Vai trò quan trọng của hệ thống nguồn điện liên tục trong môi trường y tế

Đảm bảo an toàn cho bệnh nhân và duy trì hoạt động liên tục với nguồn điện không bị gián đoạn

Các bệnh viện và phòng khám nhất thiết phải có hệ thống điện dự phòng không có điểm lỗi đơn lẻ, bởi vì ngay cả những sự cố mất điện ngắn cũng có thể làm gián đoạn nghiêm trọng đến việc chăm sóc bệnh nhân. Theo một phân tích thị trường gần đây từ MarketsandMarkets năm 2023, khoảng bốn trên năm sự cố với thiết bị y tế thực tế là do các vấn đề về chất lượng điện. Đó là lý do tại sao các hệ thống nguồn điện liên tục (UPS) đáng tin cậy ngày càng trở nên quan trọng. Hãy tưởng tượng điều gì xảy ra khi các thiết bị quan trọng như máy thở ngừng hoạt động giữa ca phẫu thuật hoặc khi màn hình theo dõi tim đột ngột tắt. Các hệ thống UPS hiện đại hiện nay đạt được mức thời gian hoạt động lên tới khoảng 99,999%, điều mà những người trong ngành gọi là độ tin cậy "năm chín". Họ đạt được điều này nhờ sử dụng nhiều đường dẫn điện và giám sát liên tục lượng điện tiêu thụ ở các khu vực khác nhau trong bệnh viện tại bất kỳ thời điểm nào.

Làm thế nào nguồn điện liên tục cung cấp nguồn dự phòng tức thì và ổn định điện áp trong thời gian mất điện

Các hệ thống UPS đạt tiêu chuẩn y tế tự động hoạt động trong vòng chưa đầy 20 mili giây khi nguồn điện lưới bị ngắt, nhanh hơn cả mức độ nhận biết của con người về hiện tượng đèn nhấp nháy. Điều này đảm bảo các thiết bị y tế nhạy cảm như máy MRI tiếp tục vận hành trơn tru, đồng thời bảo vệ dữ liệu bệnh nhân được lưu trữ trong hồ sơ sức khỏe điện tử. Các hệ thống này sử dụng công nghệ chuyển đổi kép tiên tiến để liên tục lọc ra mọi loại sự cố về điện áp. Chúng xử lý các sóng hài phát sinh từ tải phi tuyến tính, hấp thụ các xung đột ngột do thiết bị bật tắt, và làm ổn định các thay đổi tần số khi máy phát điện được kích hoạt. Các bệnh viện cần độ tin cậy như vậy để đáp ứng tiêu chuẩn NFPA 99. Theo quy định này, các hệ thống thiết yếu cho tính mạng chỉ được phép chịu tối đa dưới 10 giây gián đoạn điện. Đối với những cơ sở mà mỗi giây đều quan trọng, việc sở hữu nguồn điện dự phòng hoạt động nhanh đến mức này không chỉ là một tiện ích mà còn là yếu tố hoàn toàn thiết yếu.

Hỗ trợ các thiết bị y tế duy trì sự sống như máy lọc máu và máy thở

Nghiên cứu kỹ thuật lâm sàng công bố năm ngoái cho thấy máy lọc máu thường tiêu thụ từ 1,5 đến 3 kilowatt điện và sẽ ngừng hoạt động nếu nguồn điện áp giảm quá 8%. Để đảm bảo hoạt động ổn định trong môi trường bệnh viện, các hệ thống nguồn điện liên tục (uninterruptible power supply) cần có mạch điện riêng biệt tách biệt với các thiết bị khác. Cách bố trí này ngăn chặn sự lan truyền của sự cố điện trong toàn cơ sở. Ví dụ, máy thở, vốn thường cần khoảng 500 watt, có thể tiếp tục hoạt động liên tục ngay cả khi được kết nối cùng lưới điện với các thiết bị y tế ít quan trọng hơn. Khi bệnh viện lắp đặt các giải pháp nguồn điện dự phòng phù hợp về công suất, họ thực tế làm giảm thời gian phải chạy máy phát điện khẩn cấp trong các sự cố mất điện kéo dài. Những hệ thống này duy trì các chức năng chăm sóc bệnh nhân thiết yếu đồng thời tiết kiệm đáng kể nhiên liệu và giảm chi phí bảo trì theo thời gian.

