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IEC 60601-2-4 除颤电极电缆:双绝缘与 10000 次弯折

IEC 60601-2-4 Clause 201.8.9.1.101 把除颤电缆当高压部件:爬电 50 mm、间隙 25 mm、双绝缘、500 MΩ。

KBA·发布于 2026/10/26·25 分钟阅读

一句话总结:IEC 60601-2-4:2010+AMD1:2018+AMD2:2026 (Ed 3.2) 把除颤电极电缆、手柄与高压回路当成一个整体来管——201.8.9.1.101 a) 要求除颤电极带电件与所连手柄、正常使用时可能触及的开关或控制件之间,爬电距离至少 50 mm、电气间隙至少 25 mm;d) 要求连接电缆具备双绝缘(两层分别模压的绝缘层)、绝缘电阻不低于 500 MΩ、并耐受 1,5 倍最高电压 1 min;201.15.4.101 b) 则要求锚固在 30 N 拉力下纵向位移不超过 2 mm,并通过 10 000 次 30 次/min 的弯折。本文把这三组要求与各自的豁免边界一次讲清。

1. 为什么电缆要按高压部件管

Annex AA 对 201.15.4.101 的说明点出了设计意图:外部除颤电极手柄的设计应尽量减少正常使用时电极与操作者接触的可能性,并且必须把电极凝胶的涂布考虑进去;控制件的位置与结构应使误操作不太可能发生。

对 201.15.4.101 b) 的说明则给出了机械要求的现实依据:实践中电缆及其锚固承受相当大的应力。外部桨式电极的电缆有多条芯线,如果按体内电缆的试验要求做,电缆会变得粗大、失去柔软性。而可灭菌体内桨的使用模式与硬桨完全不同,因此需要的弯折次数比除颤与其他患者电极少——它不随除颤器运输、不在现场使用、不绕在设备上或被拉扯、只在手术室无菌区使用、患者不动、平时留在无菌包装或托盘中、掉落后须检查、且寿命受最大灭菌次数限制。基于这个使用模式,取最大灭菌次数的 5 倍作为全寿命最大弯折次数已足够。

2. 手柄与电缆的电气要求

2.1 手柄不许有导电可触及件

201.15.4.101 a):任何除颤电极手柄都不得有导电的可触及部分。

唯一例外:螺丝之类穿过绝缘材料的小金属件,且在单一故障条件下不会带电。检查方法:检查 + 介电强度试验(201.8.8.3 的 Test 1)。

2.2 爬电 50 mm、间隙 25 mm

201.8.9.1.101 a):除颤电极带电件与下列部位之间,爬电距离至少 50 mm,电气间隙至少 25 mm——

  • 所连手柄的任何部分
  • 正常使用时可能被触及的任何开关或控制件

Annex AA 解释了为什么要这么大的距离:要为导电凝胶可能的扩散留出余量。这条也解释了为什么手柄设计不能"贴着"电极金属件走。

2.3 高压回路之间:3 mm/kV

201.8.9.1.101 b):除个别能证明额定值足够的元件(例如元件制造商额定值,或本标准 201.8.8.3 的介电强度试验),除颤器或起搏器高压回路与其他部分之间、以及高压回路不同部分之间的绝缘,其爬电距离与电气间隙须至少 3 mm/kV。

这条同样适用于除颤器或起搏器高压回路与其他患者电路之间的隔离手段。检查方法:测量。

Annex AA 说明 3 mm/kV 相对较小的理由:市电电压的尖峰不会显著影响储能电容上的电压,因此相对较小的距离已能提供足够安全。

Annex AA 还给了三条起搏电路的边界规则,对同时具备除颤与起搏功能的产品很实用:

  • 若起搏电路与除颤器共用能量输出回路,且用于计算爬电/间隙的除颤器工作电压高于起搏器工作电压,则无需在较低电压下重复试验
  • 若起搏电路有自己独立于除颤器的能量输出回路,则用正常使用时起搏出现的最高峰值电压计算爬电/间隙,并须包含正常使用时可能存在的最严重纹波与过冲
  • 若组合式能量输出回路中某个元件或绝缘只暴露于起搏电压,则该元件或绝缘只按起搏电压考虑

