酒鋼醫(yī)院ICU及手術(shù)室溫濕度采集系統(tǒng)運行現(xiàn)狀及性能優(yōu)化

【摘 要】論文概述了酒鋼醫(yī)院新建ICU及手術(shù)室改造后的溫濕度采集系統(tǒng)現(xiàn)狀，通過運行出現(xiàn)的各種情況，查找并確定該系統(tǒng)當前的故障和安全隱患，進而分析這些問題產(chǎn)生的原因及危害，最后根據(jù)JCI中設(shè)施管理與安全的要求，對當前ICU及手術(shù)室溫濕度采集系統(tǒng)的維護和保養(yǎng)提出了相關(guān)要求和建議。

【關(guān)鍵詞】ICU、手術(shù)室；溫度；濕度；JCI溫濕度采集系統(tǒng)；性能優(yōu)化；維護和保養(yǎng)

手術(shù)室溫濕度直接影響患者的體溫調(diào)節(jié)、手術(shù)切口的感染率以及手術(shù)室內(nèi)設(shè)施的使用壽命，溫濕度采集系統(tǒng)的控制效果與醫(yī)療護理質(zhì)量密切相關(guān)。

一、手術(shù)室溫度的影響

手術(shù)室溫濕度對機體代謝有重要影響。手術(shù)室的溫度宜控制在22℃～25℃，濕度宜為50%～60%。這樣的溫濕度狀態(tài)可以使人的體溫相對穩(wěn)定，人體產(chǎn)熱和散熱保持動態(tài)平衡。環(huán)境溫度過高或過低會使機體的熱平衡受到破壞而處于溫度應(yīng)急狀態(tài)，一旦這種應(yīng)激超過機體的代謝能力時，就會引起機體一系列生理變化，導(dǎo)致疾病發(fā)生?？諝鉂穸扔绊懭梭w的蒸發(fā)散熱。在低溫環(huán)境下，濕度增高會阻礙蒸發(fā)散熱，引起人體代謝紊亂。適宜的溫濕度可以使處于進食和低基礎(chǔ)代謝率狀態(tài)的手術(shù)患者感到冷暖適宜，避免著涼感冒。空氣中溫濕度與細菌的存活時間也密切相關(guān)?？諝庵械娘w沫塵埃可攜帶細菌，帶菌的微粒能直接污染傷口，部分落到手術(shù)器械、消毒物品上的微粒會造成傷口的再次污染。手術(shù)室空氣的細菌含量與傷口感染關(guān)系非常密切。清潔傷口的致病菌來自傷口周圍空氣的68%。有研究表明，濕度在50%～60%時細菌死亡率最大。因此合理控制手術(shù)室的相對濕度可以減少空氣中的細菌含量。

二、手術(shù)室及ICU溫濕度采集系統(tǒng)現(xiàn)狀

手術(shù)室及ICU溫濕度采集系統(tǒng)主要由5部分組成：冷凝水循環(huán)系統(tǒng)，溫濕度采集系統(tǒng)，上位機監(jiān)控系統(tǒng)，新風系統(tǒng)，除濕加濕系統(tǒng)。下面重點介紹冷凝水循環(huán)系統(tǒng)、溫濕度采集系統(tǒng)和上位機監(jiān)控系統(tǒng)。

㈠冷凝水循環(huán)系統(tǒng)。冷凝水循環(huán)系統(tǒng)位于醫(yī)院手術(shù)室樓及ICU機房，該系統(tǒng)由6套離心式冷水機組、9臺冷凍水泵、7臺冷卻水泵、5個冷卻塔、2臺乙二醇循環(huán)泵、2臺板換、2個蓄冰槽、1臺集水器、配電柜及管道組成。6套冷水機組中5套采用水作為載冷劑，1套采用乙二醇作為載冷劑。與活塞式和螺桿式冷水機組相比，離心式冷水機組的優(yōu)缺點見表1。

