醫(yī)用壓縮空氣系統(tǒng)的質(zhì)量控制方法

鐘景茹 卓芝政 張 健 鄭 陽*

醫(yī)用壓縮空氣[1]是利用空氣的可壓縮性，通過空氣壓縮機將氣體壓力提高，并經(jīng)過后續(xù)一系列干燥凈化處理后產(chǎn)生的空氣。壓縮空氣系統(tǒng)由壓縮空氣泵房、管道連接及壓縮空氣終端三部分構(gòu)成，壓縮空氣泵房又包含醫(yī)用空氣壓縮機、儲氣罐、冷凍式干燥機(或吸附式干燥機)、空氣過濾系統(tǒng)及減壓裝置以及相應(yīng)管路配套系統(tǒng)。通過闡述組成壓縮空氣系統(tǒng)的空氣壓縮機、儲氣罐、干燥機、空氣過濾系統(tǒng)及減壓裝置以及相應(yīng)管路系統(tǒng)的質(zhì)量控制方法，指出日常工作中應(yīng)做好預(yù)防性維護(hù)。

1 壓縮空氣系統(tǒng)的應(yīng)用

壓縮空氣在醫(yī)院的應(yīng)用[2]：①醫(yī)療空氣，用于呼吸機、麻醉機支持患者呼吸或手術(shù)麻醉；②器械空氣，可作為手術(shù)室氣動工具的驅(qū)動；③牙科空氣，口腔科綜合治療臺牙鉆驅(qū)動。依照國家標(biāo)準(zhǔn)GB 50751-2012“醫(yī)用氣體工程技術(shù)規(guī)范”規(guī)定，這3種用途對壓縮空氣的流量、壓力和氣體質(zhì)量要求大不相同。一般口腔科對壓縮空氣的流量壓力需求較高，要求牙科空氣氣體壓力為0.6～0.8 MPa，而手術(shù)室和重癥監(jiān)護(hù)室中對器械空氣和醫(yī)療空氣的氣體壓力要求為0.4～0.5 MPa。為了不影響手術(shù)室和重癥監(jiān)護(hù)室中壓縮空氣的正常使用，醫(yī)院應(yīng)獨立設(shè)計口腔科的壓縮空氣系統(tǒng)。

2 壓縮空氣系統(tǒng)的質(zhì)量控制與預(yù)防性維護(hù)

為了保證臨床醫(yī)療正常運轉(zhuǎn)，壓縮空氣的供給輸送必須滿足可連續(xù)供氣、氣體識別(防錯接)、足夠的流量及壓力以及達(dá)標(biāo)氣體的質(zhì)量這4個原則[3]。可連續(xù)供氣原則歸因于手術(shù)室、重癥監(jiān)護(hù)室等科室均需要24 h不間斷的保證壓縮空氣的供給，而氣體質(zhì)量直接關(guān)系到患者的安危。因此，為了滿足壓縮空氣四個原則，日常工作中對壓縮空氣系統(tǒng)的質(zhì)量控制非常重要。

為了保證壓縮空氣的可連續(xù)性原則，應(yīng)采用冗余設(shè)計理念，即壓縮空氣系統(tǒng)的每一零部件，每一設(shè)備都應(yīng)安裝備用裝置，兩套供氣系統(tǒng)之間必須有聯(lián)絡(luò)開關(guān)閥門，以防止某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障，能迅速切換到備用系統(tǒng)，從而保證醫(yī)療壓縮氣體供給。每臺設(shè)備必須設(shè)置獨立的電源開關(guān)及控制回路，每一環(huán)節(jié)都應(yīng)安裝相應(yīng)的報警裝置，連接至中心控制室，任一設(shè)備出現(xiàn)異常均可啟動報警，便于維修人員及時維修處理，檢測與報警的要求必須符合“醫(yī)用氣體工程技術(shù)規(guī)范”要求。此外，組成壓縮空氣系統(tǒng)的每一部分設(shè)備都有特定的質(zhì)量控制要求。