Các loại thiết bị y tế đòi hỏi bảo vệ nguồn điện không bị ngắt

Thiết bị phẫu thuật và phòng phẫu thuật nhạy cảm với biến động điện

Các phòng phẫu thuật hiện nay phụ thuộc rất nhiều vào các thiết bị độ chính xác cao, bao gồm các nền tảng phẫu thuật robot, hệ thống truyền thuốc mê và các đơn vị điện phẫu thuật, tất cả đều có thể bị ảnh hưởng nghiêm trọng ngay cả khi mất điện trong thời gian rất ngắn. Nghiên cứu công bố năm ngoái đã chỉ ra một điều đáng lo ngại – gần 9 trong số 10 trường hợp xảy ra sự sụt giảm điện kéo dài dưới hai giây, thiết bị y tế thực sự khởi động lại, gây ra những vấn đề tiềm tàng trong quá trình phẫu thuật hoặc ít nhất là tạo ra những sự chậm trễ gây khó chịu. Đó là lý do tại sao các bệnh viện đầu tư vào các hệ thống nguồn điện liên tục (UPS), những hệ thống dự phòng này bảo vệ thiết bị nhạy cảm khỏi các hiện tượng sụt giảm điện áp. Những thiết bị UPS này giúp mọi thứ hoạt động ổn định trong suốt quá trình phẫu thuật, đặc biệt quan trọng đối với các hệ thống dẫn đường phẫu thuật và đèn chiếu sáng trên cao, vốn cần đáp ứng các tiêu chuẩn an toàn nghiêm ngặt được nêu trong JIS T 1022 cho các khu vực mà bệnh nhân được kết nối với thiết bị hỗ trợ sự sống hoặc theo dõi.

Hồ sơ Y tế Điện tử và Các Hệ thống Hình ảnh Y tế Dễ bị Mất Dữ liệu

Chỉ cần một lần tăng điện duy nhất cũng có thể xóa sổ hàng trăm hồ sơ bệnh nhân hoặc làm gián đoạn các phiên truyền ảnh DICOM quan trọng từ máy chụp PET. Các cơ sở đã đầu tư vào hệ thống UPS dự phòng cho biết họ gặp ít hơn khoảng 99,6 phần trăm sự cố liên quan đến khôi phục dữ liệu so với các bệnh viện không có biện pháp bảo vệ này. Nguồn điện dự phòng thực sự quan trọng đối với các ca chụp MRI kéo dài, thường mất khoảng 45 phút mỗi lần. Nếu không có biện pháp bảo vệ đầy đủ, các bệnh viện có nguy cơ mất các bản tái tạo hình ảnh mạch máu 3D có giá từ tám nghìn đến mười hai nghìn đô la Mỹ cho mỗi ca xét nghiệm.

Yêu cầu về Hiệu suất và Kỹ thuật đối với Bộ Lưu điện (UPS) Dùng trong Mục đích Y tế

Tính toán Công suất UPS và Xác định Thời gian Dự phòng cho Các Thiết bị Y tế Quan trọng

Việc lựa chọn đúng kích cỡ cho hệ thống UPS cấp y tế đòi hỏi phải tính toán lượng điện tiêu thụ thực tế của toàn bộ thiết bị khi đang hoạt động, cũng như các đỉnh tải lớn khi thiết bị khởi động. Ví dụ, một máy MRI có thể cần khoảng 30 kW khi đã vận hành ổn định, nhưng lại có thể tiêu thụ tới 45 kW ngay khi được bật nguồn. Thời gian dự phòng cần phải phù hợp với yêu cầu của bệnh viện; nói chung, họ cần ít nhất 15 phút để tắt an toàn các thiết bị hoặc chuyển sang máy phát điện. Một báo cáo gần đây năm 2023 cho thấy gần tám trong số mười cơ sở y tế hiện nay tìm kiếm các hệ thống UPS có thời gian hoạt động hơn 20 phút, đặc biệt dành cho những thiết bị quan trọng như máy thở, nơi mà ngay cả sự gián đoạn điện ngắn cũng có thể gây nguy hiểm.

Hệ Thống UPS Online Chuyển Đổi Kép Để Đảm Bảo Thời Gian Chuyển Tiếp Bằng Không Và Độ Tin Cậy Tối Đa

Các hệ thống UPS chuyển đổi kép trực tuyến cung cấp điều hòa điện liên tục mà không có độ trễ nào khi chuyển từ điện lưới sang pin dự phòng. Điều này làm cho chúng lý tưởng cho các thiết bị y tế nhạy cảm như máy ECMO, nơi mà ngay cả những gián đoạn ngắn cũng có thể gây nguy hiểm. Các hệ thống này duy trì mức điện áp ổn định trong khoảng cộng trừ 1 phần trăm, giúp ngăn ngừa hiện tượng méo hài có thể làm sai lệch các thiết bị quan trọng như theo dõi ECG hoặc gây sự cố với bơm truyền dịch. Nghiên cứu cho thấy các bệnh viện được trang bị các bộ chuyển đổi kép này báo cáo ít hơn khoảng 60 đến 65 phần trăm các vấn đề liên quan đến dao động điện so với các cơ sở vẫn đang sử dụng các mẫu tương tác theo dòng cũ hơn.

Ngõ ra cách ly, Tương thích điện từ và Giảm nhiễu trong môi trường lâm sàng

Các mạch đầu ra cách ly và bộ lọc EMI/RFI tích hợp giảm thiểu nhiễu điện có thể gây ảnh hưởng đến các chẩn đoán điện áp thấp như máy theo dõi EEG. Các hệ thống phù hợp đáp ứng tiêu chuẩn tương thích điện từ IEC 60601-1, giảm nguy cơ méo tín hiệu trong phòng MRI tới 92%, theo báo cáo trên Tạp chí Kỹ thuật Lâm sàng (2022).

