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Segurança Elétrica Hospitalar Licenciatura em Engenharia Eletrotécnica e de Computadores 1º ciclo de estudos Ano letivo 2017/2018 2º semestre Introdução à Eletrónica Médica Docentes: Felippe de Souza e João Fermeiro Aluna: Marisa Lourenço, nº36674

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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 elétricaNíveis de choque elétrico

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Segurança elétricaNíveis de choque elétrico

Limiar maior de valores

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Segurança elétricaNíveis de choque elétrico

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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 elétricaValores típicos de resistências

Menor resistência – maior corrente

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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

Transformador de isolamento

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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

FIMObrigada pela atenção!

Questões?!

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