2.4 一次性电极的两项豁免

201.8.9.1.101 c):非可重复使用(一次性)的除颤电极不需要满足 b) 的爬电与间隙要求,也不需要满足通用标准 8.8.3 的介电强度要求。

这条豁免只针对 b) 与通用标准 8.8.3,不覆盖 a) 的 50/25 mm(a) 是手柄与带电件之间的要求,与电极是否一次性无关——实际上一体式一次性电极通常不存在"手柄"这个独立部件)。

2.5 电缆本体:双绝缘 + 500 MΩ + 1,5 U

201.8.9.1.101 d) 是对电缆本体最集中的一条,拆成四句:

  1. 连接除颤器与除颤电极的电缆须有双绝缘,即两个分别模压的绝缘层
  2. 对于作为一次性除颤电极一部分、且长度小于 2 m 的一次性电缆,不要求双绝缘
  3. 电缆的绝缘电阻不低于 500 MΩ
  4. 电缆的介电强度须用任何正常工作模式下除颤电极之间出现的最高电压的 1,5 倍试验

试验方法(原文逐句):取电缆外部 100 mm 长的一段,用导电箔包裹;试验电压施加在高压导体与外部导电包裹层之间;电压在不少于 10 s 内升到 1,5 U,随后恒压保持 1 min,期间不得击穿或闪络;高压导体与包裹层之间的泄漏电流须能证明绝缘电阻大于 500 MΩ。

Annex AA 对双绝缘的说明:可重复使用的电缆会随时间与粗暴搬运而磨损,双绝缘为操作者提供了一层防高压暴露的安全余量;对于长度适中(小于 2 m)的一次性电缆,这个风险很遥远,因此要求被放宽。

除颤电极电缆的三组要求(201.8.9.1.101 / 201.15.4.101) 一、间距(a / b) 带电件 ↔ 手柄/开关/控制件 爬电 ≥ 50 mm 间隙 ≥ 25 mm 高压回路之间及与其他部分: ≥ 3 mm/kV 二、电缆绝缘(d) 双绝缘:两层分别模压 绝缘电阻 ≥ 500 MΩ 耐压 1,5 U,1 min 包裹长度 100 mm 导电箔 一次性 <2 m 免双绝缘 三、机械(201.15.4.101 b) Test 1 拉力 30 N,1 min 位移 ≤ 2 mm Test 2 弯折 10 000 次 30 次/min,180°(体内) 90°(体外) 弯折次数的三条折减规则 一次性电缆或电缆/电极组件:次数 ÷ 100(即 100 次) 可灭菌体内桨:次数 = 允许的最大灭菌次数 × 5 依据 IEC 60601-2-4:2010+AMD1:2018+AMD2:2026 Clause 201.15.4.101 b) 电缆长度:监护/除颤器 ≥ 2 m,AED ≥ 1 m;螺旋线 2 m 处伸展力 ≤ 18 N 可重复使用电极的锚固另须满足通用标准 8.11.3.5 a)~d) 的电源软线要求 依据 201.108.1.11 与 201.15.4.101 b)

3. 锚固的两个机械试验

201.15.4.101 b) 的试验对象是电缆及其锚固(连接器处、电极入口处)。在开始之前,须知两条适用范围:

  • 可重复使用电极的锚固,还须满足通用标准 8.11.3.5 a) 至 d) 对电源软线的要求
  • 每个"电缆到设备/电极"以及"电缆到设备/电极连接器"的锚固都要依次受试;若两个及以上连接器结构完全相同,只测其中一个;一个连接器带两根及以上电缆时,这些电缆一起测,连接器上的总拉力为各电缆单独适用拉力之和

3.1 Test 1:30 N 拉力

流程:

