电气安全测试中对电源线插头片的错误处理分析与建议

2019-08-20陆晓超

中国医疗设备 2019年8期

陆晓超

海宁市人民医院设备科，浙江海宁 314400

引言

电气安全测试作为医疗设备质量控制的一部分，已经在全国医疗系统中得到广泛开展[1-3]，电气安全测试中存在问题较多的是保护接地阻抗超标，特别是电源线问题[2,4]，根据规定，带有不可拆卸电源软电线的设备，保护接地阻抗的阻值不超过0.2 Ω，不带电源线或带可拆卸电源线的设备，其自身保护接地阻抗不超过0.1 Ω[5]。设备的电源线一般固定于设备，因此，电气安全测试须包含电源线的部分，以确保电源线和设备自身的接地阻抗均可靠。在实际测量中，遇到接地阻抗超标时，许多临床工程人员通过去除电源线插头片和接地柱的氧化层来解决大部分接地阻抗超标问题[4,6]。

电源线插头片的表面存在一层抗氧化的保护镀层，一旦清除或破坏后，电源线插头片内部铜材裸露，改变了电源线设计制造的初始状态。而医疗设备的工作环境复杂，特别是经常移动的设备，电源线的插头片容易接触消毒液、病人体液、输液用的生理盐水等，在接触这些物质后，更容易产生腐蚀或氧化。为了确定这些物质对电源线插头片的作用，设计了一个对照实验，同时验证了电源线插头片的保护层在抗腐蚀耐氧化中的作用。

1 材料与方法

1.1 研究资料

（1）电源线。某品牌监护仪的全新电源线，电源线规格为3 m/10 A/250 V，线体标注：CCCA02934160227IEC53(RVV)300/500 V3×0.75 mm2GB/T5023.5-2008，可知此电源线为3 芯、每芯0.75 mm2的软铜电源线，而0.75 mm2铜芯电源线的电阻为26 Ω/km（20℃最大电阻）[7-8]。经过换算，20℃时，3 m 长标准电源线内阻不超过0.078 Ω，实际测量中，考虑到室温接近20℃，故不考虑由温度偏差引起的电阻微小变化。

（2）医疗设备容易接触的腐蚀性物质：血液、汗液、食物汤汁、消毒液、生理盐水等。考虑到人体体液和食物汤汁都以盐分为主，故选取了生理盐水作为代表，另选取地面消毒液（泡腾片，有效成分二氯异氰尿酸，根据说明书调配好）、手消毒液（有效成分三氯生（DP300）0.18%、乙醇55%），一共三种医院常见物质作为研究对象。

1.2 仪器与方法

（1）电阻测试仪。FLUKE 公司的ESA620 型电气安全分析仪。

（2）测量方式。采用鳄鱼夹夹住电源线插头片接触面，另一头用测量笔插入尾部接口，测量电源线某根线芯两端间的电阻。

（3）电源线编号。选取五根全新的电源线，编号为1、2、3、4、5，每根电源线有火线、零线、地线三根线芯，考虑到三根线芯规格标准一致，为节约材料，除地线外，其他线芯也作为试验研究对象，线芯编号规则为对应电源线编号加线芯属性，如2 号线的地线编号为：2 地。

（4）试验方法。先测量出每根线芯的初始阻值并记录，然后对插头片进行不同的预处理，模拟电源线的实际工作环境，以分析电源线插头片在保护层破损后的变化情况，设计了四种插头片的处理方式：a. 锉去保护层；b. 地面消毒液浸泡30 min 后取出，自然风干；c. 手消毒液浸泡30 min 后取出，自然风干；d. 生理盐水浸泡30 min 后取出，自然风干。

四根电源线的插头片经过不同的预处理，和一组对照组（5 号线）一起敞开放置在生活区域，经历类似病房的温湿度影响。医疗设备电气安全分析的常规周期为6～36 个月[9]，以12 个月为主，因此，经过处理的插头片放置6 个月后测量其电阻值。初始电阻值、插头片的处理方式、6个月后电阻值数据，见表1。

表1 各插头片预处理方式及前后电阻值

查询“金属电阻率及其温度系数表”（人民教育出版社官网），20℃时，纯铜电阻率ρ=1.678×10-8Ω·m，因此，长度为3 m、截面积为0.75 mm2（0.75×10-6m2）的纯铜线芯，标准电阻为：

