Courant de fuite dans les dispositifs médicaux

L'équipement électrique médical, même s'il fonctionne parfaitement, peut toujours être dangereux pour le patient. En effet, chaque équipement électrique produit un courant de fuite. Découvrez comment une conception adéquate garantit la sécurité des patients.

Les appareils électriques fonctionnant à proximité du patient, même s'ils fonctionnent parfaitement, peuvent être dangereux pour le patient. En effet, chaque appareil électrique produit un courant électrique. courant de fuite. La fuite est constituée de tout courant, y compris le courant couplé capacitif, qui n'est pas destiné à être appliqué à un patient, mais qui peut passer des parties métalliques exposées d'un appareil à la terre ou à d'autres parties accessibles d'un appareil.

Normalement, ce courant est court-circuité autour du patient par le conducteur de terre du cordon d'alimentation. Cependant, lorsque ce courant augmente, il peut devenir un danger pour le patient.

Les systèmes isolés sont aujourd'hui couramment utilisés pour la protection contre les chocs électriques dans de nombreux domaines, notamment :

• les unités de soins intensifs (USI)
• les unités de soins coronariens (USC)
• services d'urgence
• salles de procédures spéciales
• laboratoires cardiovasculaires
• unités de dialyse
• divers lieux humides

Si la mise à la terre n'est pas correctement utilisée, les courants de fuite peuvent atteindre des valeurs de 1 000 μA avant que le problème ne soit perçu. Un patient peut être blessé par un courant de fuite de seulement 10 à 180 μA. Une fibrillation ventriculaire peut également survenir à la suite d'une exposition à ce courant de fuite.

Le courant de fuite est le courant qui circule d'un circuit CA ou CC d'un équipement vers le châssis, ou vers la terre, et peut provenir soit de l'entrée, soit de la sortie. Si l'équipement n'est pas correctement mis à la terre, le courant passe par d'autres voies telles que le corps humain. Cela peut également se produire si la mise à la terre est inefficace ou si elle est interrompue intentionnellement ou non.

Les courants de fuite sont des courants involontaires qui circulent lorsqu'une ressource ou un dispositif médical électrique fonctionne normalement, sans défaut. Les courants de fuite ne sont donc pas des courants de défaut. Les courants de défaut ne se produisent qu'en cas de défaut (par exemple, isolation défectueuse). Le courant de fuite peut circuler des pièces sous tension vers la terre de protection à travers l'isolation intacte ou d'une pièce sous tension vers une autre pièce sous tension à travers l'isolation.

Les courants de fuite sont toujours présents parce qu'il n'existe pas d'isolation qui isole avec une efficacité de 100%. Les courants de fuite se composent de courants de fuite ohmiques et capacitifs. Le courant de fuite ohmique est produit par la résistance de perte des matériaux d'isolation. Le courant de fuite capacitif est inévitablement produit lorsque deux surfaces ou conducteurs électriquement conducteurs sont séparés par l'isolation.

Dans la pratique, les parts ohmiques peuvent normalement être ignorées en raison de leur taille minimale. Cependant, le courant de fuite capacitif joue un rôle important dans les tests de sécurité électrique des ressources et des appareils médicaux.

La quantité de courant qui circule dépend de :

• la tension sur le conducteur
• la réactance capacitive entre le conducteur et la terre
• la résistance entre le conducteur et la terre

Pour les équipements électriques médicaux, plusieurs courants de fuite différents sont définis en fonction des chemins empruntés par les courants.

Classification des courants de fuite

Courant de fuite à la terre - Le courant de fuite à la terre circule dans le conducteur de terre d'un équipement mis à la terre. Tant que la connexion à la terre reste fermée, une personne entrant en contact avec le boîtier métallique de l'équipement est en sécurité. Mais si la connexion à la terre s'ouvre, l'impédance à la terre à travers la personne devient beaucoup plus faible, ce qui crée un risque de choc.

En raison de ce risque potentiel, l'impédance entre la partie réseau du transformateur et l'enceinte doit être très élevée afin de minimiser le risque de choc électrique, même en cas de défaut dans le circuit de terre.

