Медицинская аппаратура

          Безопасность пациента и медицинского персонала обеспечивается в этом случае строгим выполнением всех правил проведения процедуры, подробно указанных в инструкции по эксплуатации аппарата.

В ряде случаев при высоком рабочем  напряжении на неизолированных электродах применяют специальные меры, уменьшающие  возможность нарушения правил эксплуатации и связанную с этим опасность  поражения электрическим током.

          Электромедицинскую аппаратуру по степени связи с телом пациента различают на четыре типа:

           К типу Н относится аппаратура, не имеющая рабочей части и находящаяся вне пределов досягаемости пациента (лабораторные приборы, стерилизационное оборудование, потолочные светильники и др.).

Аппаратура  типа В находится в пределах досягаемости пациента и может иметь рабочую  часть, предназначенную для контактирования  с телом пациента, за исключением  непосредственного контакта с сердцем.

Если  рабочая часть такой аппаратуры изолирована от доступных для прикосновения частей, она относится к типу BF.

          А аппаратура, предназначенная для непосредственного контакта с сердцем, имеет изолированную рабочую часть и относится к типу CF.

         Для изделий всех типов при единичном нарушении (обрыв заземляющего провода для изделий классов 0I и 1 , однополюсное выключение сети для изделий класса Н , ток утечки не должен превышать 0,5 мА. Для изделий без защитного заземления, т.е. класса II, в нормальных условиях наибольшая величина тока утечки составляет 0,25 мА для типа Н и 0,1 мА для типов В и BF. Учитывая особую опасность тока утечки изделий типа CF при отсутствии защитного заземления, его величина для изделий класса II в нормальных условиях не должна превышать 0,05 мА.

           Значительный вклад в ток утечки на корпус вносит трехжильный сетевой шнур. Особенно существенным этот вклад становится, если длина шнура по каким-либо причинам необычно велика (более 3- 4 м .). В этом случае каждый метр сетевого шнура вносит дополнительный ток vтечки около 2,5 мкА (при напряжении фазы питающей сети 220 В). Поэтому при эксплуатации медицинской техники категорически запрещено применение удлинителей.

          Ограничение тока утечки до допустимых величин непосредственно связано с обеспечением достаточных путей тока утечки и воздушных зазоров. Сопротивление изоляции между токами идущими и доступными для прикосновения частями определяется не только удельным сопротивлением материала, из которого изготовлена изоляция, и его толщиной, но и расстоянием между этими частями по поверхности изолятора и по воздуху.

          Загрязнение поверхности изоляции, покрытие ее пылью, грязью, влагой, обладающими хорошей проводимостью, является наиболее частой причиной пробоев, либо недопустимого увеличения тока утечки.

         Основным средством защиты от поражения электрическим током является обеспечение недоступности находящихся под напряжением частей. Однако одна эта защита не может обеспечивать необходимого уровня электробезопасности. Главная причина этого заключается в том, что основная изоляция, т.е. изоляция токоведущих частей от корпуса, крышек и других средств защиты от прикосновения имеет ограниченную надежность.

           Во время эксплуатации под влиянием процессов старения, механических, тепловых и других воздействий изоляционные качества материалов, применяемых для выполнения основной изоляции, ухудшаются. Неправильная эксплуатация аппаратуры, проникновение в неё влаги, пыли, грязи ускоряют износ изоляции. Все эти причины могут в конечном счете привести к нарушению, пробою основной изоляции и как следствие этого появлению опасных напряжений на доступных. металлических частях.

          В случае возникновения пробоя изоляции между сетевой цепью и корпусом аппарата говорят о «замыкании на корпус». При замыкании на незащищенный корпус в нем возникает напряжение относительно земли. Человек, касающийся такого корпуса, оказывается включенным в цепь замыкания.