Hỗ trợ Thời gian Hoạt động Mở rộng và Khả năng Phục hồi Trong Trường hợp Sự cố Mất Điện Dài hạn

Thiết kế mô-đun của hệ thống UPS cho phép các cơ sở mở rộng ắc quy năng lượng khi cần thiết, có nghĩa là chúng có thể hoạt động trong vài giờ khi xảy ra thảm họa. Những hệ thống này đi kèm với tính năng kiểm tra tự động để kiểm tra mọi thứ hoạt động đúng cách mà không cần can thiệp bằng tay. Thêm vào đó, khi kết nối với các máy phát điện diesel, hầu như không có sự gián đoạn nếu điện mất trong hơn 8 giờ liên tục. Một nghiên cứu gần đây từ năm 2024 về cơ sở hạ tầng chăm sóc sức khỏe cho thấy một điều khá ấn tượng. Các bệnh viện có hệ thống UPS linh hoạt này đã thấy sự giảm đáng kinh ngạc trong hồ sơ bệnh nhân bị mất trong thời gian mất điện dài khoảng 81% ít mất dữ liệu hơn so với những bệnh viện không có hệ thống này. Sự bảo vệ như thế rất quan trọng trong các môi trường y tế nơi mà mỗi giây đều quan trọng.

Các tính năng chính tại một glance

Cấu trúc này đảm bảo việc cung cấp dịch vụ chăm sóc liên tục trong khi đáp ứng các tiêu chuẩn nghiêm ngặt của IEC và NFPA dành cho môi trường lâm sàng.

Các Tiêu chuẩn An toàn và Tuân thủ Quy định đối với Nguồn điện Liên tục trong Chăm sóc Sức khỏe

IEC 60601-1 và UL 60601-1: Các Tiêu chuẩn Toàn cầu về An toàn Thiết bị Điện Y tế

Đối với các hệ thống UPS dùng trong y tế, việc đáp ứng cả hai tiêu chuẩn IEC 60601-1 và UL 60601-1 là hoàn toàn thiết yếu. Các tiêu chuẩn này đặt ra giới hạn nghiêm ngặt về dòng rò (dưới 100 microampe) và quy định loại cách điện cần thiết cho thiết bị được sử dụng gần bệnh nhân. Tại sao điều này quan trọng? Những quy định này giúp ngăn ngừa nguy cơ giật điện nguy hiểm, đặc biệt quan trọng tại những khu vực có nước, như phòng mổ. Chúng cũng đảm bảo nguồn điện liên tục không bị gián đoạn khi có sự thay đổi hoặc mất điện lưới. Việc được chứng nhận bởi bên thứ ba đồng nghĩa sản phẩm thực sự tuân thủ các tiêu chuẩn quốc tế IEC. Quy trình chứng nhận này kiểm tra mọi khía cạnh, từ cách hệ thống xử lý máy sốc tim đến việc các pin dự phòng có đủ bền dưới điều kiện căng thẳng hay không.

JIS T 1022 và JEM-TR 233: Các tiêu chuẩn Nhật Bản cho ứng dụng UPS trong lĩnh vực y tế

Tiêu chuẩn JIS T 1022 của Nhật Bản quy định ngưỡng nhiễu điện từ (EMI) (￢60 dBµV) cho các bộ lưu điện (UPS) trong phòng MRI và phòng chăm sóc tích cực (ICU), trong khi JEM-TR 233 nêu rõ các quy trình bảo trì cho các hệ thống cung cấp điện cho máy lọc thận. Các cơ sở sử dụng robot phẫu thuật hoặc trạm gây mê tuân thủ hướng dẫn JIS T 1022 để ngăn ngừa méo hài làm gián đoạn hoạt động của các máy theo dõi ECG liền kề.

Tuân thủ NFPA 99 đối với Hệ thống Điện cho Cơ sở Y tế tại Hoa Kỳ

NFPA 99 yêu cầu cấu hình UPS dự phòng cho các khu vực chăm sóc cấp cứu cấp độ 1, với thời gian chuyển mạch dưới 10ms đối với các dãy máy thở. Các bệnh viện phải thực hiện kiểm tra tải bằng thiết bị mô phỏng hàng năm để xác minh khả năng dự trữ điện trong 8 giờ cho các máy ECMO, và nộp kết quả để kiểm toán bởi Ủy ban Liên ngành.

Phân loại theo Khu vực Gần Bệnh nhân: Phân biệt Yêu cầu Kết nối Bệnh nhân và Yêu cầu Khu vực Xung quanh Bệnh nhân

Các đầu ra UPS kết nối với bệnh nhân—ví dụ như những thiết bị cấp điện cho bơm truyền dịch—yêu cầu cách điện kép và dòng điện rò tiếp xúc dưới 50mV. Ngược lại, các hệ thống dùng ở khu vực lân cận phục vụ máy chụp CT cho phép mức rò cao hơn (lên đến 500µA). Biến áp cách ly là bắt buộc khi vận hành các bộ lập trình thiết bị cấy ghép trong phạm vi 1,5 mét so với nhân viên y tế bên giường bệnh nhằm ngăn ngừa nguy cơ sốc điện vi mô.