Kipinäpurkausten mahdollisesti aiheuttamat sydämentahdistimien ja rytmihäiriötahdistimien toimintahäiriöt Sähkötutkimuspoolin tutkimusseminaari 18.10.2012 Prof Leena Korpinen Ympäristöterveys Prof. Leena Korpinen, Ympäristöterveys Energia- ja prosessitekniikan laitos
Hankkeen tavoitteet t - Päätavoitteena on ollut tutkia kipinäpurkausten vaikutuksia sydämentahdistimiin ja rytmihäiriötahdistimiin. - Tavoitteena on tehdä aikaisemmin kehitetyllä ihmisen muotoisella keittosuolaliuoksella täytettävällä fantomilla testimittauksia suurjännitehallissa, niin että kokeellisesti luodaan kipinäpurkauksia ja tutkitaan, onko niillä vaikutuksia sydämentahdistimien tai rytmihäiriötahdistimien toimintaan. 4.10.2012 2
Kipinäpurkaukset i k - Ihmiset kokevat säännöllisesti kipinäpurkauksia voimajohtojen lähellä. Esim. sadesäällä voimajohtojänteiden ali kulkiessaan ihmiset saavat voimakkaita kipinäpurkauskokemuksia, kun he käyttävät sateenvarjoa. - Myös polkupyöräilijät ovat kokeneet kipinäpurkauksia, jopa kauniilla säällä. - Aihe on erityisesti oleellinen 110 400 kv voimajohtoja ja sähköasemia omistaville yhtiöille. 4.10.2012 3
Sydämentahdistimet ti t - Suomessa noin 3000 4000 ihmistä saa joka vuosi sydämentahdistimen. - Sydämentahdistin on yli 40 vuoden kuluessa kehittynyt yksinkertaisesta vakiotaajuutta ylläpitävästä laitteesta yksilöllisesti ohjelmoitavaksi laitteeksi. - Laitteella saadaan potilaan harvalyöntinen sydän toimimaan tarkoituksenmukaisesti. Sydämentahdistin voi olla joko yksi- tai kaksilokeroinen tahdistin. - Yksilokeroisessa järjestelmässä tahdistinjohto asennetaan joko sydämen eteiseen tai kammioon. - Kaksilokeroisessa yksi tahdistinjohto kiinnitetään eteiseen ja toinen kammioon. Järjestelmä tunnistaa sydämen toiminnan ja lähettää tarvittaessa sähköisen impulssin, jonka vaikutuksesta sydänlihas supistuu. 4.10.2012 4
Rytmihäiriötahdistimet i i t hdi ti t - Rytmihäiriötahdistin on noin 20 vuotta sydäntahdistinta nuorempi keksintö. Se on tehokas tapa estää äkillistä kammioperäistä rytmihäiriötä, joka voisi johtaa potilaan äkkikuolemaan. - Sisäisiä rytmihäiriötahdistimia on käytetty vuodesta 1980 alkaen. Rytmihäiriötahdistin tunnistaa hengenvaarallisen sykkeen ja reagoi siihen erilaisilla sähköisillä impulsseilla. - Rytmihäiriötahdistimen tarkoitus on lopettaa kammiolepatus tai -värinä sähköiskulla k ja pelastaa potilaan henki. Vastaavanlainen toiminta i t voidaan tehdä ihmiselle myös ulkoisesti defibrillaattorilla, jos sellainen on käytettävissä. Rytmihäiriötahdistin voi antaa myös sydämelle herätteen, jos se lyö liian hitaasti. Laite reagoi myös tiheälyöntisyyteen teen antamalla heikon iskun kaltaisen impulssin tavoitteena rytminsiirto. 4.10.2012 5
