TCG_Sunum5_2015 25.11.2015
Transkript
TCG_Sunum5_2015 25.11.2015
24.11.2015 TIBBİ CİHAZLARDA GÜVENLİK Sunum PLANI Elektriğin Fizyolojik Etkileri Duyarlılık Parametreleri Elektrik Gücünün Dağıtımı İzoleli Güç Sistemleri ELEKTRİKSEL GÜVENLİK Kaynaklar: Walter H. Olson «Electrical Safety» ve R. Polikar «Principles of Biomedical Systems & Devices» ders notları ve sunumları.. 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 1 24.11.2015 Physiological Effects of Electricity 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 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 The real physiological effect depends on the actual path of the current 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 Akım miktarı 1 mA 5 mA 10-20 mA 50 mA 100-300 mA 6A Elektrik akımının olası fizyolojik etkileri Algılama eşiği (treshold of perception) Maksimum zararsız akım yoğunluğu Sürekli kas kasılması öncesi bırak-çek akımı (let-go current) Acı duyma. Olası bayılma: kalp ve akciğer fonksiyonlarına devam eder Ventriküler fibrilasyon başlar, solunum fonksiyonları hemen etkilenmez Sürekli kas kasılması, geçici solunum felci, akım yoğunluğunun yüksek olmasından dolayı yanıklar meydana gelir 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 Dry skin impedance:93 kΩ / cm2 Electrode gel on skin: 10.8 kΩ / cm2 Penetrated skin: 200 Ω / cm2 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. 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. Important Susceptibility Parameters Important Susceptibility Parameters Threshold and let-go current variability 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 frequency Percentile values indicate variability of let-go current among individuals. Letgo currents for women are about twothirds the values for men. 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 2 24.11.2015 Important Susceptibility Parameters Important Susceptibility Parameters Points of entry 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 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). Distribution of Electrical Power Points of entry (230 V) Simplified electric-power distribution for 115 V circuits. Power frequency is 60 Hz Effect of entry points on current distribution (a) Macroshock, externally applied current spreads throughout the body. (b) Microshock, all the current applied through an intracardiac catheter flows through the heart. 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?) 3 24.11.2015 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 Doğrudan Uyarımı: Mikroşok ve Makroşok 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 µA 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 Makroşok Macroshock Hazards 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 • 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. 4 24.11.2015 Macroshock Hazards Topraklama ve Makroşok 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 Microshock Hazards 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! 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 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. 5 24.11.2015 Mikroşok 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. 6 24.11.2015 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 Transformer Isolation Amplifiers Electrical Isolation Isolation barrier ν CM CMRR ν SIG Error ~ ν ISO IMRR* RF Error ~ AD202 − ~ In − In + ν ISO + + ν CM FB − Isolation Capacitance and resistance ~ ν SIG In com +ν ISO Out -ν ISO Out ~ Input common (a) ν ISO Output common νo = ν SIG ± *IMRR in v/v ν CM CMRR ± ν ISO IMRR Gain Signal − + Demod Mod ± Hi ±5V F.S. 5V F.S. Lo νo Power + 7.5 V − 7.5 V Rect and filter Oscillator 25 kHz 25 kHz + 15 V DC Power return (b) • 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) 7 24.11.2015 Optical Isolation Amplifier 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. Isolation barrier CR3 i CR1 − λ1 − AI + • Macroshocks • Microshocks • Ground faults elsewhere (!) +V i2 i3 − AII + The difference between the receptacle grounds and other surface should be no more then 40 mV) + υi υo −V Input control (c) Protects patients from λ2 +υo i1 ~ RK = 1M Ω i2 i RG + CR2 υo = υi Grounding Systems RK Output RG control − All the receptacle grounds and conductive surfaces in the vicinity of the patient are connected to the patient-equipment grounding point. Each patientequipment 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 ! • In Normally, fact, in such whenan there isolated is a ground-fault system, if a single from hot ground-fault wire to ground, occurs,athe large system current simply is drawn reverts causing back ato potential the normal hazard, ground-referenced as the device will system. stop functioning when the circuit breakers open ! • This •A be prevented by using thewith isolated which separates ground from linecan isolation monitor is used such system, system that continuously monitors forneutral, the firstmaking ground fault, neutralduring and hot which electrically case it simply identical. informs A single the ground-fault operators to will fix the notproblem. cause large Thecurrents, single ground as longfault as does both NOT hot conductors constituteare a hazard! initially isolated from ground! 8 24.11.2015 Toprak hatası devre kesiciler (Ground Fault Circuit Interrupters -GFCI) GFCI Yaklaşık 6 mA’den büyük bir toprak hatası meydana geldiğinde, elektrik akım kaynağı devre dışı bırakılır. The National Electric Code (NEC - 1996) requires that all circuits serving bathrooms, garages, outdoor receptacles, swimming pools and construction sites be fitted with GFCI. 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 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. 9 24.11.2015 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) ELEKTRİKSEL GÜVENLİK TESTLERİ 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. ELEKTRİKSEL GÜVENLİK TESTLERİ 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 Toprak Ucu – Şase arasındaki 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 olmak üzere beş kısımda incelenebilir. 10 24.11.2015 Şase 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 µA değerinden küçük olmalıdır Hasta Bağlantı Uçları arasındaki 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 uçları arasındaki kaçak veya sızıntı akımının ölçülmesidir. Bu akım değeri; izole edilmemiş elektrotlar için 50 µA, izole edilmiş elektrotlar için; cihazın toprak hattının genel toprak (GND) hattından ayrılmış durumda (GND açık) 50 µA Cihazın toprak hattı genel toprak hattına bağlı olduğu durumda (GND kapalı) 10 µA değerinden küçük olmalıdır DurumDurum-1: Operatörlerden dolayı mikroşok 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 Hasta Bağlantı Uçları – Toprak ucu arasındaki 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 µA, intrakardiyak elektrotlar gibi izole edilmiş elektrotlar için; cihazın toprak hattının genel toprak (GND) hattından ayrılmış durumda (GND açık) 50 µA ve cihazın toprak hattı genel toprak hattına bağlı olduğu durumda (GND kapalı) 10 µA değerinden küçük olmalıdır Hasta Bağlantı Uçları ile Canlı uç arasındaki 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 µA değerinden küçük olmalıdır. Ancak bu işlem, sadece izole edilmiş elektrotlu sistemlerin yalıtım akımının tespiti için uygulanmalıdır. 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. Durum-1 analiz *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. 11 24.11.2015 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 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 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. DurumDurum-1: Operatörlerden dolayı mikroşok 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--2: Çevre Ekipmanlarından durum dolayı Mikroşok Parametreler Durum 1’de olduğu gibi fakat tuzlu su doldurulmuş kateterler ve hasta etrafında iki telli kablo uygulamasının etkisi durum--2: Çevre Ekipmanlarından durum dolayı Mikroşok 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 12 24.11.2015 Durum-3:Toprak potansiyelleri yoluyla mikroşok 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. 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: Özet 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: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. 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. Eğer hasta direnci 50kΩ’dan küçükse, bu 10µA güvenlik akım değerinden büyük bir akıma neden olacaktır. 13 24.11.2015 Microshock Via Ground Potentials 14