Corrente di dispersione nei dispositivi medici

Le apparecchiature elettromedicali, anche se funzionano perfettamente, possono comunque essere pericolose per il paziente. Questo perché ogni apparecchiatura elettrica produce una corrente di dispersione. Scoprite come una corretta progettazione garantisce la sicurezza del paziente.

Le apparecchiature elettriche che operano nelle vicinanze del paziente, anche se funzionano perfettamente, possono comunque essere pericolose per il paziente. Questo perché ogni apparecchiatura elettrica produce una corrente di dispersione. La dispersione consiste in qualsiasi corrente, compresa la corrente accoppiata capacitivamente, non destinata a essere applicata a un paziente, ma che può passare dalle parti metalliche esposte di un apparecchio alla terra o ad altre parti accessibili di un apparecchio.

Normalmente, questa corrente viene deviata intorno al paziente attraverso il conduttore di terra del cavo di alimentazione. Tuttavia, se la corrente aumenta, può diventare un pericolo per il paziente.

I sistemi isolati sono oggi comunemente utilizzati per la protezione dalle scosse elettriche in molte aree, tra cui:

• unità di terapia intensiva (ICU)
• unità di cura coronarica (UCC)
• dipartimenti di emergenza
• sale per procedure speciali
• laboratori cardiovascolari
• unità di dialisi
• vari luoghi umidi

Senza un uso corretto della messa a terra, le correnti di dispersione possono raggiungere valori di 1.000 μA prima che il problema venga percepito. Un paziente può essere danneggiato da una corrente di dispersione compresa tra 10 e 180 μA. L'esposizione a questa corrente di dispersione può provocare anche la fibrillazione ventricolare.

La corrente di dispersione è la corrente che passa dal circuito CA o CC di un'apparecchiatura al telaio o alla messa a terra e può provenire sia dall'ingresso che dall'uscita. Se l'apparecchiatura non è correttamente collegata a terra, la corrente passa attraverso altri percorsi, come il corpo umano. Ciò può accadere anche se la messa a terra è inefficiente o viene interrotta intenzionalmente o meno.

Le correnti di dispersione sono correnti involontarie che scorrono quando una risorsa o un dispositivo medico elettrico funzionano in condizioni normali e senza guasti. Pertanto, le correnti di dispersione non sono correnti di guasto. Le correnti di guasto si verificano solo in caso di guasto (ad esempio, isolamento difettoso). La corrente di dispersione può fluire da parti sotto tensione attraverso l'isolamento intatto verso la terra di protezione o da una parte sotto tensione attraverso l'isolamento verso un'altra parte sotto tensione.

Le correnti di dispersione sono sempre presenti perché non esiste un isolante che isoli fino all'efficienza di 100%. Le correnti di dispersione sono composte da correnti di dispersione ohmiche e capacitive. La corrente di dispersione ohmica è prodotta dalla resistenza alle perdite dei materiali isolanti. La corrente di dispersione capacitiva si produce inevitabilmente quando due superfici o conduttori elettricamente conduttivi sono separati dall'isolamento.

In pratica, le quote ohmiche possono essere normalmente ignorate a causa delle loro dimensioni minime. Tuttavia, la corrente di dispersione capacitiva svolge un ruolo importante nei test di sicurezza elettrica delle risorse e dei dispositivi medici.

La quantità di corrente che scorre dipende da:

• la tensione sul conduttore
• la reattanza capacitiva tra il conduttore e la terra
• la resistenza tra il conduttore e la terra

Per le apparecchiature elettromedicali, vengono definite diverse correnti di dispersione in base ai percorsi che le correnti seguono.

Classificazioni della corrente di dispersione

Corrente di dispersione a terra - La corrente di dispersione a terra scorre nel conduttore di terra di un'apparecchiatura messa a terra in modo protettivo. Finché il collegamento a terra rimane chiuso, una persona che entra in contatto con l'involucro metallico dell'apparecchiatura è al sicuro. Ma se il collegamento a terra si apre, l'impedenza verso la terra attraverso la persona diventa molto più bassa, creando così un rischio di scossa.

A causa di questo potenziale pericolo, l'impedenza tra la parte di rete del trasformatore e l'involucro deve essere molto elevata in modo da ridurre al minimo il potenziale di scossa elettrica, anche in caso di guasto del circuito di terra.

