Seguridad Eléctrica. Ingeniería Biomédica. Núcleo de Ingeniería Biomédica Facultades de Medicina e Ingeniería

Transcripción

1 Eléctrica Ingeniería Biomédica Núcleo de Ingeniería Biomédica Facultades de Medicina e Ingeniería

2 Causas de accidentes eléctricos Contactos eléctricos directos Contacto con partes activas de la instalación. Contactos eléctricos indirectos Contacto con partes que habitualmente no tienen tensión como consecuencia de una tensión de defecto Defecto de aislamiento entre dos masas, una masa y un elemento conductor, entre masas y tierra. Cuando se aplica una tensión a alguna parte del cuerpo.

3 Efectos de la corriente eléctrica sobre los tejidos La circulación de corriente eléctrica por el cuerpo humano puede producir los siguientes efectos en los tejidos: Estimulación eléctrica de tejidos excitables Calentamiento (efecto Joule), quemaduras Fenómenos electroquímicos

4 Factores que influyen en el valor de la corriente I h = U c Z h (U c ) (1) Tensión de contacto Resistencia de la piel y condiciones de humedad de la piel Frecuencia de la corriente Trayecto de la corriente por el cuerpo Condiciones del contacto: presión y área Condiciones fisiológicas de la persona Tiempo de contacto

5 Tensión de contacto y la impedancia del cuerpo humano Impedancia total del cuerpo humano en función de la tensión de contacto. Trayecto mano a mano o mano a pie. Superficie de contacto normales de 50cm 2 a 100cm 2 f = 50hz

6 Resistencia de la piel y condiciones de humedad Características: La mayor parte de la resistencia de la piel se encuentra en la parte exterior de la epidermis Para 1cm 2 la resistencia puede ser entre 15kΩ y 1MΩ Si la removemos o la humedecemos se llega a 1 % de su valor La resistencia de la piel interna es de varios cientos de ohms

7 Frecuencia de la corriente R ent p entrada) ; Cp ent : Resistencia y capacidad de la piel (punto de R int : Resistencia interior del cuerpo humano R sal p ; Cp sal : Resistencia y capacidad de la piel (punto de salida)

8 Frecuencia de la corriente Z p = R p 1 + (Rp C p ω) 2 (2) Al aumentar la frecuencia disminuye la Z, quedando R int

9 Frecuencia de la corriente Resistencia mano a mano en Ω Tensión de contacto (V ) Frecuencia(Hz)

10 Trayecto de la corriente por el cuerpo Valores porcentuales relativos de la impedancia del cuerpo humano para diferentes trayectorias

11 Efectos fisiológicos de la corriente Límite de percepción La mínima corriente que un individuo puede detectar Rango entre 0,5mA a 10mA Muy variable entre hombres y mujeres Let-go current Máximo valor de corriente al cual el individuo puede retirarse del stímulo voluntariamente. Rango entre 10mA a 70mA Contracciones involuntarias de los músculos

12 Efectos fisiológicos de la corriente Parálisis respiratoria Para corrientes entre 18 y 22 ma aparecen contracciones involuntarias de los músculos respiratorios, provocando situaciones de asfixia. Fibrilación ventricular Para corrientes mayores a 75mA, pueden dar origen a pérdidas de sincronismo de las diferentes fibras que constituyen el músculo cardíaco. Una vez que se desincroniza, el proceso no se detiene hasta que no se le aplique un reset.

13 Efectos fisiológicos de la corriente

14 Efectos fisiológicos de la corriente

15 Efectos fisiológicos de la corriente Frecuencia vs. Corriente de Let-Go

16 Macroshock y Microshock

17 Macroshock y Microshock La corriente aplicada externamente se distribuye en el volumen del paciente La porción que pasa por el corazón depende del camino: mano mano (o pierna): 1/1000 mano catéter: hasta 100 % catéter catéter: hasta 100 %

18 Macroshock Límite admitido: 10mA

19 Microshock Corrientes de fuga: corrientes generadas por capacitancia entre dos conductores a diferente potencial Pequeñas diferencias de potencial entre superficies conductoras Caminos conductivos hacia el corazón Electrodos de ECG intracardiacos Catéteres salinos : presión, muestras Bisturís Diferencias de potencial entre tierras

