洁净手术室配电系统

摘  要：本文论述了洁净手术室的供电设计、照明设计、人身安全及接地保护，对于怎样即能保障手术的顺利进行，又要保障医护人员和患者的人身安全等问题，提出了解决这些问题的方案。 

关键词：洁净度要求；供配电设计；局部等电位联结；局部IT系统 

0 引言 

随着科技日新月异的进步、经济的迅猛发展以及人民生活水平的提高，人们越来越重视自身的健康问题，从而对医疗条件的要求越来越高，这就对医院手术室医疗设施提出了新的要求。现在一些大型综合医院已经设置了可以达到标准的洁净手术室，使医院手术的硬件环境达到一个新的水平，那么如何即能保障手术的顺利进行，又要保障医护人员和患者的人身安全，是洁净手术室电气设计必须解决的问题。 

1 洁净手术室分级 

洁净手术室以空气洁净度与细菌浓度两个主要指标分为四级，并以空气洁净度级别作为必要保障条件。I级：特别洁净手术室；II级：标准洁净手术室；HI级：一般洁净手术室；Ⅳ 级：准洁净手术室。 

2 洁净手术室的照明设计 

手术室通常采用混合照明，分为一般照明、手术室重点照明、信号灯照明和观片灯照明等。 

2.1 照度设计标准 

据国外文献介绍，手术室一般照度多在500 lx以上，高者达1500 lx，也有提出从750—1500 Ix的。而据后来实测，日本东海大学无菌手术室照度为465 lx，准备室为350 lx，前室为420 lx，都未说明是zui低照度，是平均照度的可能性大。《医院洁净手术部建筑技术规范》结合国情规定手术室一般照明的zui低照度取350lx，则平均照度在500lx左右，而辅助用房则按洁净室zui低标准取150 lx。 

手术室重点照明为*，其在工作面的照度要求随手术类别不同而差别较大，照度在20×～100×lx。外科为60×～100×lx，口腔科*可为10×lx。 

2.2 照明设计 

洁净手术室一般照明光源可选用色温为4OOO～5000K之间的洁净荧光灯，其色温与无影灯光源的色温相适应，其显色性应接近自然光，要求显色指数Ra大于90。洁净手术室内照明灯具应为嵌人式密封灯带，在*四周布置，且必须布置在送风口之外。只有全室单向流的洁净室允许在过滤器边框下设单管灯带，灯具必须有流线型灯罩。手术室内应无强烈反光，大型以上(含大型)手术室的照度均匀度(zui低照度值／平均照度值)不宜低于0．7。同时为克服荧光灯的频闪效应，对荧光灯带可采用三相均匀配电或采用电子镇流器。 

无影灯应根据手术室尺寸和手术要求进行配置，宜采用多头型；调平板的位置应在送风面之上，距离送风面不应小于5era。*选择与设计涉及到照明和医学等多方面知识，一般由照明设计人员与专业医务人员研究确定，以达到满意效果。 

手术室内应设置观片灯，观片灯联数可按手术室大小类型配置(3联，／J、型每间、4联，中型每间、6联／大型每间)，观片灯应设置在术者对面墙上，应嵌入墙内，不突出墙面，安装高度可定为中心距地1．5m。多联观片灯通常每联灯光单独控制，开关可设于观片灯下侧的控制面板上。在手术室大门外侧上方设置手术工作指示灯，其可在室内侧单独设置开关，也可与手术室自动感应门或无影灯等标志手术开始的设备连锁控制。

3 洁净手术室的供配电设计 

3.1 洁净手术部必须保证用电可靠性 

当采用双路供电源有困难时，应设置备用电源，并能在lmin内自动切换，其用电应从本建筑物低压配电室采用专线供给。根据使用场所的要求，主要选用TN—S系统和IT系统两种形式。为了减少外来尘、菌的侵入而带来交叉感染，洁净手术部的总配电柜，应设于本层手术部配电室内。 

