手術室層流潔凈系統簡介及典型故障分析

肖云飛

（德陽市人民醫院（醫工信息部），四川 德陽 618000）

1 背景

層流潔凈系統是保證手術順利開展的重要因素之一，空氣細菌數越低，感染發生概率就越低，手術成功率也就越大。為了更好地提高醫療服務質量，如何提高層流系統的使用效率，需要從結構與原理上認識層流系統，了解其故障情況，做好日常維護工作，方能提高醫院醫療服務質量。

2 層流簡介

向同一方向勻速度輸送的氣流，通過初、中、高效空氣過濾器，以潔凈氣流呈流線狀的方式進入潔凈手術室內，并且進入室內的氣流會從高潔凈度區域流向低潔凈度區域，并且潔凈室內的塵埃顆粒、病原微生物會隨氣流方向排除，不會在室內擴散的現象稱為層流。一般手術室的潔凈氣體從天花板正上方垂直吹送，層流的回風口設計在墻壁四角，塵粒和病毒源隨風排除手術外，一般回風口四周污染較嚴重。

3 層流系統制冷原理

壓縮機將冷媒壓縮為高溫高壓的氣態，通過金屬導管送至冷凝器進行散熱冷卻，經冷卻后冷媒變成中溫高壓的液態，然后進入干燥瓶進行過濾與去濕，因為冷媒與水蒸氣的分子結構不同，所以干燥過濾器只吸收冷媒里的水蒸氣。而變成中溫液態的冷媒經過膨脹節流閥的節流和降壓后，又變成低溫低壓的氣液混合體（液體多），然后再經過蒸發器來吸收空氣中的熱量而汽化，又變成氣態。氣態的冷媒再通過金屬導管回到壓縮機內。由以上敘述的流程成為空調系統的一個制冷周期，如此循環，便實現了制冷。而制熱的時候，有一個四通閥使氟利昂在冷凝器與蒸發器的流動方向與制冷時相反，所以制熱的時候室外吹的是冷風，室內機吹的是熱風。

層流系統的制冷是在空調系統制冷的基礎上外加一套水冷循環系統來提高空調系統里冷媒與空氣的熱交換效率。經過冷凍處理后的水流進入蒸發器后，又被冷凍水泵加壓經冷凍管道送到翅片盤中流動，與其和空氣充分接觸，提高蒸發器內的冷媒吸熱汽化的效率，并且迅速與空氣進行熱交換，從而降低送風溫度。冷凍水流經吸熱后溫度升高，再由此返回冷水機組內，由此形成了一個冷凍水循環。制冷原理如圖1 所示。

4 層流系統結構

層流系統的核心組件是組合式空調機組，常規配置由混風段、風機段、初中效段、勻流段、冷熱段、加濕段以及出風段等組成。按照相應的功能來劃分，歸納大致為四個系統部分。

（1）冷熱源系統。此系統為室外機組，整個室外機組包含冷熱源、送風機組、溫濕度傳感器等部件，而送風機組和空氣凈化系統常在一個空氣箱內。溫濕度調節主要由冷熱源系統完成，例如，控制送風溫度、送風濕度、回風溫度、回風濕度等。根據手術室術間實際的需要，設置符合需求的參數即可運行。

（2）送風系統。它完成了整個層流潔凈系統的空氣循環，送風與回風的傳輸管道稱為風道，凈化風道在手術室的天花板、四周與室外機組的空氣箱相連接。新風與循環風組成的風稱為送風，送風量是由風道內部的調節閥、電動雙位定風量裝置以及新風機組的轉速，來操控著整個系統的送風量。風道外壁常包裹著保溫棉，支撐著對整個系統的能量傳輸。

（3）空氣凈化系統。它是由一些氣體過濾裝置組成，它們嵌在風道中，一般是由三級過濾器構成。分別為初、中、高效過濾器，它們對空氣進行三次凈化，過濾掉空氣中的灰塵顆粒、浮游微粒、細菌等有害氣體。初、中效過濾器通常安裝在室外空氣箱內，而高效過濾器安裝在手術間天花板上的進風口處，而回風過濾器安裝在墻壁底部四周。過濾裝置功效如表1。

表1

（4）控制系統。一般是兩塊PLC 控制裝置的集成電路面板。一塊控冷熱源控制系統，另一塊是手術室情報面板（空調控制系統）。控制系統是手術室凈化系統的中樞神經，如果此裝置不能正常運轉，層流系統就無法得到正確的指令，會導致整個系統的紊亂或者癱瘓。層流系統結構原理如圖2。

圖2

5 層流潔凈系統設置

現代的層流凈化手術室密封性非常高，在密閉性強的情況下，使室內擁有合適的溫度、濕度就顯得特別重要。每間手術室的層流控制系統要進行合適的優化調整、規章管理，其中就包含擁有獨立以及備用的控制電源、空氣的溫濕度、送風量等。根據《醫院潔凈手術部建筑技術規范》（GB50333-2013），手術室內溫度控制在22～25℃，濕度在35%～60%，這也是人體感覺最舒適的環境。25 ～60℃為大多數病毒的存活溫度，所以合適調整的室溫也可以直接有效地阻止病毒細菌的存活。