Courant de fuite du boîtier - Le courant de fuite de l'enceinte circule d'une partie conductrice exposée de l'enceinte à la terre par un conducteur autre que le conducteur de terre normal.

De grandes précautions sont généralement prises pour mettre à la terre tout point conducteur de l'enceinte. C'est pourquoi les essais sont généralement effectués sur des points de l'enceinte qui ne sont pas destinés à être mis à la terre de manière protectrice, afin de couvrir l'éventualité improbable d'un défaut.

Fuite du patient Courant - Le courant de fuite du patient est le courant de fuite qui traverse un patient connecté à une ou plusieurs pièces appliquées. Il peut s'écouler soit des pièces appliquées vers la terre en passant par le patient, soit d'une source externe de potentiel élevé vers la terre en passant par le patient et les pièces appliquées. Les figures ci-dessous illustrent les deux scénarios.

Courant auxiliaire du patient - Le courant auxiliaire du patient est le courant qui circule normalement entre les parties de la partie appliquée à travers le patient et qui n'est pas destiné à produire un effet physiologique.

Les équipements médicaux qui sont en contact physique direct avec les patients doivent limiter leur courant de fuite aux niveaux les plus bas prescrits. Selon la norme IEC 60601-1, les limites de courant de fuite sont indiquées dans le tableau ci-dessous.

NC = Conditions normales SFC : Conditions de défaut unique

Normes de courant de fuite

Aujourd'hui, la Commission électrotechnique internationale (CEI) et Underwriters Laboratories (UL) sont les deux principaux organismes de réglementation qui déterminent et publient des normes de sécurité minimales pour les produits électroniques, y compris les transformateurs médicaux.

UL est l'organisme de réglementation officiel pour les États-Unis, car il a été désigné par l'Occupational Safety and Health Administration (OSHA) pour tester et certifier tous les équipements électroniques. La CEI est l'organisme de normalisation en Europe et travaille en étroite collaboration avec le laboratoire national de chaque pays. La norme UL 60601-1 a été harmonisée avec la norme CEI 60601-1.

La norme UL 60601-1, qui a remplacé la norme UL 544 originale, spécifie les valeurs maximales de courant de fuite autorisées, qui diffèrent selon la classe de l'équipement et selon que l'équipement se trouve ou non dans une zone de soins aux patients, telle qu'une salle d'examen, une salle de nuit ou une salle d'opération. Le courant de fuite maximal autorisé est de 500 microampères (µA) pour les équipements de classe I ne se trouvant pas dans une zone de soins aux patients ; ce chiffre diminue régulièrement au fur et à mesure que les classes d'équipements progressent. La norme CEI 60601 suit des lignes directrices très similaires. Veuillez noter que ces normes spécifient les performances du dispositif médical complet ; elles ne spécifient pas les limites du transformateur. Toutefois, le fait de disposer d'un transformateur à faible fuite peut grandement faciliter la conformité d'un dispositif complet aux exigences en matière de fuite.

Exigences en matière de lignes de fuite et de dégagement

Distance de fuite - la distance la plus courte le long de la surface du matériau isolant entre deux parties conductrices.

Dégagement - Chemin le plus court dans l'air entre deux parties conductrices.

Des espacements minimaux, comme indiqué ci-dessous, doivent être prévus dans l'air et sur la surface entre les parties primaires sous tension non isolées de potentiel différent, les parties primaires sous tension non isolées et les parties en métal mort, les parties secondaires sous tension non isolées et les parties en métal mort, et les parties primaires sous tension non isolées et les parties secondaires non isolées. Les espacements s'appliquent aux bobines, aux fils de croisement, aux épissures, aux fils conducteurs non isolés et à toute spire de l'enroulement primaire vers toute spire de l'enroulement secondaire. Les espacements ne s'appliquent pas aux espacements entre spires d'une bobine.

Dans le prolongement de cet article, voir notre aperçu de Utilisation de transformateurs pour l'isolation électrique des dispositifs médicaux

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Pour en savoir plus, consultez notre livre blanc - Amélioration des transformateurs d'isolation médicale grâce à la technologie du capuchon de noyau segmenté

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