Поиск неисправностей в электронике - [103]

Основной линией защиты тела против электрического тока является кожа. Сухой наружный покров тела — достаточно плохой проводник, но, пройдя через кожу ток обнаруживает электролитические жидкости, которые имеют малое сопротивление. Многие процедуры в больнице требуют проникновения через кожу. В дополнение к хирургическим, лечебные и физиотерапевтические процедуры, которые проводятся в палатах, также создают мостики через кожу: иглы для внутривенных инъекций, различные катетеры и дренажные трубки.

Диагностические приборы, такие, как кардиомониторы и мониторы для контроля кровяного давления, должны быть непосредственно подключены к пациенту. Если неисправность прибора заставляет ток течь через пациента, то спасения нет. Не стоит забывать, что люди со слабым здоровьем часто более восприимчивы к поражению электрическим током и менее защищены от него.

Как вы помните из предыдущих глав, система распределения питания, которая используется в зданиях, имеет три провода в розетке: черный (фазный), белый (нейтральный) и зеленый (земля). Проводка в больницах и промышленных зданиях более сложная, но подаваемое для практических целей электропитание также представляет собой стандартную розетку, такую же, как в жилых домах.

Зеленый провод — это проводник для обеспечения безопасности, который должен быть хорошо заземлен.

Нейтральный подключен одним концом к трансформатору и также связан с землей.

Фазный подключен к другому выводу трансформатора и имеет потенциал 120 В переменного тока выше потенциала земли.

Задача зеленого провода — гарантировать, что металлические корпуса электрических устройств не могут иметь более высокого напряжения. Он всегда связан с шасси, корпусом или каркасом электрического прибора. Фазный и нейтральный провода должны быть изолированы от каркаса или шасси.

Если в приборе возникает неисправность и фазный провод образует контакт с шасси, ток потечет через безопасный провод заземления, а не через человека, который коснется прибора, как показано на рис. 10.1.

Рис. 10.1. Безопасное заземление оборудования

Одна из процедур, которую необходимо всегда выполнять с оборудованием, предназначенным для ухода за пациентом, это проверка сопротивления заземления, которая требует использования очень точного омметра для измерения сопротивления между третьим выводом (земля) розетки и шасси. Оно должно быть меньше 500 мОм (0.5 Ом). Для достаточно точного измерения сопротивления используется специальный омметр с четырьмя проводами (рис. 10.2).

Рис. 10.2.Проверка сопротивления заземления с использованием четырех проводов

Два провода создают известный ток в проводе заземления. Два других измеряют напряжение, которое возникает между концами провода, и по закону Ома, пропорционально сопротивлению.

Даже если неисправности не возникает, определенный ток все равно имеет место вследствие емкостного взаимодействия фазного провода и шасси. Если провод заземления поврежден, этот ток может пойти от фазного провода на шасси и через пациента на землю, что называется током утечки. Для проверки тока утечки необходимо разомкнуть провод заземления и измерить ток, который будет идти между человеком, касающимся шасси, и землей. Человека заменяет стандартная тестовая нагрузка, изготовленная из резисторов и конденсаторов, которая имеет импеданс 1000 Ом. как показано на рис. 10.3. Вольтметр должен показывать меньше 100 мВ, что соответствует току менее 100 мА через «пациента».

Рис. 10.3.Проверка тока утечки

Выполнив эти два основных теста обеспечения безопасности, специалист по биомедицинскому оборудованию может предотвратить неприятности даже в том случае, если возникнет неисправность оборудования. Если фазный провод замыкается на шасси, провод заземления защитит пациента и сработает предохранитель. Если провод заземления замыкается на кабель питания, нормальный ток утечки гарантирует, что это не причинит вреда. Для оборудования, которое проходит регулярную проверку в рамках общей программы ни один из таких дефектов не может остаться незамеченным, а вероятность возникновения обоих в одном устройстве практически равна нулю. На рис. 10.4 показан тестер электрической безопасности промышленного назначения, который выполняет эти и другие проверки. Обратите внимание, что проверяемый прибор включается в анализатор, и для измерения сопротивления провода заземления кабель подключен к шасси.

Рис. 10.4.Тестер электрической безопасности

Одной из основных причин, почему больницы стали нанимать технических специалистов для обслуживания своего оборудования, стала необходимость обеспечения безопасности пациентов. Объединенная комиссия по аккредитации госпиталей (JCAH) — руководящий орган, который устанавливает стандарты электрической безопасности и инспектирует госпитали для подтверждения того, что оборудование прошло проверку и ведется учет всех выполненных действий. Без этого подтверждения больницы не могут считаться организациями обеспечения медицинского страхования в рамках государственных программ. Хотя обеспечение программы безопасности все еще является важной функцией инженерного департамента больниц, роль технического специалиста в области здравоохранения распространилась на многие другие области, что обеспечило значительную экономию в сфере больничной индустрии.