Tutkimuksen toteutus käytännössä - Rakennettu kipinäväli ja koottu mittausjärjestelmä suurjännitehalliin - Testattu kipinäpurkauksia fantomin kanssa ilman tahdistimia - Testattu kipinäpurkausten vaikutuksia sydämentahdistimiin - Muutettu fantomia niin, että sillä voidaan testata rytmihäiriötahdistimia (lisätty sydämen sykettä simuloiva signaalinsyöttö) - Testattu tt kipinäpurkausten i k vaikutuksia k i rytmihäiriötahdistimiin iöt hdi ti ii 4.10.2012 6
Kuvia kipinävälistä i äli 4.10.2012 7
Kuva testimittauksesta ti itt t 4.10.2012 8
PSCAD:llä simuloitu it jännite 4.10.2012 9
Sydämentahdistimien testaus käytännössä - Ensimmäinen sydämentahdistin testattu kipinäväleillä: 0,1 mm, 0,3 mm, 0,8 mm, 1,0 mm, 1,5 mm, 1,7 mm, 2,0 mm, 2,2 mm, 2,5 mm. Jännite oli välillä 38,1 kv - 39,33 kv, virta välillä 0,1 A - 1,3 A ja purkauksia puolijaksolla 1-13. 13 - Altistusaika oli 2 minuuttia. - Muut sydämentahdistimet testattu kipinävälillä 2,5 mm. Jännitteet olivat välillä 38,4 kv - 39,1 kv, virrat olivat yleensä 1,2-1,3 A ja purkauksia puolijaksolla oli yleensä yksi, joissakin enemmän. - Mittauksia tehty kahtena päivänä: 25.4. testejä tehtiin yhteensä 29 (yhteensä 21 tahdistinta) ja 27.4. tehtiin 26 onnistunutta testiä (yhden kohdalla tuli ongelmia oskilloskoopin kanssa). - Yhteensä 29 sydämentahdistinta testattiin ja niistä suurin osa testattiin molemmilla polariteeteilla (unipolaarisesti ja bipolaarisesti). 4.10.2012 10
Kuvia sydämentahdistimien testauksista (1) 4.10.2012 11
Kuvia sydämentahdistimien testauksista (2) 4.10.2012 12
Kuvia sydämentahdistimien testauksista (3) 4.10.2012 13
Kuvia sydämentahdistimien testauksista, jännite 4.10.2012 14
Kuvia sydämentahdistimien testauksista, virta 4.10.2012 15
Esimerkki johtavuuden mittaamisesta 4.10.2012 16
Esimerkki lämpötilan mittauksesta 4.10.2012 17
Esimerkki ohjelmointilaitteesta itt t 4.10.2012 18
Esimerkki tahdistimen tietojen lukemisesta 4.10.2012 19
Rytmihäiriötahdistimien testaus käytännössä - Mittauksia tehty 6.8.2012 kahden eri valmistajan laitteella. - Mittauksissa rytmihäiriötahdistimeen syötettiin tietokoneelta standardin mukaista signaalia (simuloi sydämen sykettä). - Mittauksia tehty eri kipinäväleillä (0,1 mm 2,5 mm) ja eri pulssimäärillä. - Molemmat rytmihäiriötahdistimet toimivat varsin virheettömästi testien ajan. - Tietokone lopetti toiminnan kun kipinäväli oli 0,8 mm, jännite 38,04 kv ja virta 0,31 A (5 pulssia). Otettiin toinen tietokone käyttöön. 4.10.2012 20
Kuva rytmihäiriötahdistimien testaamisesta 4.10.2012 21
Hankkeen tulevaisuuden suunnitelmat - Hankkeen tulosten analysointi on vielä kesken, mutta jo aikaisemmissa TTY:n tutkimuksissa on todettu, että käytännössä tahdistinpotilaan kannattaa välttää kulkemista johtojen keskijänteiden alta (siis siellä missä johdot ovat lähinnä maata), jos haluaa minimoida häiriintymisen mahdollisuuden. - Tuloksia on tarkoitus myös hyödyntää Cigre:n (International Council on Large Electric Systems) työryhmässä y WG C4.25, jonka aiheena on pientaajuisille sähkömagneettisille kentille altistuminen ja ohimenevät kipinäpurkaukset. 4.10.2012 22