           Падение напряжения на сопротивлении тела человека, так называемое напряжением прикосновения, зависит от многих причин, главным образом от изоляции человека от земли и соединенного с ней оборудования. Так, если человек стоит на полу с хорошими изолирующими свойствами или одет в обувь с резиновой подошвой, напряжение прикосновения составит только часть от напряжения на корпусе относительно земли. При расчете напряжения прикосновения основное значение имеет сопротивление пола. Сопротивление обуви, которая может иметь сырую кожаную подошву, как правило, не учитывается.

         Дощатые, паркетные полы имеют электрическое сопротивление, составляющее сотни килоом, что достаточно для снижения напряжения прикосновения до допустимой величины.

          Однако, влага на полу (вода, реактивы, кровь, моча и др.) уменьшает его сопротивление в сотни раз, лишает пол практически полностью его защитных свойств. Во взрывоопасных помещениях (операционная) полы намеренно выполняются из токопроводящего материала для снятия электростатических зарядов. Такой пол также не может обеспечить существенного уменьшения напряжения прикосновения.

            Даже при наличии пола с высоким электрическим сопротивлением прикосновение к корпусу аппарата с нарушенной изоляцией представляет серьезную опасность. Это объясняется большим количеством аппаратуры и оборудования в медицинских помещениях, в связи с чем приходится считаться с возможностью одновременного прикосновения к аварийному аппарату и соединенному с землей оборудованию. При этом защитное действие пола не имеет места, а напряжение прикосновения равно полному напряжению между корпусом поврежденного аппарата и землей. Таким образом, рассматривая появление напряжения на доступных частях аппаратуры и говоря о напряжении прикосновения на этих частях, имеют в виду наихудший случай одновременного касания этих частей и заземленного предмета.

           Заземление старейшая мера защиты от напряжений, возникающих на доступных металлических частях аппаратуры, из-за соединения с ними сетевой цепи. Такое соединение может возникнуть в результате нарушения основной изоляции (замыкание на корпус), при каких-либо поломках деталей, обрывах проводов и при других аварийных обстоятельствах.

           Идея защитного заземления чрезвычайно проста. В результате соединения с сетевым проводом доступные части оказываются под напряжением относительно земли, с которой источник сетевого напряжения соединен непосредственно (глухое заземление одного из фазных проводов однофазной сети или нейтралли трехфазной сети), либо через сопротивление изоляции и распределенную емкость сетевых проводов (сети, изолированные от земли). Чтобы уменьшить напряжение, под действием которого может оказаться человек, коснувшись таких доступных металлических частей (корпус аппарата), они соединяются с помощью специального низкоомного заземляющего устройства с землей.

             При замыкании на зануленный корпус в системе зануления, имеющей только заземление нейтрали, напряжение на нулевом проводе по отношению к земле имеет наибольшую величину в месте замыкания. Это же напряжение имеется и на участках нулевого провода, лежащих дальше от нейтрали. По мере приближения к нейтрали напряжение на нулевом проводе уменьшается (линейно с расстоянием), т.к. снижается сопротивление оставшейся до нейтрали части провода. Для того, чтобы увеличить ток короткого замыкания и одновременно уменьшить падение напряжения на нулевом проводе, его сопротивление должно быть возможно малым. Для уменьшения напряжения на зануленных корпусах в случае нарушения изоляции, а также при обрыве нулевого провода он должен иметь повторное заземление.

             В физиотерапевтических и рентгеновских кабинетах, операционных нулевой провод должен повторно заземляться на групповых щитах. Сопротивление повторных заземлений должно быть не более 10 Ом. При наличии повторного заземления напряжение на нулевом проводе относительно земли при замыкании на корпус будет значительно меньше, чем без него. Еще более важно повторное заземление в случае обрыва нулевого провода. Если нулевой провод заземлен только за счет рабочего заземления нейтрали (повторное заземление отсутствует), то напряжение на всех зануленных корпусах на месте обрыва провода при пробое в одном из них равно фазному. Весьма существенно, что напряжение соизмеримое с фазным, будет иметь место на защищенных корпусах и при исправных аппаратах. Напряжение на корпусах в этом случае возникает за счет нагрузок, подключенных между фазными и нулевым проводом. Повторное заземление уменьшает напряжение на корпусах при обрыве нулевого провода. Напряжение уменьшается в соответствии с соотношением сопротивлений заземления нейтрали и повторного заземления, т.е. аналогично тому, как это имеет место в сети с заземленной нейтралью при защитном заземлении.