2.1 醫(yī)用空氣壓縮機的質(zhì)量控制

空氣壓縮機的作用是將大氣中的空氣壓縮成體積小、壓力高的空氣。目前有活塞壓縮機、螺桿壓縮機和渦旋壓縮機三種類型。按潤滑方式又可分有油潤滑和無油潤滑。有油潤滑壓縮機購買成本低，但是壓縮空氣與潤滑油會直接接觸使壓縮空氣中帶有大量氣霧。即使后期油水分離器可以過濾大部分油份，但仍有少量油份殘余。而含油壓縮空氣進(jìn)入呼吸機會損壞精密電磁閥傳感器產(chǎn)生高昂的維修費用，油霧被患者長期吸入后易得肺炎，且氣缸內(nèi)高溫會致使?jié)櫥彤a(chǎn)生積碳附著于排氣管道和貯氣罐中[4]。無油潤滑空氣壓縮機中氣體不含油分，鑒于此，無油壓縮機為最佳選擇。

空氣壓縮機的正常工作壓力閾值設(shè)置為0.6～0.8 MPa(6.0～8.0 bar)，當(dāng)儲氣罐中氣體壓力＞8.0 bar，壓縮機停止工作；＜6.0 bar，啟動重新工作[5-6]。巡檢觀察壓縮機1 h內(nèi)啟動和停機次數(shù)有利于早日發(fā)現(xiàn)問題，如啟動次數(shù)過于頻繁，應(yīng)檢查后續(xù)運輸管道系統(tǒng)是否漏氣，啟動和停機周期也間接反映醫(yī)院對壓縮空氣的需求量。

應(yīng)注意定期使用專門的潤滑脂槍給滾針軸承加潤滑脂。在高溫環(huán)境下，更要縮短加潤滑脂的周期，尤其注意空壓機的啟動和停機次數(shù)控制在1 h內(nèi)6～10次以內(nèi)，才可確保密封腔內(nèi)的潤滑脂不會因持續(xù)高溫而溶化。維修維護(hù)前應(yīng)確保空氣壓縮機為斷電卸壓狀態(tài)，由于無油壓縮機功率較大，啟動工作時間內(nèi)產(chǎn)熱較多，室溫上升很快，所以日常要注意通風(fēng)、降溫。可以在散熱處安裝導(dǎo)風(fēng)罩把熱氣導(dǎo)入室外，室內(nèi)安裝空調(diào)降溫[7]。每次開機前檢查冷卻油油位及運行過程中油位，以便及時加注，確保油路氣路連接處緊固。在散熱片上方安置大功率風(fēng)扇為冷卻油降溫，并且適時清潔散熱片以確保散熱效果。此外，需定期清潔機器和環(huán)境，以免灰塵過多，定期更換空氣過濾器。日常維護(hù)時仔細(xì)觀察空壓機各零部件是否松動，齒輪運動是否有間隙，機器底部是否有碎屑，定期觀察風(fēng)葉片破損情況以便及時更換等。機器運行聲音是否平穩(wěn)，有無異常響聲，保證安全閥處于正常工作狀態(tài)[8]。