離心式冷水機組主要由壓縮機、主電動機、蒸發(fā)器和冷凝器組成。工作原理是：電動機通過齒輪增速帶動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。從蒸發(fā)器出來的制冷劑蒸汽經(jīng)吸氣室進入葉輪，葉輪高速旋轉(zhuǎn)，其葉片驅(qū)動氣體運動并產(chǎn)生一定的離心力，將氣體自葉輪中心向外周拋出。氣體經(jīng)過這一運動，速度增大，壓力得以提高，這是作用在葉輪上的機械能轉(zhuǎn)化的結(jié)果。氣體離開葉輪進入擴壓器，由于擴壓器通道面積逐漸增大，又使氣體減速增壓，將動能轉(zhuǎn)化為壓力能。為了使制冷劑蒸汽繼續(xù)提高壓力，利用彎道和回流器再將氣體引入下一級葉輪并重復(fù)上述壓縮過程。被壓縮的制冷蒸汽從最后一級擴壓器流出后，又由媧室將蒸汽匯集起來，進而通過排氣管道輸送至冷凝器，這樣就完成了制冷劑蒸氣的壓縮。

㈡溫濕度采集系統(tǒng)。手術(shù)室及ICU溫濕度控制是正常運行的重要保障，且溫濕度硬件配置及外圍條件基本相近，通常溫濕度控制邏輯常規(guī)的做法是采集回風的溫濕度數(shù)據(jù)，采用PID控制空調(diào)機組冷熱源及加濕器的溫度輸出。PID控制是閉環(huán)控制系統(tǒng)的比例積分微分控制。PID是一種線性控制器，它根據(jù)給定值和實際輸出值構(gòu)成控制偏差，當控制量的目標值與檢測值之間存在誤差時，誤差小操作量就小，誤差越大操作量越大，故控制算法中含有偏差比例項，簡稱P動作。對具有自平衡的控制對象實行比例控制，最后其步階變化會留下一定的誤差，稱為穩(wěn)態(tài)誤差或偏移。時控制算法中含有誤差積分比例項，可消除穩(wěn)態(tài)誤差，簡稱I動作。偏差的增減反映在操作上，為了改善控制特征，所以使控制算法中含有偏差微分比例項，簡稱D動作，為一種預(yù)先動作。包含以上三種動作的控制算法即為PID控制。該控制面板由手術(shù)計時、當前時間、麻醉計時、電話廣播系統(tǒng)、醫(yī)療氣體報警、空調(diào)系統(tǒng)監(jiān)控等部分組成。其中空調(diào)系統(tǒng)監(jiān)控可以對溫濕度進行調(diào)節(jié)并在系統(tǒng)異常時發(fā)出警報。

㈢上位機監(jiān)控系統(tǒng)。上位機監(jiān)控系統(tǒng)采用工控組態(tài)軟件進行開發(fā)的，主要有三個優(yōu)勢：一是提高了系統(tǒng)的可靠性，專業(yè)組態(tài)軟件結(jié)合了大量用戶的使用經(jīng)驗；二是縮短了項目開發(fā)周期，避免了許多重復(fù)性工作，突出了系統(tǒng)集成的思想，開發(fā)人員著重于系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)，使項目容易維護，避免因開發(fā)人員變化導(dǎo)致項目癱瘓；三是消減了軟件成本，因為不需要單獨開發(fā)一套軟件。該系統(tǒng)提供工業(yè)標準數(shù)學(xué)模型庫和控制功能庫，組態(tài)模式靈活，可對測控信息的歷史記錄進行存儲、顯示、計算、分析、打印，界面操作靈活方便，數(shù)據(jù)處理安全可靠，滿足用戶所需的測控要求。還可以通過CNI（ControlNetworkInterface）與數(shù)據(jù)采集部分的硬件進行通訊，并通過TCP/IP，Ethernet與高層管理網(wǎng)互聯(lián)。該界面主要由當前手術(shù)室、溫濕度、運行溫度設(shè)定值選擇、值機溫度設(shè)定值、濕度設(shè)定值、機組值機及機組啟停、定時啟停及定時開機、冷熱閥開度、二級冷水閥開度、加溫器輸出、送風機狀態(tài)、電加熱狀態(tài)、高效濾網(wǎng)組成。具體控制過程如下：當傳感器檢測到手術(shù)室、ICU溫度高于設(shè)定值時，按照組態(tài)軟件內(nèi)部的控制方式（通常為PID控制）進行適當調(diào)節(jié)，冷水閥開度增大同時電加熱關(guān)閉。適度控制也是相同原理，不同的是加濕器及電加熱動作。