Corrente di dispersione dell'involucro - La corrente di dispersione dell'involucro passa da una parte conduttiva esposta dell'involucro alla terra attraverso un conduttore diverso dal normale conduttore di terra.

Di solito si fa il possibile per mettere a terra in modo protettivo qualsiasi punto conduttore dell'involucro. Per questo motivo, le prove vengono solitamente eseguite su punti dell'involucro non destinati alla messa a terra di protezione, per coprire l'improbabile possibilità che si verifichi un guasto.

Corrente di dispersione del paziente - La corrente di dispersione del paziente è la corrente di dispersione che scorre attraverso un paziente collegato a una o più parti applicate. Può fluire dalle parti applicate attraverso il paziente fino a terra o da una sorgente esterna ad alto potenziale attraverso il paziente e le parti applicate fino a terra. Le figure seguenti illustrano i due scenari.

Corrente ausiliaria del paziente - La corrente ausiliaria del paziente è la corrente che scorre normalmente tra le parti della parte applicata attraverso il paziente, che non è destinata a produrre un effetto fisiologico.

Le apparecchiature mediche che hanno un contatto fisico diretto con i pazienti devono limitare la corrente di dispersione ai livelli minimi prescritti. Secondo la norma IEC 60601-1, i limiti di corrente di dispersione sono riportati nella tabella seguente.

NC = Condizioni normali SFC : Condizioni di guasto singolo

Standard di corrente di dispersione

Oggi, la Commissione Elettrotecnica Internazionale (IEC) e gli Underwriters Laboratories (UL) sono i due principali enti normativi che determinano e pubblicano gli standard minimi di sicurezza per i prodotti elettronici, compresi i trasformatori medicali.

UL è l'ente normativo ufficiale per gli Stati Uniti, in quanto è stato nominato dall'Occupational Safety and Health Administration (OSHA) per testare e certificare tutte le apparecchiature elettroniche. L'IEC è l'ente normativo in Europa, che lavora a stretto contatto con il laboratorio nazionale di ogni nazione. La norma UL 60601-1 è stata armonizzata con la norma IEC 60601-1.

Lo standard UL 60601-1, che ha sostituito lo standard originale UL 544, specifica i valori massimi di corrente di dispersione consentiti, che variano a seconda della classe dell'apparecchiatura e del fatto che l'apparecchiatura si trovi in un'area di cura del paziente, come una sala esami, una sala notte o una sala operatoria. La corrente di dispersione massima consentita è di 500 microampere (µA) per le apparecchiature di Classe I non destinate ad aree di cura del paziente; con l'avanzare delle classi di apparecchiature, questo numero diminuisce costantemente. La norma IEC 60601 segue linee guida molto simili. Si noti che questi standard specificano le prestazioni del dispositivo medico completo; non specificano i limiti del trasformatore. Tuttavia, la presenza di un trasformatore a bassa dispersione può semplificare notevolmente la facilità con cui un dispositivo completo soddisfa i requisiti di dispersione.

Requisiti di dispersione e distanza

Distanza di dispersione - la distanza più breve lungo la superficie del materiale isolante tra due parti conduttrici.

Liquidazione - Il percorso più breve in aria tra due parti conduttrici.

Devono essere previste distanze minime, come indicato di seguito, attraverso l'aria e la superficie tra parti primarie in tensione non isolate di diverso potenziale, parti primarie in tensione non isolate e parti in metallo morto, parti secondarie in tensione non isolate e parti in metallo morto, parti primarie in tensione non isolate e parti secondarie non isolate. Le distanze si applicano alle bobine, ai cavi di incrocio, alle giunzioni, ai fili conduttori non isolati e a qualsiasi giro dell'avvolgimento primario verso qualsiasi giro dell'avvolgimento secondario. Le distanze non si applicano alle distanze da giro a giro di una bobina.

A seguito di questo post, consultate la nostra panoramica su Utilizzo dei trasformatori per l'isolamento elettrico nei dispositivi medici

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Per saperne di più, consultate il nostro libro bianco. Miglioramento dei trasformatori di isolamento medicale con la tecnologia dei cappucci a nucleo segmentato

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