而表1 中的初始阻值数据，普遍低于0.067 Ω，平均值为0.062 Ω。这可能由于检测仪器本身偏差或是电源线所用的铜芯材质电阻率更低所致，此偏差对本实验结论无影响。

（5）其他测试。考虑手消毒液凝胶、环境灰尘等影响，使用中性洗手液和纱布擦拭插头片，清水冲洗、阴干，再测量电阻值，电阻无明显变化，说明本实验中插头片表面附着物影响可忽略。

2 结果分析

2.1 数据处理

根据GB/T 3956-2008 标准，试验用的每根电源线线芯测量到的电阻值不应超过0.078 Ω，结合表1 中初始阻值和6 个月后阻值，绘制条形-折线统计图，见图1。由于“3地”“3 火”两个数值高出其他数值太多，为了图形的平衡，图1 中纵坐标“电阻值/欧姆”最大值只取到0.3 Ω。

图1 标准阻值与各线芯前后阻值对比图

2.2 数据分析

（1）从图1 可以看出，经过不同预处理的各线芯插头片，电阻值的变化呈现出明显区别。① 初始阻值全部低于国家标准阻值线；② 保护层完好的插头片在6 个月后全部低于国家标准阻值线；③ 6 个月后的数据中，有六个数据超出国家标准线，分别是“1 地”“1 火”“2 地”“2 火”“3 地”“3火”，对应的六个插头片是三组不同预处理方式，都是去除保护层；④ 4 号线虽然全部去除保护层，但是前后电阻全部符合国家标准，且基本无变化，说明如果工作环境良好，去除保护层后仍有较长的安全使用期。

（2）最强腐蚀性物质。根据表1 数据，6 个月后电阻值增长最多的是“3 地”“3 火”线芯，增长率分别为1771.7%和1742.4%，其预处理方式分别为a 和d，而同样使用d 处理方式的“3 零”线芯，因为没有经过a 处理，既插头片表面保护层完好，6 个月后的电阻值为0.074 Ω，没有超过国家标准。表明生理盐水在无保护层的插头片上具有极强的腐蚀性，而与生理盐水同样含有较多盐分的人体体液、食物汤汁等，理论上应该有类似效果。手消毒液和地面消毒液虽然也有一定的增加阻抗的效果，但比生理盐水低很多。

（3）插头片保护层的重要性。未经过a 处理，保护层完好的“1 零”“2 零”“3 零”，虽然分别经过b、c、d 的处理，但是6 个月后电阻值依然符合国家标准，增长百分比较低，分别为10.8%、22.4%、19.4%，保护层在耐腐蚀抗氧化的功能上不可或缺。

2.3 实验结果与建议

根据结果数据和以上分析，电气安全测试中，通过去除电源线插头片氧化层的方式并不可取，因为去除氧化层的同时，不可避免地破坏了保护镀层，改变了电源线插头片原有结构，在日常使用中，因为医院的特殊环境，插头片容易与病人体液、生理盐水、消毒液、药物等接触，容易腐蚀氧化，造成短期内保护接地阻抗超标的问题，存在安全隐患。因此，临床工程人员在检测中，去除氧化层来达到检测合格的目的只能作为一种应急方式，如果设备是固定式不移动或是工作环境在机房等安全区域，可采取这种处置方式，而其他设备，不建议采取这种处理方式。总体而言，尽可能在短期内更换合格的电源线，以保障医患安全。

3 讨论

电气安全测试在各医院得到广泛开展，安全保障得到进一步提升，但是临床工程师通过去除电源线插头片氧化层的方式来提高检测成功率的方式并不可取，会增加安全隐患，本文通过实验模拟证明了这种处置方式存在的问题，对于医疗设备质控有积极的推进意义。

由于保护接地阻抗分为仪器和电源线两部分，虽然电源线可以更换，但是设备本身的金属外壳或是接地柱无法简单更换，因此，接地阻抗超标且在更换电源线后依然不合格的，再采用合适的方法去除仪器本身的氧化层问题。电气安全保护接地阻抗测试不合格中，电源线接地阻抗与设备内部阻抗不合格的比例在9:1 左右[10]，一般都在更换电源线后通过测试。