康復(fù)醫(yī)院醫(yī)用氣體系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與常規(guī)配置

蘇州市立醫(yī)院北區(qū) 醫(yī)學(xué)工程部，江蘇 蘇州 215008

引言

2020年新型冠狀病毒感染的肺炎（簡(jiǎn)稱新冠肺炎）疫情在全球蔓延，國(guó)內(nèi)尤以湖北地區(qū)最為嚴(yán)重。隨著各家醫(yī)院救治任務(wù)的不斷開展，報(bào)道出來(lái)救治患者必需的救命醫(yī)用氧氣，尤其是收治重癥患者的定點(diǎn)醫(yī)院，出現(xiàn)氧氣的供應(yīng)壓力、氣體流量達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)，普遍出現(xiàn)供氧不足情況，影響臨床的醫(yī)療救治工作。收治醫(yī)院雖是國(guó)內(nèi)比較知名的醫(yī)院，當(dāng)初設(shè)計(jì)的醫(yī)用氣體系統(tǒng)也均符合行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)，但是新冠肺炎的病人從普通流量吸氧到絕大部分床位的高流量吸氧，以及使用了無(wú)創(chuàng)呼吸機(jī)、有創(chuàng)呼吸機(jī)、甚至ECMO人工肺系統(tǒng)等，對(duì)氧氣的需求量變高，導(dǎo)致原先的氣體系統(tǒng)出現(xiàn)供應(yīng)不足等問題。通過借鑒這些出現(xiàn)的問題，在我院康復(fù)醫(yī)院設(shè)計(jì)初期就有關(guān)醫(yī)用氣體系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與常規(guī)配置做充分的考慮，本文將一一闡述。

醫(yī)用氣體指應(yīng)用于醫(yī)院各部門用于治療、設(shè)備的動(dòng)力源或者麻醉等領(lǐng)域用于救治病患的氣體，主要包括醫(yī)用氧氣、正壓空氣、負(fù)壓真空吸引、二氧化碳、氮?dú)?、笑氣或者其他特殊氣體等，當(dāng)然手術(shù)麻醉廢氣體的排放也納入醫(yī)用氣體管理的范疇[1]。我院康復(fù)院區(qū)醫(yī)用氣體項(xiàng)目，覆蓋8個(gè)普通護(hù)理單元、手術(shù)室、ICU、HDU、高壓氧艙等共計(jì)12個(gè)區(qū)域，約500張床位。

1 醫(yī)用氧氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 供氧系統(tǒng)站房

疫情期間武漢某醫(yī)院是700張床位，每個(gè)床位都要吸氧，危重癥患者幾乎都要用呼吸機(jī)。呼吸機(jī)對(duì)用氧壓力有要求，一般要在0.4 Mpa以上[2-3]。極端使用情況下（使用量達(dá)到日常使用峰值的10倍）壓力上不去，流量跟不上，汽化器已經(jīng)完全結(jié)冰，調(diào)節(jié)閥組嚴(yán)重結(jié)霜，后來(lái)通過對(duì)醫(yī)用氣體系統(tǒng)進(jìn)行改造，增加液氧罐、汽化器，提高整個(gè)系統(tǒng)的壓力到1.0 Mpa才解決問題，與此同時(shí)，備用匯流排每天使用的氧氣瓶高達(dá)400瓶左右。參考以上數(shù)據(jù)建議，主供氧源及備用供氧源采用液氧罐供氧，至少設(shè)置2臺(tái)5 m3液氧罐，2臺(tái)500 Nm3/h汽化器，互為備用；同時(shí)應(yīng)急氧源采用2×20瓶匯流排供氧。

1.2 用氧量計(jì)算

醫(yī)院醫(yī)用氧氣用量計(jì)算需要參照GB50751-2012《醫(yī)用氣體工程技術(shù)規(guī)范》[4]附錄B醫(yī)用氣體氣源流量計(jì)算表，見表1，表中對(duì)各功能區(qū)域的各種醫(yī)用氣體用氣流量有明確的數(shù)量值，利用這些數(shù)據(jù)結(jié)合康復(fù)醫(yī)院各個(gè)功能區(qū)域的床位分布數(shù)，見表2，再利用公式(1)可計(jì)算出用氧量[5]。醫(yī)用氣體系統(tǒng)氣源流量計(jì)算，見公式(1)。

