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              醫用管道工程

               

              醫療氣體管線供給系統是一個現代化醫院重要的且必不可少的組成部分,它包括醫用氧氣系統、負壓吸引系統、壓縮空氣系統、笑氣(N2O)、氮氣系統及二氧化碳系統和中心工作站等。通過醫療氣體中心管道系統工程的合理設計,使醫院能以較低的投資獲得一個功效強大的供氣系統,確保醫院的醫療系統高效運行。

              一、 醫用氣體的基本種類及用途

              1.醫用氣體的基本種類為醫用氧氣、負壓吸引、壓縮空氣、氮氣、笑氣(N2O)及二氧化碳等氣體。

              氧氣主要用于一般病人吸氧,危急病人吸氧(呼吸機)及用于藥物的霧化等;

              負壓吸引主要吸痰、膿及血液之用;

              壓縮空氣用于口腔設備及作為呼吸機動力(混合氣體用);

              氮氣作為手術氣動工具的動力;

              笑氣(N2O)用作為手術時的麻醉氣體。

              二氧化碳氣用于腹腔充氣及試驗室培養細菌。

              二、 醫用氣體管道系統及中心工作站(氣源)的設置

                   醫用氣體管道系統是指醫療用的氧氣,負壓吸引、壓縮空氣、笑氣、氮氣、二氧化碳等氣體的集中供給、排放和配管系統。

              醫用氣體設置的區域為病房、手術室、監護病房(1CU)、搶救室、急診、觀察室、高壓氧倉、婦科人流室、口腔科等醫療場所。為保證醫療供氣系統穩定、連續地供氣,采用集中管理的中央配管系統設置中心工作站(包括供氧站、真空泵房、空壓機站等),通過管道連接醫院每個氣體終端。

              2.中心供氧系統

              2.1醫院中心供氧系統由中心供氧站、管道、閥門及終端送氧插頭等組成。氧氣氣源集中在中心供氧站,氣源氧氣通過減壓裝置和管道輸送到手術室、搶救室、治療室和各個病房的終端處,供醫療使用。

              2.2中心供氧站

              中心供氧站供氧方式有:氧氣瓶組供氧、液氧供氧和液氧與氣瓶組聯合供氧及制氧機供氧。

              氧氣瓶組供氧由高壓氧氣瓶、匯流排、減壓裝置、管道及報警裝置組成。氧氣瓶組供氧匯流排,必須設兩組(或多組)交替供氧,采用自動或手動切換。氧氣瓶可由散裝或箱式瓶組供給。采用匯流排氣瓶組時氣瓶總數不得超過20瓶。瓶裝匯流排間地坪應與運輸工具高度相適應,一般宜高出室外地坪600mm以上。箱式瓶組應有防止發生火花的軌導吊車。

              液氧供氧由液氧罐、汽化器、減壓裝置、管道及報警裝置等組成。大于500L的液氧罐應放在室外,室外液氧罐與辦公室、病房、公共場所及繁華道路的距離應大于7.5m。液氧罐周圍5m范圍內不應有可燃物和設置瀝青路面。

              中心制氧機供氧系統由PSA制氧機、高效能空氣壓縮機、冷卻干燥過濾系統及細菌過濾器、氧氣濃度顯示儀等組成。PSA制氧機采用PSAPressure Swing Adsorption)先進技術,利用分子篩壓力轉換吸附方式,清除空氣中的氮氣和其它物質,以高純度(93%±3)的氧氣供醫療使用(見附圖)。

              氣體儲存量的計算是由日用氣量及氣體容器更換的時間(或氣體充填周期)來決定的。氣體容器更換時間與醫院的性質和管理方法有關,一般為3~7天。

                      2.3中心供氧系統

              1)中壓輸送中心供氧站:0.8~1.0 MPa氧氣經過二級減壓后,以0.3~0.5MPa(可調)送至各醫療用氧氣終端。根據病區的要求,可調節末端壓力值,同時中壓輸送氣體,相對管經較細。 

              2)低壓輸送中心供氧站:0.5~0.6 MPa氧氣經過氣體閥箱(包括氣體壓力表、氣體壓力接觸器、氣體壓力傳感器及報警控制系統)0.2~0.4 MPa供至各醫療用氧氣終端。 

                      2.4中心供氧系統技術要求

              為保證系統正常供氧,應有供氧欠壓報警裝置。當供氧系統壓力低于報警壓力時,應有聲、光同時報警;

