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Segurança Elétrica
Hospitalar
Licenciatura em Engenharia Eletrotécnica e de Computadores
1º ciclo de estudosAno letivo 2017/2018
2º semestreIntrodução à Eletrónica Médica
Docentes: Felippe de Souza e João Fermeiro
Aluna: Marisa Lourenço, nº36674
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Segurança elétricaIntrodução
• Procedimentos clínicos expõem pacientes a riscos maiores do que em ambiente doméstico ou profissional.
• Os dispositivos eletromédicos são alimentados por eletricidade ou por uma fonte de energia interna (baterias).
• Frequentemente são ligados ao paciente por intermédio de fios e possuem peças ativas inseridas no corpo deste (elétrodos sobre a pele) e podem, por vezes, estar em contato direto com o coração (procedimentos invasivos).
Fuga de corrente: Risco elétrico!
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Segurança elétricaIntrodução
• Segurança elétrica inclui qualquer equipamento eletricamente operado usado em público, cuidados gerais, áreas de cuidados críticos.
• Segurança fornecida via fornecimento de energia e design de equipamentos.
• Manutenção preventiva de equipamentos médicos: inspeções, verificações de segurança, substituição atempada de peças degradadas.
• Educação e formação do pessoal médico.
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Segurança elétricaDefinições importantes
• Choque elétrico: sensação e efeitos da passagem de corrente elétrica pelo corpo humano quando este é sujeito a uma tensão elétrica (diferença de potencial).
• Threshold (limiar) da perceção: valor mínimo de intensidade de corrente que uma pessoa pode detetar.
• Corrente de “let-go”: valor máximo da intensidade de corrente que ainda ‘permite soltar’, ou seja, em que o paciente consegue separar-se da fonte de corrente e o choque termina.
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Segurança elétricaEfeitos fisiológicos da corrente (choque elétrico)
• Sistema nervoso e músculos eletricamente excitados: contração involuntária (estimulação do coração é a de maior risco) e bloqueio da transmissão de impulsos nervosos.
• Queimaduras elétricas ou químicas nos tecidos devido ao efeito de aquecimento resistivo da passagem da corrente elétrica através do corpo e lesões de tecidos e músculos, edema, dor, fadiga, ou até morte.
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Segurança elétricaNíveis de choque elétrico
Limiar (threshold) de perceção:
• AC: algumas pessoas sentem intensidades de corrente de 100µA externamente aplicadas a 50 Hz, outras só sentem acima de 0.5mA
• DC: 2 - 10 mA menos sensível a DC
Limiar (threshold) para a corrente máx “let-go”:
• 6 a 10 mA a 50 Hz acima desse valor dor severa e danos nos ligamentos ou ruturas musculares (não ameaça a vida).
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Segurança elétricaFatores determinantes na resposta do corpo à intensidade de corrente
• Diferenças entre géneros.
• Diferenças a nível do peso corporal e constituição corporal (tamanho do corpo).
• Resistência da pele (diminui com a transpiração e humidade).
• Caminho que a corrente percorre ao atravessar o corpo e o ponto de entrada no corpo determinam a gravidade dos danos.
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Segurança elétricaFatores determinantes na resposta do corpo à intensidade de corrente
• Tempo de permanência da corrente no
corpo, dada pela fórmula: ���� � 160/
• Frequência 250 kHz-1MHz –radiofrequências RF
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Segurança elétricaTipos de choques elétricos
• Macro choque – choque elétrico externo ->10mA
Condutor da fase danificado entra diretamente em contacto com o elétrodo conectado ao paciente –contacto direto.
Quebra no fio de ligação à terra e toque do paciente na carcaça (chassi) do aparelho – contacto indireto.
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Segurança elétricaTipos de choques elétricos
• Micro choque – choque elétrico aplicado diretamente no coração (ambiente clinico) -50µA.
• Possíveis causas – correntes de fuga (corrente que na ausência de defeito se escoa para a terra ou para elementos condutores)
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Segurança elétricaTipos de choques elétricos
Corrente externamente aplicada espalha-se pelo corpo
Toda a corrente aplicada através de cateteres intracardíacos flui através do coração – choque cardíaco
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Segurança elétricaChoques elétricos – formas de minimizar
Ligações à terra:
Corrente perigosa devido a falha elétrica desviada com segurança para a terra através de um caminho alternativo, conseguido com resistências muito baixas para a terra na ordem dos décimos de ohm (0.5 ohm no caso).
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Segurança elétricaTipos de choques elétricos
O fio terra é indispensável na proteção contra macro choques
Permite que a corrente faça o menor trajeto possível e não passe pelo paciente
Falhas nesta ligação não são detetadas durante o normal funcionamento pois não é necessário para o equipamento operar
É necessário testar periodicamente a integridade desta ligação
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Segurança elétricaChoques elétricos – formas de minimizar
Fonte de alimentação isolada - Norma aplicável IEC 60989: Separating
transformers, autotransformers, variable transformers and reactors
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Segurança elétricaChoques elétricos – formas de minimizar
Disjuntores de corrente residual – interrompem o fornecimento de energia se for excedido um limite de corrente (sensibilidade de 2mA para macro choques).