Электроды. Датчики. 

           Важнейшим общим требованием, предъявляемым к различным электродам, является требование минимума потерь полезного сигнала, особенно на переходном сопротивлении электрод – кожа, которое нужно стремиться сделать наименьшим. Величина переходного сопротивления зависит от типа металла, из которого изготовлен электрод, свойств кожи, площади её соприкосновения с электродом и от проводимости проводящей среды  между ними. Переходное сопротивление уменьшается также с увеличением площади контакта электрод – кожа. Переходное сопротивление между чистой сухой кожей и электродом измеряется сотнями килоом. Для его уменьшения между кожей и электродом обычно прокладывается марлевая салфетка, смоченная физиологическим раствором. При этом переходное сопротивление снижается до десятков килоом. В последнее время чаще применяют специальные проводящие электродные пасты, которые дают лучший результат, чем простые электролиты. Существует множество типов металлических электродов. В качестве материала для их изготовления применяются золото, платина, серебро, палладий, нержавеющая сталь, сплавы с иридием и др. металлы и химические соединения. Причём, вопрос о влиянии металла и способа обработки на характер получаемых результатов до сих пор остаётся предметом постоянной дискуссии.

           Сопротивление электролита и поляризация электродов ограничивают ток в гальваническом элементе. Для локальных элементов на поверхности металла, электроды которых тесно сближены, сопротивление электролита обычно является второстепенным фактором по сравнению с более значимым — поляризацией.

Известны  различные способы закрепления  готового электрода на кожном покрове  с помощью лент, эластичных бинтов, с помощью вакуума, путем приклеивания. Все эти способы не обеспечивают надежного контакта контактирующей поверхности электрода с кожным покровом из-за различной их конфигурации.

          Известен способ, устраняющий указанный недостаток, при котором закрепление электрода происходит одновременно с его сборкой. Этот способ заключается в том, что формируют электродное контактное вещество, переводят его в жидкое состояние, наносят на участок кожного покрова, накладывают на вещество токопроводящий контакт и добиваются его удержания при отвердении контактного вещества (4), выбранный в качестве прототипа. Этот способ требует больших трудозатрат, что обусловлено тем, что электродное контактное вещество, сформированное, например, на основе гипса, переводят в жидкое состояние путем разведения водой. Отвердение же вещества происходит при его высыхании. Этот факт также определяет недостаточную надежность контакта.

          Известно электродное контактное вещество гель на основе крахмала, агар-агара. Это вещество используется для улучшения проводимости при наложении стационарных электродов и не позволяет закрепить токопроводящий контакт без дополнительных крепежных элементов.

        Известно электродное контактное вещество, выполненное на основе гипса. Это вещество предназначено для приготовления электрода непосредственно на кожном покрове пациента. Однако при закреплении электрода с использованием этого вещества не обеспечивается достаточная надежность контакта, требуется много времени для отвердения вещества.

        Известно электродное контактное вещество, представляющее собой эластичный полимер, включающий в состав желатин фотографический, деионизированную воду, хлористый натрий, спиртовой раствор фурацилина и глицерин .

       Однако это вещество не обладает достаточными адгезивными свойствами при закреплении электрода непосредственно на кожном покрове пациента, что снижает надежность контакта, уменьшается комфортность.

        Техническим результатом изобретения является снижение трудозатрат при закреплении электрода, повышение надежности и комфортности процедуры для пациента.

        Для этого электродное контактное вещество формируют в виде эластичного полимера, переводят его в жидкое состояние путем нагрева до оплавления, наносят на участок кожного покрова при 42-45оС, а удержания токопроводящего контакта добиваются при охлаждении контактного вещества до температуры кожного покрова, приводящей к его отвердению за счет полимеризации.