              聲報警要求在55db(A)噪聲環境下,在距1.5m范圍內可以聽到;氧氣管道須有可靠接地,接地電阻小于100Ω。

              凡是用氧氣的管道、管件、儀表、閥門和其他一切接觸氧氣的附件都必須事先進行脫脂,脫脂后管道用不含油氣體吹干。

                  3.負壓吸引系統

                       3.1負壓吸引系統由中心吸引站、吸引管道、負壓吸引終端等組成。吸引系統的負壓源是中心吸引站的真空泵機組,通過真空泵機組的抽吸使吸引系統管路達到所需負壓值,在手術室、搶救室、治療室和各個病房的終端處產生吸力,提供醫療使用。

                   3.2中心吸引站

              中心吸引站有真空泵、細菌過濾器、控制柜、污物接收器、真空緩沖罐(負壓罐)組成。真空泵必須有備用,并能自動切換。

              一般醫用真空泵有往復式真空泵、液環(水環)式真空泵、油潤滑滑片式真空泵。

              l        往復式真空泵:價廉、耐用,但占地大、噪聲大、需用冷卻水,排氣管必須裝消聲器;

              l        液環式真空泵:體積小、噪聲小,但需用補充循環水。系統需設水分離器,地面必須有排水槽。

              l         油潤滑滑片式真空泵:具有空氣冷卻、低噪音、震動少的優點。內部單向閥保護吸引系統不被污染,油霧分離器保護環境和減少油的損失。由于該設備是空氣冷卻,設備機房必須要有良好的通風。

              負壓吸引系統附屬設備:

              l        雙重細菌過濾器:防止真空泵及真空罐被污染。

              l        不中斷氣流可替換過濾器:2個可交替使用的微粒過濾器。

              l        污物接收器:收集污染的及液體,保護真空系統正常運轉,不中斷氣流可清理污染物。

              l        真空緩沖罐:防止真空泵頻繁起動。

              3.3負壓吸引系統技術要求

              吸引系統負壓在大氣環境下不高于0.02MPa150mmHg),不低于0.07MPa525mmHg),并能在該范圍內任意調節。

              醫院各病區及各手術室應裝有精度不低于1.5級的真空表。

              傳染病房與一般病房若共用一套吸引系統時,則傳染病房系統應設置真空罐及過濾器與之隔離。

              中心吸引站應有報警裝置,當負壓值高于0.019MPa140mmHg)或低于0.073 MPa550mmHg)時,在55db(A)噪音環境下,在1.5m范圍內應聽到聲報警和看到紅色的光報警。

              吸引系統排氣口所排出的空氣,每立方米細菌數量不得超過500個。

              中心吸引站室內噪音不超過80db(A),室外不超過60 db(A)。

              吸引系統應有可靠的接地裝置,接地電阻應小于10Ω。

                     4.醫用空氣系統(壓縮空氣系統)

              4.1醫用壓縮空氣,經壓縮空氣機房輸送至各醫療部門終端供使用。

              4.2壓縮空氣站

              壓縮空氣站由空壓機、儲氣罐、空氣干燥器、三級過濾器及控制柜等組成。

              儲氣罐:防止空壓機頻繁啟動。

              干燥器:空氣干燥,使空氣的壓力露點為+5,即使低溫環境也不至于空氣出現水珠。

              過濾器:滿足醫療氣體使用標準。

              4.3所輸送的壓縮空氣應無菌、干燥、無油。吸入氣體為室外清潔空氣,吸氣口必須遠離各類污氣排放口。

              5.其它醫用氣體(N2O、CO2、N2)系統

              5.1其它醫用氣體(N2O、CO2、N2)由氣源站,經雙路匯流排減壓后,供至醫用終端。

              5.2氣源站

              由于N2O、CO2、N2用氣量較小,氣源可以是鋼瓶供應。

              氣源站由鋼瓶氣體及匯流排組成,鋼瓶氣體二組,一用一備。

              小型氣源站位置可靠近用氣點,如手術間技術夾層等處,房間應有通風。

              三、 醫用氣體常用參數

              1氧氣:單咀計算流量為5 l/min,呼吸機計算流量為10~20 l/min,氧氣終端壓力為0.2~0.4MPa。

              同時使用系數:整個病房為0.2-0.4,水平干管為0.4-0.5,每間病房支管為1.0。

              負壓吸引:單咀計算流量為0.25 l/s,手術臺負壓吸引流量為0.75~1.0 l/s,吸引壓力為-300mmHg~-600mmHg。

              同時使用系數:整個病房為0.2~0.3,水平干管為0.3~0.4,每間病房支管為1.0。

              壓縮空氣:單咀計算流量為20~100 l/min,壓力為0.4~0.5 MPa。

              一氧化二氮:單咀計算流量為≤30 l/min,壓力≤0.4MPa。

              氮氣:單咀計算流量為10 l/min,壓力為0.8~0.9MPa。

              二氧化碳:單咀計算流量為≤10 l/min,壓力為0.4~0.5MPa。

              2常用氣體管徑的選用

              氧氣管徑的計算式:

              式中:d=0.0188Q /v

                    d —— 管道內徑(m

              v —— 氣體流速(m/s

              Q —— 氣體在工作狀態下的實際體積流量(m3/h

              Q=Q2(273+T)/273(10P) m3/h

              Q2—— 自由狀態下體積流量(m3/h

              t —— 氣體工作狀態時溫度

              p —— 氣體工作狀態時的絕對壓力(MPa

              氧氣管道中流速最大不應超過下表中數值:

               

              氧氣工作壓力

              MPa

               

              0~0.1

               

              0.1~0.3

               

              0.3~0.6

               

              0.6~1.6

               

              1.6~3.5

               

              >10

               

              氧氣最大流速

              m/s

               

              20以下

               

              15

               

              12

               

              10

               

              8

               

              4

              真空管道管徑:

              由于負壓管道不易方便精確計算,可參考下表經驗數據選?。?/span>

              吸引管道管徑估算表

               

              管徑

              mm

               

              15

               

              20

               

              25

               

              32

               

              40

               

              50

               

              吸引嘴數

              (個)

               

              12

               

              21

               

              24

               

              62

               

              84

               

              140

              注:表中已考慮了同時使用系數,設計時可根據吸引嘴數直接由表中查出管徑,不必再打折扣。但當機房離使用處太遠時,應適當放大管徑。

              3病房內管道敷設方法

              醫用氣體在醫院病房內的布置大致可分為:垂直總管輸送、水平干管分送和水平總管輸送,垂直干管分送二種。垂直總管輸送,水平干管分送其優點為可在水平干管上裝二次減壓箱或氣體閥箱,使供氣充足、末端壓力穩定??蔀槊繉幼o士站醫務人員提供供氣系統正常的運轉情況或供氣壓力超限,危險報警的監護信號;維修方便、影響面?。河捎谥行墓ぷ髡灸┒搜b置都設了維修開關,整個系統不停氣就可進行維修。但初期投資費用略高。

              水平總管垂直分送系統初期投資省,但不能分層管理、維修,影響面大。在病室內,氣體管道可明管安裝,外敷活絡槽板,槽板中心高度1.45m,病床氣源終端與電源,專用接地、呼叫及通訊聯絡、照明等集中組合于床頭,方便使用。手術室、搶救室氣源終端采用懸掛和墻面相結合布置。氣體垂直總管可布置在管道井內(不允許與供電線路敷設在同一管井內),水平管道可布置在活絡吊平頂內。

              4管材選用及連接

              管材:

              *氧氣管道材料為不銹鋼管、脫氧紫銅管(簡稱銅管)。

              *吸引管道材料可采用鍍鋅鋼管。要求高的在病房內的支管可采用銅管或不銹

                        鋼管。

              *壓縮空氣管道材料可采用鍍鋅鋼管。要求高的在病房內的支管可采用銅管

                         或不銹鋼管。

              *氮氣、笑氣、二氧化碳氣管道材料為不銹鋼管或銅管。

              連接:

              鍍鋅鋼管采用螺紋連接,采用聚四氟乙烯填料。

              不銹鋼管采用氬孤焊、焊接連接。

              銅管采用釬焊連接;釬料(焊料)可采用低銀焊料或銅磷釬焊料。

              麻醉廢氣回收排放裝置應用及發展技術

              作者:夏月、吳天明 

              關鍵詞:     麻醉廢氣回收排放裝置、笑氣排放系統、麻醉廢氣排放系統、麻醉氣體排放系統、AGSS

              主要內容:   麻醉氣體的來源、麻醉氣體在手術室的應用、麻醉氣體物理特性、我國麻醉氣排放現狀、麻醉廢氣的危害、麻醉氣體排放的發展及技術

               