式中：Q——?dú)庠从?jì)算流量，L/min；Qa——終端處額定流量，L/min；Qb——終端處計(jì)算平均流量，L/min；n——床位或計(jì)算單元的數(shù)量；η——同時(shí)使用系數(shù)；

表1 醫(yī)用氣體氣源流量計(jì)算表

表2 康復(fù)醫(yī)院床位分布

其中，Qa、Qb、η根據(jù)GB50751-2012《醫(yī)用氣體工程技術(shù)規(guī)范》附錄B醫(yī)用氣體氣源流量計(jì)算表取值（表1）。

根據(jù)表2可以看出，普通護(hù)理單元400張床位、高壓氧艙36人、搶救室4人、手術(shù)室5間、蘇醒室3張床位、10張ICU床位、32張HDU床位。將這些數(shù)據(jù)結(jié)合醫(yī)用氣體氣源流量計(jì)算表，利用公式(1)，計(jì)算出各區(qū)域具體用氣量，如表3所示。

另外，為了應(yīng)對(duì)極端情況，增加考慮呼吸濕化治療儀、呼吸機(jī)等高流量設(shè)備：本項(xiàng)目按每護(hù)理單元2臺(tái)、手術(shù)室、ICU、HDU每張床位1臺(tái)高流量設(shè)備計(jì)算共計(jì)機(jī)64臺(tái)，每臺(tái)設(shè)備按照正常使用流量30 L/min（高流量設(shè)備實(shí)際峰值可達(dá)60 L/min），按同時(shí)使用系數(shù)75%計(jì)算，用氧量64×30×75%=1440 L/min。因此康復(fù)醫(yī)院整個(gè)院區(qū)使用氧氣總流量為表格中所有區(qū)域的流量總和以及額外考慮的高流量設(shè)備的流量總和，相加為2721.1 L/min。

表3 各區(qū)域具體用氣量匯總表

1.3 管道

1.3.1 管道布置

自液氧供氧站建議設(shè)置分氣缸，從分氣缸至氧療中心設(shè)置一路專用氧氣管道；手術(shù)室、ICU、HDU設(shè)置一路專用氧氣管道；普通護(hù)理單元設(shè)置一路供氧管道；再引出一路專供手術(shù)室、ICU、HDU的應(yīng)急氧氣管道；另外預(yù)留一路備用應(yīng)急氧源管道。其中手術(shù)室、ICU、HDU氧氣管道在各區(qū)域預(yù)留閥門。

1.3.2 管徑

依據(jù)管徑計(jì)算的數(shù)學(xué)公式，按照已知參數(shù)，計(jì)算出符合臨床需求壓力，流量所需要的管徑內(nèi)徑值[6]。管徑計(jì)算見公式(2)。

式中，d——管道內(nèi)徑，mm；V——?dú)怏w在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積流量，Nm3/h；Tm——管內(nèi)氣體平均溫度，K——常溫管道可按40℃計(jì)算；WR——?dú)怏w實(shí)際流速，m/s,常規(guī)氣體流速可按照10～20 m/s計(jì)算Pm——管內(nèi)氣體的平均壓力，MPa。

管內(nèi)氣體的平均壓力，見公式(3)。

式中，P1——管道始端壓力，MPa；P2——管道末端壓力，MPa。

氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積流量，見公式(4)。

式中，P0=0.1 MPa；T0=273 K。

根據(jù)各總管的用氣流速和壓力等已知數(shù)據(jù)可計(jì)算得出各個(gè)區(qū)域的氧氣管道內(nèi)徑，結(jié)合常用脫脂紫銅管型號(hào)[7-8]，可得出氧療中心專用氧氣管道宜采用φ42×1.5脫脂紫銅管；手術(shù)室、ICU、HDU氧氣管道采用φ42×1.5脫脂紫銅管；普通護(hù)理單元氧氣管道采用φ42×1.5脫脂紫銅管；護(hù)理單元走廊水平管路全部采用φ16×1脫脂紫銅管；進(jìn)房間管道全部采用φ8脫脂紫銅管等。

1.3.3 管道設(shè)備

中心供氧系統(tǒng)管道每護(hù)理單元設(shè)置氧氣二級(jí)減壓箱1臺(tái)，減壓箱內(nèi)置雙回路，一路供氣、一路備用；氧療中心、手術(shù)室設(shè)置大流量二級(jí)減壓箱。減壓箱應(yīng)設(shè)旁通裝置，減壓箱更換或維修時(shí)不停止供氣。