2.2 儲氣罐的質(zhì)量控制

經(jīng)壓縮機壓縮后，高溫高壓的壓縮空氣進(jìn)入儲氣罐暫存，儲氣罐作為平穩(wěn)氣體壓力裝置，可驅(qū)動空壓機的間歇性運行，初步除水減小干燥機負(fù)荷。罐中氣體流速降低，冷卻后[9]部分油、水(可去除13%左右水分，減輕干燥機負(fù)擔(dān))、塵埃沉降經(jīng)罐底排污閥排出[10]。定期檢查調(diào)節(jié)排污閥開合大小，防止開合過大或過小影響正常運行[8]。儲氣罐受高壓空氣沖擊，外加空壓機間歇性送氣，儲氣罐管路會引發(fā)機械振動，所以管路安裝一定要嚴(yán)格按照要求進(jìn)行[11]。為了防止儲氣罐生銹導(dǎo)致壓縮空氣中含有鐵銹顆粒，要對內(nèi)部做防腐處理，最好采用不銹鋼材質(zhì)[12]。此外，儲氣罐工作壓力要嚴(yán)格控制，以確保安全。嚴(yán)格依照規(guī)范進(jìn)行維修維護(hù)，定期觀察記錄儲氣罐內(nèi)壓縮空氣壓力，及時發(fā)現(xiàn)解決問題。

2.3 干燥機的質(zhì)量控制

壓縮空氣中含有水分會損壞呼吸機或氣動工具中的精密零部件，影響患者的治療，且在低溫下壓縮空氣中水蒸氣遇冷液化，氧化輸送管道，有利于細(xì)菌的生存和繁殖，污染管道，所以應(yīng)對壓縮空氣干燥后再進(jìn)入下一環(huán)節(jié)[4]。壓縮空氣的干燥程度一般用露點、相對濕度及絕對濕度表示，露點又分為大氣露點和壓力露點[13]。

壓縮空氣干燥機有冷凍式干燥機[14]和吸附式干燥機[3]兩種。冷凍式干燥機通過氣體低溫管線將壓縮空氣溫度迅速降低，低于壓力露點以便水蒸氣液化，再經(jīng)氣液分離器將液態(tài)水分離，得到干燥的空氣，具有工作穩(wěn)定，能耗低，成本低的優(yōu)點。冷干機壓力露點為2～10 ℃，但是在低流速(一般是正常流速的20%)的時候，氣液分離器中的液態(tài)水無法及時排出重新變回氣態(tài)[15]。當(dāng)冷干機老化后制冷劑(氟利昂)可能會泄漏到壓縮空氣中，所以在使用一定年限后應(yīng)當(dāng)進(jìn)行更換。吸附式干燥機利用吸附劑(三氧化二鋁)吸附空氣中的水分達(dá)到氣體干燥的目的，露點可達(dá)到-40 ℃。吸干機成本較高，能耗較大，需頻繁更換干燥劑。雖然壓縮空氣溫度越低，飽和空氣中含水量越低，但并不是露點越低越好，因為溫度＜0 ℃時液化成的液態(tài)水會凝固成冰而堵塞管道，且患者也不能吸入太干燥的空氣，所以呼吸機后級需另有加濕裝置[16]。此外，吸干機的吸附粒子相互摩擦后產(chǎn)生的粉塵進(jìn)入換向閥后會損壞閥門，需加裝過濾器預(yù)防[9]。如壓縮空氣氣體含水量達(dá)標(biāo)，最好吸干機和冷干機配合使用[17]。但具體還應(yīng)視情況而定，如選擇的是冷干機，定期測量冷干機出入口的氣體壓力露點，統(tǒng)一換算成大氣露點。長時間使用后統(tǒng)計觀察冷干機在一年不同環(huán)境溫度下的壓縮空氣干燥程度，借助含水量是否符合標(biāo)準(zhǔn)可及時發(fā)現(xiàn)問題并做預(yù)防性維修。孫全江等[13]統(tǒng)計觀察后發(fā)現(xiàn)，大氣溫度＞0 ℃時，冷干機可正常工作，保證壓縮空氣干燥程度；大氣溫度＜-5 ℃，低于冷干機出口的壓縮空氣露點，壓縮空氣在冷干機出口遇冷液態(tài)并固化成冰，積累到一定程度后會堵塞管道[18]。鑒于此，應(yīng)盡量降低冷干機出口的壓縮空氣露點，使之低于極端天氣溫度，確保在極端溫度天氣下壓縮空氣中水蒸氣也不會析出液態(tài)水。