  1. 可重接电缆:把导体插入电极端子,端子螺钉只拧到足以防止导体轻易位移的程度;然后按正常方式拧紧电缆锚固
  2. 所有电缆:在距锚固约 2 cm 处做标记,用于测纵向位移
  3. 立即对电缆施加 30 N 拉力,或"锚固在连接器脱开、电极从患者身上被拉脱之前能承受的最大力",或面板上适用者,取三者中最小的,持续 1 min
  4. 判定:
    • 电缆纵向位移不超过 2 mm
    • 可重接电缆:导体在端子内移动不超过 1 mm,且拉力仍在施加时导体无明显应变
    • 非可重接电缆:每根线芯中断股不超过总股数的 10%

3.2 Test 2:10 000 次弯折

装置见 Figure 201.104。装配要点:把一只除颤电极固定在类似该图的装置上,使摆动件处于行程中点时,电缆离开电极或手柄处的轴线呈竖直并穿过摆动轴线。

张力施加规则:

电缆类型 张力
可伸长电缆 伸长到自然长度三倍所需的张力,或一只除颤电极的重量,取较大者;电缆在距摆动轴线 300 mm 处夹紧
不可伸长电缆 电缆穿过距摆动轴线 300 mm 的孔,孔下方挂一只除颤电极的重量或 5 N,取较大者

摆动角度:

  • 体内电极:180°(竖直两侧各 90°)
  • 体外电极:90°(竖直两侧各 45°)

循环数与速率:10 000 次,30 次/min。完成 5 000 次后,把除颤电极绕电缆入口点中心线转 90°,剩余 5 000 次在这个平面内完成。

判定:试验后电缆不得松脱,锚固与电缆不得有损伤;唯一允许的损伤是每根线芯断股不超过总股数的 10%。

3.3 次数折减

情形 弯折次数
常规(可重复使用外部电缆) 10 000 次
一次性电缆,或一次性电缆/电极组件 ÷ 100,即 100 次
可灭菌体内桨 允许的最大灭菌次数 × 5

4. 电缆长度与灭菌

201.108.1.11:电极电缆展开长度,监护/除颤器(例如医院抢救车)至少 2 m,AED 至少 1 m。螺旋线在 2 m 距离处每只桨式电极的伸展力须 18 N(4 lb)或更小。

Annex AA 对 2 m 的说明:为确保用户在多数场合有足够长度,对需要电缆的机型规定了 2 m 下限;虽然 3 m(10 ft)在某些场合更有用,但对部分移动应用来说过于累赘,因此未作为最低要求。对螺旋线还有一句:只有医疗专业人员使用螺旋线,因此不必为普通使用者另设要求。

201.11.6.7:体内除颤电极(含手柄、其上任何控制件或指示器、以及相连电缆)须可灭菌。Annex AA 说明这条之所以必要,是因为体内除颤电极用于开胸手术。相关的灭菌程序、推荐灭菌方法与最大灭菌次数,须按 201.7.9.2.101 f) 写进说明书。

这条与上面的弯折次数折减是联动的:最大灭菌次数既决定弯折次数,也必须在说明书中披露。

5. 说明书里的电缆与手柄检查项

201.7.9.2.101 f) 要求说明书包含"无论使用与否都需定期维护"的提示,其中与电缆、手柄直接相关的有三项:

  • 清洗任何可重复使用的除颤电极及其手柄绝缘部分
  • 任何可重复使用的除颤电极或手柄的灭菌程序,含推荐灭菌方法与最大灭菌次数(如适用)
  • 检查电缆与电极手柄是否有缺陷
  • 功能检查
  • 对需要定期充电的储能器件类型(例如电解电容或聚偏二氟乙烯 PVDF 电容)执行充电

201.7.9.2.101 b) 另有一条与电缆布置相关的强制警示:须显著警告除颤电极应远离与患者接触的其他电极或金属件;并须告知操作者,不具备除颤防护应用部分的其他设备在除颤期间应与患者断开。