另外建議每個(gè)單元安裝壓力傳感器以及報(bào)警裝置，納入醫(yī)院信息管理系統(tǒng)。有條件可以增設(shè)氧氣流量計(jì)，便于科室單獨(dú)計(jì)量、成本核算，另外流量計(jì)也可以考慮納入信息管理系統(tǒng)。

2 醫(yī)用中心吸引系統(tǒng)

2.1 吸引系統(tǒng)中心站房

吸引中心站房建議使用油式真空泵、自動(dòng)控制系統(tǒng)、細(xì)菌過濾器、廢氣處理系統(tǒng)、真空罐等設(shè)備構(gòu)成[9-10]。真空泵建議選用2～3臺(tái)，每臺(tái)泵流量不小于300 m3/h，一用一備或者兩用一備。真空罐選用2 m3真空罐2～3臺(tái)，真空罐符合GB150的標(biāo)準(zhǔn)要求。自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)置需要既能手動(dòng)控制每臺(tái)真空泵的運(yùn)轉(zhuǎn)，又能通過壓力自動(dòng)控制真空泵的運(yùn)轉(zhuǎn)，單臺(tái)泵維修時(shí)不影響整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行。另外條件允許的情況下，可以配置壓力傳感器等實(shí)時(shí)監(jiān)控真空系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)和壓力情況。為保證排氣口細(xì)菌含量符合要求不造成環(huán)境污染，需要配置細(xì)菌過濾器，并增加廢氣處理系統(tǒng)，消除廢氣中可能夾帶的病毒、細(xì)菌等微生物，建議選擇的廢氣處理系統(tǒng)包含廢氣監(jiān)測(cè)以及對(duì)裝置滅菌效果監(jiān)測(cè)與報(bào)警裝置。另外排廢氣口參照標(biāo)準(zhǔn)要求，需要遠(yuǎn)離建筑物的門窗等，至少3 m以上距離。

如果有感染病房或者發(fā)熱門診區(qū)域，建議這些區(qū)域獨(dú)立設(shè)置管道，獨(dú)立設(shè)置負(fù)壓吸引機(jī)組。

2.2 用氣量計(jì)算

床位布置以及用氣量計(jì)算方法參照醫(yī)用氧氣系統(tǒng)，重點(diǎn)區(qū)域局部放大系數(shù)，各區(qū)域用氣量如表4所示。

表4 各區(qū)域具體用氣量匯總表

綜合上表中的數(shù)據(jù)，康復(fù)醫(yī)院整個(gè)院區(qū)使用負(fù)壓氣體總流量為2813 L/min。

2.3 管道

2.3.1 管道布置

自真空罐引出至少3路管道，手術(shù)室、ICU、HDU一路吸引系統(tǒng)管道；普通護(hù)理單元一路吸引管道，預(yù)留一路備用應(yīng)急負(fù)壓吸引管道[11]。手術(shù)室、ICU、HDU吸引管道在各區(qū)域預(yù)留閥門。

2.3.2 管徑

依據(jù)1.3.2部分的數(shù)學(xué)計(jì)算公式，按照已知流量、壓力等參數(shù)，計(jì)算出各個(gè)區(qū)域需要的管道內(nèi)徑，結(jié)合常用脫脂紫銅管型號(hào)，可得出手術(shù)室、ICU、HDU一路吸引系統(tǒng)管道宜采用φ54×2脫脂紫銅管，普通護(hù)理單元一路吸引管道宜采用φ48×2脫脂紫銅管，護(hù)理單元走廊水平管路全部采用φ28×1.5脫脂紫銅管，進(jìn)房間管道全部采用φ10脫脂紫銅管。

2.3.3 管道設(shè)備

每護(hù)理單元設(shè)置吸引維修閥門，建議每個(gè)單元安裝壓力傳感器以及報(bào)警裝置，納入醫(yī)院信息管理系統(tǒng)。

3 醫(yī)用壓縮空氣系統(tǒng)

3.1 壓縮空氣站房

壓縮空氣站房設(shè)計(jì)采用無(wú)油式空壓機(jī)組2～3臺(tái)，每臺(tái)流量不低于1.5 m3/min；空氣后處理選用無(wú)熱再生吸附式干燥機(jī)，同時(shí)設(shè)置3級(jí)過濾器，過濾精度達(dá)到0.01 μm。