2.4 空氣過濾系統(tǒng)及減壓裝置

按壓縮空氣質(zhì)量要求，除去油、水外，還有NO、NO2、CO、CO2、SO2和顆粒物等需要用過濾裝置去除。應(yīng)設(shè)置兩級以上過濾精度≥1 μm、過濾效率＞99%的過濾器，而且末級應(yīng)設(shè)置細(xì)菌過濾器防止花粉、孢子等致敏源影響體弱患者。源于終端呼吸機、麻醉機等要求壓縮空氣壓力為0.4～0.5 Mpa，而空氣壓縮機工作壓力為0.6～0.8 MPa，因此要在空氣供應(yīng)源末端安裝減壓裝置。為了防止油污、粉塵等損壞減壓閥，過濾裝置應(yīng)安裝在減壓裝置的前端。減壓閥應(yīng)備有兩套，而每套減壓閥配置隔離閥，以便維修時仍能保證連續(xù)性供氣。

2.5 相應(yīng)管路系統(tǒng)

壓縮空氣的管路系統(tǒng)包含氣體管道、閥門、終端等。銅因具有耐高溫、抗腐蝕、抗病菌且施工容易、易焊接等優(yōu)點被國際公認(rèn)為醫(yī)用氣體管材安全材料。鑒于國內(nèi)醫(yī)用氣體現(xiàn)狀，《醫(yī)用氣體工程技術(shù)規(guī)范》規(guī)定管道材料均應(yīng)使用脫脂后的無縫紫銅管或無縫不銹鋼管，管材材質(zhì)性能及焊接方式應(yīng)嚴(yán)格按相關(guān)要求。

當(dāng)前，國內(nèi)尚無醫(yī)用不銹鋼管材的標(biāo)準(zhǔn)，考慮到壓縮空氣的用途，管道應(yīng)用食品級不銹鋼管。不銹鋼管焊接時，應(yīng)在管材內(nèi)部使用惰性氣體保護(hù)，如無惰性氣體保護(hù)會在焊接處出現(xiàn)嚴(yán)重碳化。安放壓縮空氣管道的環(huán)境溫度也應(yīng)比管道內(nèi)氣體露點溫度高5 ℃以上，冬季寒冷氣候下應(yīng)對管道安裝保溫處理，可避免因寒冷管道內(nèi)壓縮空氣中水蒸氣析出成冰，不斷積累堵塞管道[19-20]。

此外，生命支持區(qū)域的每間手術(shù)室或重癥監(jiān)護(hù)室監(jiān)護(hù)區(qū)域外的每種醫(yī)用氣體管道上都應(yīng)設(shè)區(qū)域閥門，區(qū)域閥門的主要功能是防火，還可以在某區(qū)域需維修時不影響其他區(qū)域用氣，還應(yīng)安裝壓力表，在壓力過高或過低時報警。最終氣體輸送終端安裝應(yīng)注意有防錯接和帶氣維修功能。鑒于醫(yī)院氣體使用種類較多，用途不一，相應(yīng)的氣體管道和附件也類型多樣，為了便于區(qū)分和便于維修維護(hù)，應(yīng)針對不同的氣體依據(jù)《醫(yī)用氣體工程技術(shù)規(guī)范》制作不同的耐久、清晰及可識別的顏色標(biāo)識。

3 結(jié)論

壓縮空氣系統(tǒng)在醫(yī)院發(fā)揮著重要的作用，整套系統(tǒng)包含機械能、力學(xué)、熱能、材料力學(xué)等方面的內(nèi)容，具有醫(yī)療的特殊性。日常工作中應(yīng)嚴(yán)格做好質(zhì)量控制，提前發(fā)現(xiàn)問題并做預(yù)防性維護(hù)[21]。無論具體根據(jù)實際情況如何維護(hù)保養(yǎng)，核心原則是預(yù)防為主，最大限度保證醫(yī)療安全質(zhì)量。

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