3.2 洁净手术室内用电应与辅助用房用电分开 

每个手术室的供电采用放射式的供电方式，宜采用桥架单独敷设。每个洁净手术室应设有一个独立配电箱，为了检修时工作人员不进手术室，减少外来感染，配电箱不得设在手术室内，应设在该手术室的外廊侧墙内。洁净手术室的配电总负荷应按设计要求计算，并不应小于8kV·A。 

3.3 洁净手术室内医疗设备用电插座 

在每侧墙面上至少应安装1个插座箱，插座箱上应设接地端子，其接地电阻不应大于1Q。如在地面安装插座，插座应有防水措施。 

3.4 洁净手术室配电解决方案 

安科瑞（Acrel）公司的科研隔离电源柜及其配套绝缘监测装置是针对医疗Ⅱ类场所的供电需求而开发设计的，能够很好的满足各类手术室和重症监护室对电源安全性和可靠性的要求，并符合国家相关标准。产品可广泛应用于医疗、电信、冶金、煤矿、船舶、建筑机械、石油化工及交通工程等领域。配套产品包括 AIM 系列的绝缘监测仪、AID 系列的报警与显示仪、ACLP10-24 型的仪用直流稳压电源、AITR 系列隔离变压器等。洁净手术室(I 级)配电系统图如图 1 所示。

安科瑞公司的隔离电源系统主要包括以下部件： 

1）AIM-M100绝缘监视仪 

2）AITR系列隔离变压器 

3）AID100外接报警和显示仪 

4）ACLP10-24型的仪用直流稳压电源

3.5 主要产品型号规格及配置 

安科瑞（Acrel）公司的科研隔离电源柜是针对医疗 2 类场所的供电需求而设计的具有局部 IT 系统的配电柜，IT 系统装设绝缘监测装置来监测系统的绝缘状况，各输出回路采用了具有短路保护功能的断路器；其它系统输出回路则采用了具有漏电保护功能的断路器。产品根据使用场所的不同分为 GGF-O 系列手术室用隔离电源柜和 GGF-I 系列 ICU/CCU 等病房用隔离电源柜两大类，能够很好的满足各类手术室和重症监护室对电源安全性和可靠性的要求，并符合 GB16895.24-2005/IEC60364-7-710:2002《建筑物电气装置第7-710 部分：特殊装置或场所的要求-医疗场所》和 GB7251.1-2005/IEC 60439-1:1999《低压成套开关设备和控制设备》等标准。 

3.5.1 ICU、CCU 病房配电解决方案（以 GGF-I8 隔离配电柜系统图为例）

3.5.2 手术室配电解决方案（以 GGF-O8 隔离配电柜系统图为例）

4 洁净手术室净化空调配电与控制设计 

4.1 空气净化处理 

空气净化处理是手术室洁净目标的关键，对于洁净手术室来说，空气洁净度是必要保障条件，若没有空气净化措施，则称不上是洁净手术室，因此洁净手术室净化空调电源的可靠性至关重要，对于手术室净化空调的供电负荷等级应是一级负荷，采用双电源供电(切换时间可以超过15s)或以独立回路引自低压柜的事故母线段。 

4.2 各洁净手术室的空调设备 

其设备应能在室内自动或手动控制。控制装备显示面板应与手术室内墙面平齐，其检修口必须设在手术室之外；通常空调设备控制按钮全部设置在手术室综合控制面板上，方便医护人员的使用，该综合控制面板还包括时钟显示、医护对讲分机、医疗气体压力的检测等其他功能。 

5 洁净手术室供电安全与接地设计 

随着现代科技的日益发展，手术室内医疗电气设备越来越多，其供电安全问题更显得重要。医疗电气设备不仅与人体表面接触，有的也与人的内脏(包括心脏)接触，而医疗电气设备和电子仪器难免有绝缘损坏、电流泄漏的现象，这就不可避免地导致医疗电击事故的发生。为此应更加高度重视，我们应根据不同手术室的要求，进行合理设计、选用安全供电设备。 