三、存在的問題

在用PID算法對手術(shù)室等自動控制溫濕度邏輯進行設(shè)置后，手術(shù)室溫濕度控制上達到了較大范圍的穩(wěn)定輸出，但是還是達不到手術(shù)室溫濕度控制范圍的精確要求。為了盡可能穩(wěn)定溫濕度輸出指標，這就要求采集回風溫濕度數(shù)據(jù)的周期足夠小，這種逼近相當準確，被控流程與連續(xù)控制流程十分接近。這種算法稱為位置式算法。位置式算法由于全量輸出，所以每次輸出均與過去的狀態(tài)有關(guān)，計算時要對此刻的誤差進行累加，計算機處理工作量大，而且因為輸出對應(yīng)執(zhí)行機構(gòu)的實際位置，如計算機出現(xiàn)故障，會引起執(zhí)行機構(gòu)位置的大幅度變化，這種情況往往是手術(shù)室在正常使用中不允許出現(xiàn)的。考慮到手術(shù)室空調(diào)系統(tǒng)溫濕度控制對象均空調(diào)機組冷熱源及加溫器的閥門，故采用了更可靠的增量式PID控制算法，但比控制要求被控流程不能有過沖現(xiàn)象即超調(diào)出現(xiàn)。然而手術(shù)室溫濕度數(shù)據(jù)采樣點設(shè)置在回風處，使其數(shù)據(jù)采集有很大的滯后性，不可避免的出現(xiàn)超調(diào)，且在實際運用中，手術(shù)室溫度調(diào)節(jié)時間盡可能快。然而溫度的高速響應(yīng)更容易造成超調(diào)，并很可能形成長時間的溫度震蕩。溫度調(diào)節(jié)速度和控制精度往往不可調(diào)和，如果精度允許下加快調(diào)節(jié)速度就意味著盡可能地減少震蕩。通?？梢栽谠隽渴絇ID調(diào)節(jié)流程中引入死區(qū)來調(diào)節(jié)控制效果。

四、JCI中設(shè)施管理與安全的應(yīng)用

設(shè)施管理與安全（FMS）指醫(yī)療機構(gòu)應(yīng)努力為患者、家屬、員工和來訪者提供安全、功能齊全和支持性設(shè)施。為實現(xiàn)此目標，必須有效管理各種硬件設(shè)施和設(shè)備人員。在設(shè)備維護保養(yǎng)中應(yīng)努力降低并控制危害和風險，防止事故和傷害，保持安全環(huán)境，管理者應(yīng)有效的實施管理教育和監(jiān)測，以便安全、有效地支持臨床服務(wù)。此外，應(yīng)遵守有關(guān)法律、法規(guī)和設(shè)施檢查規(guī)定，制定實施書面計劃，針對患者、家屬、來訪者和員工可能蒙受的說明相關(guān)的管理過程，由一名或多名合格持證人員監(jiān)督醫(yī)療環(huán)境相關(guān)風險管理項目的規(guī)劃和實施，監(jiān)測項目提供有關(guān)事故、傷害和其他事件的資料，可為制定計劃和進一步降低風險提供支持。

五、結(jié)束語

溫濕度控制作為手術(shù)室及ICU自控系統(tǒng)中最重要的組成部分，其控制效果直接影響手術(shù)質(zhì)量。因此建議運用先進控制并結(jié)合JCI管理經(jīng)驗對設(shè)備性能進行優(yōu)化，可以及時排除故障并有效降耗，其控制效果也更加優(yōu)異。

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