3.2 用氣量計(jì)算

壓縮空氣系統(tǒng)僅設(shè)計(jì)手術(shù)室、ICU、HDU區(qū)域。床位布置以及用氣量計(jì)算方法參照醫(yī)用氧氣系統(tǒng)，各區(qū)域用氣量如表5所示。

表5 各區(qū)域具體用氣量匯總表

綜合上表中的數(shù)據(jù)，康復(fù)醫(yī)院整個(gè)院區(qū)使用醫(yī)用壓縮空氣總流量為1225 L/min。

3.3 管道

3.3.1 管道布置

手術(shù)室、ICU、HDU一路空氣管道，預(yù)留一路備用應(yīng)急醫(yī)用壓縮空氣管道。

3.3.2 管徑

同樣依據(jù)1.3.2部分的數(shù)學(xué)計(jì)算公式，按照已知流量、壓力等參數(shù)，計(jì)算出需要的管道內(nèi)徑，結(jié)合常用脫脂紫銅管型號(hào)，可得出手術(shù)空氣管道宜采用φ35×1.5脫脂紫銅管，空氣管道僅在各區(qū)域預(yù)留閥門。

4 醫(yī)用氣體監(jiān)控系統(tǒng)

每科室需要設(shè)置醫(yī)用氣體監(jiān)控控制箱、實(shí)時(shí)監(jiān)視各系統(tǒng)的壓力，有異常時(shí)能夠及時(shí)提醒使用以及維護(hù)人員。有條件的醫(yī)療機(jī)構(gòu)應(yīng)設(shè)置醫(yī)用氣體監(jiān)控系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)顯示機(jī)房以及各病區(qū)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)[12-15]，而且可以監(jiān)控各部門醫(yī)用氣體系統(tǒng)流量以及壓力，在醫(yī)院信息系統(tǒng)內(nèi)能夠預(yù)警以及便于匯總統(tǒng)計(jì)。

5 醫(yī)用氣體系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本技術(shù)要求

醫(yī)用氣體系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本技術(shù)要求，主要包括以下6項(xiàng)：

（1）按照醫(yī)藥衛(wèi)生行業(yè)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)要求，醫(yī)用氧氣、負(fù)壓、壓縮空氣系統(tǒng)管道應(yīng)符合YS/T650《醫(yī)用氣體和真空無(wú)縫鋼管》和GB/T1527-2006《銅和銅合金拉制管》技術(shù)要求，并保證醫(yī)用氧氣系統(tǒng)、醫(yī)用壓縮空氣系統(tǒng)管道平均每小時(shí)泄漏率不大于0.5%；醫(yī)用中心吸引系統(tǒng)管道增壓率≤0.18%/h。

（2）醫(yī)用氣體管道必須可靠接地，接地電阻不大于4 Ω。

（3）醫(yī)用氣體系統(tǒng)管道不允許和燃?xì)夤艿裙布茕佋O(shè)，必須共架時(shí)候要保持至少0.5 m的間距，而且共架部分不能有閥門及連接接頭等。當(dāng)然也不允許和強(qiáng)弱電纜共架鋪設(shè)及交叉，防止漏電火花擊穿管道造成事故[16]。

（4）醫(yī)用氣體系統(tǒng)管道在穿墻時(shí)，應(yīng)外穿套管，在套管內(nèi)的管段不得有焊縫及接頭等。

（5）醫(yī)用氣體系統(tǒng)管道不得鋪設(shè)在建筑物結(jié)構(gòu)內(nèi)或鋪設(shè)在沒有檢查門或檢查口的管道井內(nèi)，不允許與供電線路鋪設(shè)在同一管道井內(nèi)。

（6）其他未盡事宜請(qǐng)參考GB50751-2012《醫(yī)用氣體工程技術(shù)規(guī)范》中的具體要求。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本文綜合考慮醫(yī)用氣體極端使用情況下，通過計(jì)算康復(fù)院區(qū)的用氣量和管道內(nèi)徑等具體數(shù)據(jù)，深入分析了我院康復(fù)院區(qū)醫(yī)用氣體系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，確定康復(fù)院區(qū)常規(guī)配置及基本技術(shù)要求。由于各醫(yī)院規(guī)模和醫(yī)療技術(shù)的差異，醫(yī)用氣體系統(tǒng)的具體參數(shù)、常規(guī)配置要求不盡相同，但需要關(guān)注與思考的參數(shù)項(xiàng)是一致的，希望在今后醫(yī)院醫(yī)用氣體系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中給大家?guī)?lái)幫助。