa devre süpürge yüzeyinde

(çevresinde) tam hat akımının yükselmesine neden olur. Süpürge kullanıcısını

korumak amacıyla dış çerçevesi topraklanır. Bu örnekte, elektrikli süpürge

tamamen kusurlu değil, fakat öyle bir yeterli kusur oluşturur.

Şöyleki 1 A’ lik akım, topraklama hattından geriye doğru güç dağıtım paneline

akar. Varsayalım ki, güç dağıtım paneli 50 ft’lik bir mesafede bulunsun ve güç teli

numarası # 12 AWG OLSUN 50 ft (yak. 15m) topraklama teli 0.08 Ω ’luk bir

dirence sahiptir. AWG12(kesit çap:2.053mm, 5.211Ω/km)

EKG monitöründeki yaygın topraklama telindeki akan 1 A ’lik akim 80 mV ‘luk

bir gerilim düşmesine neden olur.

Basınç monitöründen çıkan topraklamadan çok küçük miktarda akım geçmesi

nedeniyle uyum çerçevesi topraklanıp duruma çok yakın değerde olur. Biz, bu

potansiyel farkın, doğrudan şema üzerinden ECG monitörü ve basınç monitörü

arasında ortaya çıktığını görürüz.

Durum-3: Analiz Varsayalım ki, 10 µA güvenlik sınırının en yükseği, hasta üzerinden ECG

monitörü ve basınç monitörü arsındaki empedans 8000 Ω ‘dan daha aza

düştüğünde, bu miktar akım akabilir.

Bu 8000 Ω ‘luk direnç bu yol için düşük bir direnç olarak kabul edilebilir, fakat

daha uygun topraklama telleri ya da daha yüksek hatalı durumlar nedeniyle, gerilim

daha yüksek olabilir tespit edilmesi ve bulunması zor düşük gerilim zararlarının

bütün çeşitleri ile ilgili birçok önemli noktaları öğrenme olanağı bu örnekte vardır.

Verilen örnekte, teller en çok var olan tel kodlarının ön şartlarını karşılamaktadır.

İlave güç çıkışları ve devrelerinin, var olan çıkış ve teller güçlendirilmeden,

yenileştirme programlarının kısımları olarak eklenen eski hastanelerde bu tür teller

bulunmaktadır,

Bu düşük gerilim zararları, hastane yetkilileri tarafından tespit edilemez, çünkü

ortaya çıkan akım hissedilmeyecek kadar küçüktür.

EKG monitör işaretlerindeki girişimlerin miktarının büyütülmesinin uzaktan

anlaşılma olasılığı vardır. Fakat, o monitörde bir hata olarak gösterilmesi olasılığı

teldeki hatadan daha fazladır. Hatta çok kısa bir zaman aralığında, örneğin

elektrikli süpürge çalışırken olabilir. Bu durumda ilgililer nedeni bulma konusunda

yetersiz kalabilir. Bu örnekte gerilim, hastada fibrilasyona neden olacak kadar

yeterli ise, hastane yetkilileri hastanın sıkıntısının temizleme servisindeki elektrikli

süpürgeden kaynaklandığını anlayabilmekte ve yardımcı olabilmektedir.

Durum-3: Özet

Hata: Hastaya bağlı iki cihaz, oldukça uygun topraklamalarla prize

bağlanmıştır.

Zarar: Kusurlu cihaz, iki cihaz arasındaki topraklama potansiyelinde farka ve

akımın hasta üzerinden akmasına neden olur.

Durum-3:Toprak potansiyelleri yoluyla mikroşok

Farklı cihazlar aynı toprak potansiyeline bağlı olmasalar da Mikroşok meydana gelebilir.

Gerçekte, hasta bağlı olduğu cihazda herhangi bir toprak hatası olmadan da mikroşoka maruz kalabilir.

Açık bir şekilde ortak toprak hat direnci 0.1Ω, eğer 5A bir toprak hatası mevcut olduğu takdirde 500mV‘luk bir potansiyel farka kolaylıkla neden olacaktır.

Eğer hasta direnci 50kΩ’dan küçükse, bu 10µA güvenlik akım değerinden büyük bir akıma neden olacaktır.

Page 14: Sunum PLANI İCCCCİHAZLARDA GÜVENL İKKKK · 24.11.2015 1 TIBBİCCCCİHAZLARDA GÜVENLİKKKK ELEKTR İKSEL GÜVENL İK Kaynaklar: Walter H. Olson «Electrical Safety» ve R. Polikar

24.11.2015

14

Microshock Via Ground Potentials