               氧化亞氮(笑氣)來源于實驗室

              氧化亞氮(nitrous oxide, N2O)俗稱笑氣,1772年由英國化學家Joesph Priestley合成,1798 Humphry Davy確定其化學性質,并在自己吸入氧化亞氮后親身體驗到能夠緩解牙痛而明確了它具有鎮痛的特性。自18451 Horace Walls在哈佛大學正式將氧化亞氮用于臨床麻醉至今,氧化亞氮成為應用時間最長的吸入性麻醉氣體?,F在在國際性麻醉學術會議上,經??梢月牭絻煞N截然不同的觀點。一種觀點認為,由于氧化亞氮的無刺激性和可燃性、毒性相對較小、誘導和蘇醒比較快并具有鎮痛作用,臨床麻醉中可以繼續廣泛使用氧化亞氮。另一種觀點認為,氧化亞氮存在著一些問題,應該積極尋找新的吸入性麻醉氣體如氙氣 Xenon 以替代氧化亞氮。 

              氧化亞氮(笑氣)在手術室中的應用

              1、麻醉和鎮痛:氧化亞氮由于具有鎮痛作用,曾被單獨地用于拔牙、大換藥、膿腫切開和某些手術

              2、分娩鎮痛   1933Minnitt醫師發明了氧化亞氮和空氣混合并輸出的裝置,使用這種裝置并不能使病人達到麻醉,卻能夠緩解病人的疼痛,助產士即將此種裝置用于分娩鎮痛。

               氧化亞氮的理化特性

              氧化亞氮是一種無色、微帶甜味、無燃燒性、無刺激性的氣體,相對分子質量為44.02,熔點-91,沸點-88.5,比重1.97,蒸汽密度1.53。常溫下化學性質穩定,與鈉石灰、金屬和橡膠等均不發生反應,易溶于乙醇、油和醚中。氧化亞氮與氧氣或可燃性麻醉藥物混合有助燃性。

               麻醉廢氣對人體健康的影響

              1.     心理行為的影響 對吸入0.001MAC麻醉藥物是否會使麻醉醫師達到輕度麻醉作用,包括聽力、記憶力、理解力、讀數字能力及操作技能等心理行為的影響。

              2.      致癌性 1968Bruce等對ASA成員的死亡原因作了回顧性調查,提示女性成員死于淋巴腫瘤者較多,由此對長期暴露于微量麻醉廢氣的致癌問題得到普遍關注。

              3.     對生育功能的影響

                麻醉廢氣污染引起手術室女性工作人員的生育功能影響,可能是最關注的問題,但爭論最大,也難以得到確切可信的證實資料。孕期婦女長期暴露于微量麻醉廢氣中,是否導致自發性流產率增加、嬰兒畸形率增高或非自愿性不孕率增高,至今仍不明確。

               

               目前我國麻醉廢氣排放現狀

              目前我國有少數醫院的手術室已裝備了麻醉廢氣排除系統,但大多數的手術室連麻醉機廢氣排放的簡單措施都未得到落實,國內對麻醉廢氣污染的重視以及具備的排污設備遠遠落后于國外發達國家。而推銷氧化亞氮吸入裝置的廠商僅考慮營銷利益,沒有介紹使用氧化亞氮時廢氣排除的重要性,因此在我國婦產科應用氧化亞氮時多沒有廢氣排除系統,這是十分有害的。因此,工程師在設計手術室時選用有效的麻醉氣體排放裝置是十分重要的。 

               醉麻廢氣回收排放裝置的發展及技術

              一、第一代麻醉氣體回收排放裝置——負壓式麻醉氣排放技術

              第一代麻醉氣體回收排放裝置又叫負壓式麻醉氣體排放,最早起源于英國,至今已有一百多年歷史,而我國麻醉氣體排放系統剛剛開始建立。低壓大流量負壓泵排放裝置會受到手術室投入使用量變化、泵的啟動停止過程中的變化而不是很穩定,影響使用安全性,因此在設計應引起重視。如負壓壓力過高,從麻醉機出來的麻醉混合氣體進不了病人的口中,而直接從排放導管排到室外,同時還可能給病人帶來危險;如負壓壓力過低,則動力不足,患者呼出的廢氣排放不出去。

              該系統的基本配置有:氣體終端、管路系統、真空負壓泵 、可自動切換控制電路、廢氣收集罐、過濾器六部分組成。

              1、  氣體終端的選用要求

              終端是麻醉氣體排放系統的第一個環節,在選用氣體終端時一定要選用標準的端口,排放氣體終端口徑應大于φ30mm以上。這樣以有利于實現低壓大流量的廢氣排放。通常終端有絲口和快插式二種。目前國產端口均偏小,不符合排放標準,有些醫院還選用普通負壓吸引終端替代排放,這樣做是十分危險的。