Corrente no neutro e na fase diferentes – fluxo é induzido – voltagem produzida na bobina sensora– interruptor abre e desabilita a fonte.
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Segurança elétricaChoques elétricos – formas de minimizar
Amplificadores de isolamento –permitem o isolamento galvânico entre o sinal de entrada e saída. –isolamento acima de 5kV antes da falha, CMMR -120 dB.
Isolamento por transformador –acoplamento magnético
Isolamento óptico - acoplamento óptico
Barreira de isolamento
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Segurança elétricaNormas aplicáveis
As organizações ISO (International Organization forStandardization) e IEC (International Electro-technicalCommission) na Europa fornecemnormas mundiais em parceria com a World TradeOrganization.
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Segurança elétricaTestes de segurança
• Os equipamentos de medição também têm de seguir a norma IEC60601-1 para poderem ser vendidos.
• Norma para sequência e requisitos de testes de dispositivos médicos em hospitais: IEC 62353–Anexo C
Sequência e requisitos de testes
Os equipamentos de medição devem seguir a norma IEC61010-1 (norma para equipamentos de teste e medição).
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Segurança elétricaTipos de equipamentos e sua classificação
• Os dispositivos médicos estão divididos em quatro classes de risco tendo em conta o seu potencial na ação hospitalar :
• Dispositivos médicos de classe I - baixo risco;
• Dispositivos médicos de classe IIa - médio risco;
• Dispositivos médicos classe IIb - médio risco;
• Dispositivos médicos classe III - alto risco (eletrobisturi e desfibrilhador).
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Segurança elétricaTipos de equipamentos e sua classificação
• Estas classes de risco são determinadas tendo em consideração os seguintes fatores:
• Duração do contacto com o corpo humano (temporário, curto prazo e longo prazo);
• Invasibilidade do corpo humano (invasivo, não invasivo):
• Anatomia afetada pela utilização (cérebro, coração, membros inferiores, etc.)
• Riscos potenciais decorrentes da conceção técnica e do fabrico.
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Segurança elétricaTipos de equipamentos e sua classificação
Classificação dos instrumentos segundo a norma IEC 60601:
• Classe I—Peça ativa coberta por isolamento básico e aterramento de proteção
• Classe II—Peça ativa coberta por isolamento duplo ou reforçado
• Classe IP—Fonte de alimentação interna
Cada peça aplicada no paciente ou fio do paciente tem um tipo:
• Tipo B—Peça aplicada no paciente aterrada
• Tipo BF—Peça aplicada no paciente fluindo (condutor de superfície)
• Tipo CF—Peça aplicada no paciente fluindo para uso em contato direto com o coração
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Segurança elétricaTipos de equipamentos e sua classificação
Os limites de medição do vazamento da corrente (fuga) foram desenvolvidos para medições e tipos de equipamento e incluem:
• NC—Condições normais
• SFC—Condições de falha simples
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Segurança elétricaEquipamentos de teste de segurança
DNI Nevada MedTester 6000 - Equipamento de teste de segurança elétrica – correntes de fuga, resistência de terra, corrente auxiliar através do paciente e simula geração de sinais ECG.
Pela norma IEC 62353:2007 o valor máximo admitido para a resistência de terra nos equipamentos hospitalares é de 100 Ω. O valor máximo admitido da corrente de fuga para a terra nos equipamentos hospitalares, salvo indicação contrária do fabricante, é de 20 μA.
ESA 609 – testa dispositivos médicos conforme partes da IEC62353 e IEC60601-1, quando não são necessários testes de conexão ao paciente. Testa voltagem da linha elétrica, resistência do fio de proteção à terra, corrente do equipamento, vazamento do fio de aterramento, vazamento dos chassis, vazamento de equipamento direto, resistência e vazamento ponto a ponto.
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Segurança elétricaOutros Equipamentos de teste
Metron QA-45 Defibrillator andTranscutaneous Pacemaker Analyzer –realiza a manutenção necessária de um desfibrilhador , incluindo o teste de descarga sincronizada que necessita da medição de ECG através das pás.
DNI Nevada 402 A - realiza testes de medição de potência para os diferentes modos do eletrobisturi e testes de fuga de corrente de alta frequência.
Referências bibliográficas• Introdução aos testes de segurança elétrica: parte I, documento técnico, Fluke
Biomedical, disponível em: support.fluke.com/Biomedical/Download/Asset/9460538_ENG_A_W.PDF
• Eletrical safety in hospitals. Electrical and Computer Engineering Department, disponível em: https://www.kau.edu.sa/files/0003605/files/92058_electrical%20safety.pdf
• Jennings, D; Flint, A; Turton, BCH; Nokes LDM, Introdution to Medical Eletronics Applications, school of Engineering, University of Wales, College of Cardiff, 1995, London.
• Segurança elétrica em aparelhagem médica, Artur Cardoso, FEUP, disponível em: paginas.fe.up.pt/~acardoso/ECSH/Segur_electric_aparelhagem_medic.ppt
• Silva, David Rafael Correia, Enhenharia Clínica – Manutenção de equipamentos de Eletromedicina, Tese de Mestrado, junho 2105, Coimbra30