5.1 漏电断路器的应用 

当流过人体电流小于30mA时，人体就不致发生心室纤颤而电击致死，因此上规定低压移动设备和插座等未端回路剩余漏电动作保护器(简称RED)的额定动作电流为30mA。据IEC标准规定，在TN—S系统中对于由医护人员操作、不直接接触病人身体的正常医疗设备电源插座回路，选择动作电流不大于30mA的RCD作附加保护；在进行诸如心脏内部手术和中断供电将招致生命危险的治疗场所，RCD只能设在*、x光机、额定功率大于5kVA的大型电气设备、不重要的电气设备回路上。 

IEC标准规定：进行心脏手术的医疗设备泄漏电流正常状态为10uA以下，单～故障状态为50uA以下(通过心脏电流超过50uA就有心室纤颤而死亡，被称微电击致死)，相应的手术室内电位正常时为10mY，单一故障状态为50mV。所以对于进行心脏手术的医疗设备不宜采用漏电电流动作保护，应采取防止微电击的保护措施。 

5.2 作局部等电位联结 

为了有效防范手术室这特殊场所因医疗设备发生泄漏电流而产生严重后果，减少手术室内的电位差，应采取等电位联结。目前，上防微电击措施常采取等电位联结。美国、德国等都在本国的电气法规中制定了采取等电位联结，防止电击发生的有关规定。我国《医院洁净手术部建筑技术规范》规定所有洁净手术室均应设置安全保护接地系统和等电位接地系统。防微电击的等电位联结，应包括室内给水管、金属窗框、*的金属框架及患者有可能在2．5m范围以内直接或间接触及到的各部分金属部件。用于上述部件进行等电位联结的保护线(中接地线)的电阻值，应使上述金属导体相互问的电位差限制在10mV以下。手术室内等电位联结的做法为在房问墙上设置局部等电位联结箱，手术室内的照明灯、*、金属*、*、*、金属门窗、空调进出风聪的金属格栅框、各种科研气体管道、防电磁干扰的屏蔽层、地板下可能的金属网格等，为安全起见均应作等电位联结，由等电位联结端子板连成一体，做法可参见国标图集02D501—2《等电位联结安装》。 

5.3 设置局部IT系统 

《医院洁净手术部建筑技术规范》规定心脏*室的配电盘必须加隔离变压器，即采用IT系统供电。该供电方式为设一台1：1隔离变压器，其二次侧不接地，箱内设一套绝缘监视装置以监视接地故障电流。当发生*次单相接地故障，一般当系统绝缘水平低于50kQ时，并不自动切断电源，而由绝缘监视装置发出故障报警。这时故障电流仅为医疗场所内的一小段线路的微量对地电容电流，引起该场所内的不同部分的电位差很小(不大于50uV)。这时医生可根据病人病情的严重程度，可在确保病人安全的前提下，决定是否切断电源，或继续进行手术，并采取相应措施。当发生*次接地故障，在手术后，应立即排除故障，防止第二次异相接地故障而引起相问短路。 

手术室IT系统设计应注意以下几点：①应设置漏电检测报警装置；②隔离变压器需设置过载和温度监测；③手术室内常规照明灯电源不必通过隔离变压器；④手术室内IT系统的PE线仍是医院内TN—S系统的PE线的延伸，也即IT系统和TN—S系统共用同一个保护接地的接地装置，切勿另打单独的接地极，引入另一PE线给手术室内电气设备进行接地，以防止两个接地装置间可能存在的电位差对人身安全造成威胁。

5.4 防止无线电通讯设备对医疗电器设备的干扰 

洁净手术室内禁止设置无线通讯设备。同时为防雷击电磁脉冲，保护医疗电子设备，以免造成人身安全威胁，应在手术室配电室内，进线电源侧加装浪涌保护装置。 

6 结语 

黄金有价，生命无价。随着人民生活水平的不断提高，涉及人身安全的洁净手术室的电气设计，将会越来越完善。局部IT系统为手术室供电安全提供了可靠的保障。 

参考文献： 

[1]上海安科瑞电气股份有限公司产品资料，2011.03版 

[2]GB50333—2002，医院洁净手术部建筑技术规范[s]