关键事实

  • IEC 60601-2-4:2010+AMD1:2018+AMD2:2026 Clause 201.8.9.1.101 a) 规定除颤电极带电件与所连手柄、可能触及的开关或控制件之间爬电距离至少 50 mm、电气间隙至少 25 mm
  • IEC 60601-2-4:2010+AMD1:2018+AMD2:2026 Clause 201.8.9.1.101 b) 规定除颤器或起搏器高压回路与其他部分之间、高压回路不同部分之间的爬电与间隙至少 3 mm/kV
  • IEC 60601-2-4:2010+AMD1:2018+AMD2:2026 Clause 201.8.9.1.101 d) 规定电缆须双绝缘、绝缘电阻不低于 500 MΩ、耐受 1,5 倍最高电压 1 min,长度小于 2 m 的一次性电缆免双绝缘
  • IEC 60601-2-4:2010+AMD1:2018+AMD2:2026 Clause 201.15.4.101 b) 规定锚固须承受 30 N 拉力 1 min 且纵向位移不超过 2 mm,并通过 10 000 次弯折(一次性 ÷100,体内桨为灭菌次数 ×5)
  • IEC 60601-2-4:2010+AMD1:2018+AMD2:2026 Clause 201.15.4.101 a) 规定除颤电极手柄不得有导电可触及部分

参考文献

  • IEC 60601-2-4:2010+AMD1:2018+AMD2:2026 (Ed 3.2), Clause 201.8.9.1.101 — DEFIBRILLATOR ELECTRODES, high-voltage circuits and cables
  • IEC 60601-2-4:2010+AMD1:2018+AMD2:2026 (Ed 3.2), Clause 201.15.4.101 a) — No conductive ACCESSIBLE PARTS on handles
  • IEC 60601-2-4:2010+AMD1:2018+AMD2:2026 (Ed 3.2), Clause 201.15.4.101 b) — Cable anchorage tests, Figures 201.103 / 201.104
  • IEC 60601-2-4:2010+AMD1:2018+AMD2:2026 (Ed 3.2), Clause 201.108.1.11 — Cable length
  • IEC 60601-2-4:2010+AMD1:2018+AMD2:2026 (Ed 3.2), Clause 201.11.6.7 — Sterilization
  • IEC 60601-2-4:2010+AMD1:2018+AMD2:2026 (Ed 3.2), Clause 201.7.9.2.101 b) / f) — Supplementary instructions for use
  • IEC 60601-2-4:2010+AMD1:2018+AMD2:2026 (Ed 3.2), Clause 201.8.8.3 — Dielectric strength, Test 1

常见问题

Q: IEC 60601-2-4 除颤电极电缆为什么要双绝缘? A: 201.8.9.1.101 d) 要求两层分别模压的绝缘层。Annex AA 的理由是可重复使用电缆会随时间与粗暴搬运磨损,双绝缘为操作者提供防高压暴露的安全余量;长度小于 2 m 的一次性电缆免此项。

Q: IEC 60601-2-4 除颤电极与手柄之间的爬电距离要求多少? A: 爬电至少 50 mm、电气间隙至少 25 mm。依据 201.8.9.1.101 a),Annex AA 说明这么大的距离是为导电凝胶可能的扩散留余量。

Q: IEC 60601-2-4 电缆锚固要做几次弯折试验? A: 常规 10 000 次,30 次/min。一次性电缆或组件除以 100(100 次),可灭菌体内桨按最大灭菌次数乘 5。摆动角度体内 180°、体外 90°,5 000 次后电极转 90° 再做完剩余次数。

Q: IEC 60601-2-4 电缆锚固拉力是多少? A: 30 N 保持 1 min,或取锚固能承受的最大力与电极从患者身上被拉脱的力中较小者。判定为纵向位移不超过 2 mm,非可重接电缆断股不超过 10%。

Q: IEC 60601-2-4 一次性除颤电极也要满足间距要求吗? A: 需要区分。201.8.9.1.101 c) 豁免的是一次性电极对 b) 的 3 mm/kV 与通用标准 8.8.3 介电强度的要求;a) 的 50/25 mm 针对带电件与手柄、开关、控制件之间,与一次性电极的一体式结构通常无独立手柄这一事实相关。

延伸阅读:

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