              2、  管路系統選用要求

              麻醉氣體排放的管路材質要求應根據麻醉氣體的物理特性來定,一般管路系統可以選用優質的PVC管、銅管、鍍鋅鋼管為宜。管路口徑為φ15mm,壁厚大于1mm,管內負壓流量為510mmHg;管路系統的設計應防止廢氣管曲折,否則可致呼氣阻力增高,呼吸做功增加,而干擾麻醉通氣系統中的氣流模式,導致PaCO2升高。廢氣處理管內氣流阻力不應大于0.049kPa(0.5cmH2O);警惕緊靠患者側廢氣處理管的受阻意外,一旦發生而未能發現,可導致肺內壓力增高,甚至心跳停止意外。

              3、  真空負壓泵設備選擇要求:

              真空負壓泵是負壓式麻醉氣體排放系統的核心部分,根據負壓泵的不同安裝方式可以分為二大類:第一類是單體式負壓泵,一般能供1~3間手術室排放,負壓泵應選用性能穩定的低壓大流量式,單體式負壓泵排放量應選用180L/min。第二類是聯體式負壓泵,又叫集中式排放泵,即把所有手術室的負壓力動力集中到一塊兒進行排放。聯體式負壓泵排放量的選擇應根據手術室的多少選擇不同型號的排放量氣泵。

              國產負壓泵性能穩定的較少,大都返修率較高,容易出現燒泵現象,考慮到手術的安全性,工程師應選用質量好品牌好的廠家,我國常用的進口品牌如有:英國攀龍、美國必康美得、德國納西姆、韓國沃伏等。 

              4、  自動切換電路控制系統

              自動切換電路控制系統是麻醉氣體排放系統的控制部分,在選用上功能要求就應注意具備,手動切換及自動換切功能、緊及停止功能、配備自動供電功能。關于啟停按鈕、過壓及欠壓報警應設于手術室情報面板上。方便醫護人員操作。當手術完畢及時關閉麻醉廢氣排放開關,由于麻醉廢氣排放系統是負壓設備,長時間開泵不僅消耗電能, 還會縮短泵機的使用壽命。

              5、  廢氣收集罐

               廢氣收集罐應有重量輕、安裝維修方便、操作簡單等。一般國產的      壓力罐均能勝任。氣罐的大小應根據實際情況而定。

              6、  過濾器

              管路中應設空氣過濾器,過濾效率應為99.999%,一般半年更換一次。  同時管路末端排氣口的設計應與風向相順,防止氣流倒灌;排氣口應安裝鋼絲慮網,防止灰塵、昆蟲等進入廢氣處理管道內而造成阻塞

                 第二代麻醉氣體回收排放裝置——正壓式麻醉氣排放技術

              第二代麻醉氣體回收排放裝置,即正壓式麻醉氣排放技術又稱射流式排放技術,射流式麻醉氣體排放,最早發明來之歐洲的斯洛文尼亞首都大學,之后來由MEDICOP公司生產并注冊了國際專利權。

              射流式麻醉氣體排放技術根據病人情況調節好后就不會變化,因為各個手術室是獨立的不受其他手術室的和系統的干擾,這是一種比較穩定、比較理想、比較安全的廢氣回收排放技術,而且造價成本也比負壓式排系統低。因此被世界各國的醫護人員所青睞。

              由于該技術的超前先進性,德國最大的醫療器械制作公司derge公司、法國的libent公司也開始研發制造。

              射流式麻醉氣體回收排放技術的基本配制:射流式排放裝置、管路系統、正壓動力源三部分組成。

              1、 射流式排放裝置

              手術室的麻醉廢氣通過該裝置排放至室外。該裝置的基本原理是通過手術室的正壓及壓縮空氣的正壓而形成的負壓區把廢氣帶走實現的。圖為:medicop公司的麻醉氣體排放裝置。

              2、 管路系統

              射流式管路系統同負壓式管路系統。

              3、 正壓動力源

              正壓動力源是由手術室的壓縮空氣提供的。一般手術室都配備壓縮空氣因此可以共用。有壓縮空氣的技術要求:壓力控制在0.5Mpa、管徑口徑為φ4mm。

              4、過濾器

              管路中應設空氣過濾器,過濾效率應為99.999%,一般半年更換一次。同時管路末端排氣口的設計應與風向相順,防止氣流倒灌;排氣口應安裝鋼絲慮網,防止灰塵、昆蟲等進入廢氣處理管道內而造成阻塞。

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