20 Corriente de fuga La medición de las corrientes de fuga se realiza en cuatro categorías: Entre la cubierta del equipo y el cable de tierra Entre la cubierta del equipo y la ĺınea de 230 voltios Entre la cubierta del equipo y los cables que van al paciente Entre todos los cables que van al paciente

21 Microshock

22 Microshock Límite admitido: 10µA

23 Microshock

24 Protecciones contra descargas Aislación del paciente de todos los objetos aterrados y de todas las fuentes de corriente eléctrica Todas las superficies conductoras al alcance del paciente deben estar al mismo potencial

25 Reglamento de baja tensión UTE Según el Cap. X del RBT:La diferencia de potencial entre las partes metálicas accesibles y la barra de equipotencialidad no deberá exceder de 10mV eficaces en condiciones normales. Unir mediante embarrado común todos los elementos conductores.

26 Reglamento baja tensión UTE

27 Reglamento baja tensión UTE

28 Diseño de equipos Amplificadores de aislación No existe continuidad ohmica entre la entrada y la salida Proveen señal, fuente y tierra aislada Ópticos, transformadores y capacitores Características Alta aislamiento ohmica entre entrada y salida Alto IMRR (isolation mode rejection ratio) Alto CMRR Ganancia por lo gral = 1

29 Amplificadores de aislación

30 Amplificadores de aislación v o = ( v SIG ± V CM CMRR ± V ) ISO G (3) IMRR

31 Amplificadores de aislación

32 Fibrilación Ventricular Trastorno del ritmo cardiaco que presenta un ritmo ventricular rápido (> 250 latidos por minuto), irregular, de morfología caótica y que lleva a la pérdida total de la contracción cardíaca, con una falta total del bombeo sanguíneo y por tanto a la muerte del paciente.

33 Desfibrilación Si aplicamos un impulso despolarizante que sea varias veces superior al umbral normal lograremos actuar sobre: Células en período excitable. Células en período refractario relativo. Hay una hipótesis de masa crítica que se asume, basta con que un alto porcentaje de las células sean reseteadas para terminar la FV (> 75 % aprox.).

34 Desfibrilación

35 Cardiodesfibriladores Minimizar la energía dada al paciente (evitar daños) Trabajar en la parte baja de la curva de energía. Duración típica de 3ms a 10ms. Corrientes del orden de 20A. Energías de entre 50J a 360J. La energía es seleccionable por el usuario y depende del paciente, edad, arritmia, FV, etc. Se utilizan condensadores para almacenar energía. W C = 1 2 CV 2 C (4)

36 Cardiodesfibriladores Diagrama de bloques

37 Tipos de descargas Seno sub-amortiguado Se descarga sobre el paciente a través de un circuito RLC. C 10mF 50mF, se cargan en aprox 10s. Vc 4kV 9kV Hasta el 40 % de la energía en C puede ser disipada en L y R i nt La forma de onda resultante es un seno subamortiguado (depende de R p aciente).

38 Tipos de descargas Onda cuadrada (exponencial truncada) Se descarga sobre el paciente a través de un circuito switcheado por tiristores. Durante la carga, SCR1 y SCR2 ambos están abiertos. Para desfibrilar, se cierra SCR2 y se deja SCR1 abierto. Luego de un cierto intervalo de tiempo, SCR1 se cierra cortocircuitando C y descargando el condensador.

39 Cardioversión En fibrilación ventricular se puede desfibrilar en cualquier momento. En otro tipo de arritmias (FA, taquicardia ventricular, etc) hay que sincronizar con el QRS (20ms después del pico R). Si aplicamos pulso sobre T se produce FV. Esto se llama cardioversión y todos los desfibriladores modernos lo implementan.

40 Electrodos para desfibriladores Externos: gran taman o (8 a 13cm) para evitar quemaduras y distribucio n uniforme. Paletas de mano externas: se deben usar con gel conductor, son reusables Adhesivos descartables. Internos: pequen os para colocar sobre el corazo n (4 a 8cm) Paletas internas

41 Localización de los electrodos