6 層流潔凈系統維護

手術室層流潔凈系統里包含非常多溫濕度的傳感器，按照測量方式分類可為電阻式、電感式、電容式等，是一套精密的電器系統。日常的維護保養不僅可以有效地降低設備的故障率，并且可以延長整個系統使用的生命周期。為保證設備性能穩定，需做好保養工作，指派專人熟練操作此系統，定期巡查機房情況，按照設備使用時出現的故障表現，實施相應的維護保養工作。最好在手術室使用的前1 小時，提前開啟凈化空調系統，使用時要定時檢查機組運行狀況，查看控制柜報警燈狀態，查看每日歷史報警記錄，清潔機房衛生，以及對機組運行狀況進行數據記錄，及時報告機組異常情況。

7 層流潔凈系統常見故障

層流潔凈系統使用中，即使對其進行定期維護保養，也難于會預見一些故障，對于目前我院預見的一些典型的故障情況做以下幾點介紹，以幫助及時修復。

（1）溫度控制效果過差。各個管道的腐蝕老化及保溫棉的失效，導冷媒丟失和能量損失過大。管道的腐蝕導致缺少空調冷媒，導致制冷效率偏低，壓縮機在長時間內功率提高，會嚴重損壞壓縮機。為此工程師需要經常對室外的層流機組進行維護保養，尤其是在冷熱溫度變化較大的季節，需要及時補充冷媒,修復更換保溫棉。

（2）溫濕度完全無法控制。一些情況為送風風機未啟動，查看風機是否故障或送風機的繼電器是否工作。可觀察控制柜內部送風機的繼電器的燈光，測量風機是否有380V 的輸入電壓，來考慮繼電器與風機的故障。

（3）濕度無法精準控制。層流系統的溫濕度管理裝置安裝在風道的集裝空氣箱之間，北部地區的冬季相對干燥，一般配備加濕器裝置。手術室層流凈化中，通常是電加熱器加熱并且同時除濕。而一些水質較硬（水中的鹽類物質含量偏高，即鈣鹽與鎂鹽的含量偏高）的地方，應定時清除加濕罐中的水垢，例如，每月清理1 次。電極式除濕器在長時間使用后，電極表面會被水垢包裹，影響電極片與水的接觸性，導致電極之間的阻值過大，影響加濕效果。保養時，可用弱酸性液體浸泡電極片除垢。

（4）送風溫度過高。觀察是進風口濾網是否堵塞，濾網堵塞會導致新風不足，換氣次數、壓差減小，溫度傳感器無法及時準確地反饋信號，因此，需要每天清潔層流機組房間的地面衛生，還需要定期更換濾網，根據醫院的使用情況，考慮初效過濾器一般3 個月更換一次，中效過濾器一般6 個月更換一次，高效過濾器一般12個月更換一次。還要定期檢查回風口濾網。

（5）壓縮機報高壓。需要觀察水泵前后兩端壓力一般為0.4MPa。如低于0.3MPa，壓縮機就會加大制冷制熱的功率，會導致壓縮機內部壓力過大，就會報警，這時候就需要補充管道內水量。補充管道水時，需要排空水管內氣體。

（6）壓縮機過載。一般是室外冷熱源機組冷凝器金屬翅片集灰過多，無法正常散熱，導致壓縮機做功超載。需要用清洗液清洗散熱翅片，降低冷凝器溫度。

（7）出水溫度過低或過高。需要調節冷熱源系統的出水溫度進行設點觀察，溫度過低會導致導管內結冰，過高會導致損壞管道和保溫棉，影響熱交換效率。設點夏季溫度范圍大約在10 ～12℃，冬季大約在40 ～43℃。

（8）冷熱機組設置問題。一般大面積室內的冷熱源機組不止一臺，例如，擁有2臺冷熱源機組的層流系統，通常以U1、U2的字母表示機組，在使用時需要切換好機組出廠時的工作設置順序，一般是U1 為主，U2 為輔的制冷制熱。

（9）控制系統故障。室內控制面板與外機失去聯系，考慮信號控制板加載故障，需要斷開手術室情報面板電源復位，或者到室外機組控制柜進行系統復位操作。

8 結語

據醫院使用統計，99%以上手術的成功案例都離不開層流潔凈系統，專職使用人員掌握好其結構和原理，在使用中累積層流故障經驗，根據故障相關特性，做好日常維修工作，就能很好地提高層流潔凈系統的使用效能，從而減少手術感染風險。層流潔凈系統是手術室必不可少的一項重要工具，只有充分發揮好其作用，才能使醫院更好地發展醫療服務質量。