醫(yī)用壓縮空氣系統(tǒng)安全性提升的探討與實(shí)踐

陸蕊堅(jiān)，尹建鵬，張磊，竺炯

上海中醫(yī)藥大學(xué)附屬曙光醫(yī)院 a. 總務(wù)處；b. 院辦，上海 201203

引言

隨著我國(guó)醫(yī)療衛(wèi)生事業(yè)的迅速發(fā)展，全國(guó)各級(jí)各類(lèi)醫(yī)院的數(shù)量和呼吸機(jī)的擁有量也持續(xù)增加[1]。呼吸機(jī)已廣泛應(yīng)用于呼吸科、ICU、急診、心外科、神經(jīng)外科、神經(jīng)內(nèi)科等各臨床科室，在醫(yī)療設(shè)備中具有重要的地位。呼吸機(jī)作為具有較高風(fēng)險(xiǎn)的第三類(lèi)醫(yī)療器械，需要嚴(yán)格控制管理以保證其安全性[2]。呼吸機(jī)最主要的故障是由于自帶的空氣壓縮機(jī)故障引起的氣源不足的故障[3-4]。由于許多科室空間比較擁擠，通風(fēng)情況不是很好，影響空氣壓縮機(jī)的散熱，同時(shí)技術(shù)人員工作繁忙，未能及時(shí)清理過(guò)濾器等零件，導(dǎo)致空氣壓縮機(jī)的故障，從而出現(xiàn)氣源不足的情況，為避免此類(lèi)故障的發(fā)生，所以幾乎所有醫(yī)院都采用了集中供壓縮空氣的方式[5-6]。但這種方式提供的壓縮空氣的品質(zhì)就會(huì)直接影響呼吸機(jī)等醫(yī)療設(shè)備的正常運(yùn)行。

在美國(guó)，對(duì)于醫(yī)用壓縮空氣系統(tǒng)要求嚴(yán)格，將醫(yī)用壓縮空氣作為一種特殊的藥物來(lái)進(jìn)行管理的，其品質(zhì)要求必須符合醫(yī)用藥典標(biāo)準(zhǔn)[7]。

由于我國(guó)之前對(duì)醫(yī)用壓縮空氣的認(rèn)知程度較低、重視程度不高、管理不嚴(yán)、設(shè)備配置要求較低，而無(wú)油壓縮機(jī)和吸附式干燥機(jī)的價(jià)格又相對(duì)較高，所以現(xiàn)在全國(guó)絕大部分醫(yī)院仍然使用由噴油螺桿式空氣壓縮機(jī)、儲(chǔ)氣罐、冷凍式干燥機(jī)、管道過(guò)濾器、減壓閥、管道系統(tǒng)等設(shè)備組成的醫(yī)用壓縮空氣系統(tǒng)[8-9]。

此系統(tǒng)后期的維護(hù)壓力大、成本高，還存在壓縮空氣中含有油和水的問(wèn)題，會(huì)導(dǎo)致呼吸機(jī)中的電磁閥、傳感器、電路板等器件損壞，造成高昂的維修費(fèi)用，同時(shí)含油霧的空氣被患者長(zhǎng)期吸入容易引起肺炎[10-12]。

本文通過(guò)對(duì)醫(yī)用壓縮空氣系統(tǒng)中產(chǎn)生油和水的設(shè)備進(jìn)行研究分析，提出醫(yī)用壓縮空氣系統(tǒng)中壓縮機(jī)和干燥機(jī)的升級(jí)改進(jìn)措施并進(jìn)行實(shí)施，取得了良好的成效。為醫(yī)院節(jié)省了維修呼吸機(jī)所產(chǎn)生的費(fèi)用，為病人提供了更安全的氣體。

1 方法

1.1 檢測(cè)對(duì)象

醫(yī)用壓縮空氣系統(tǒng)中壓縮機(jī)和干燥機(jī)設(shè)備作為此次研究的主要對(duì)象。

1.2 檢測(cè)方法與結(jié)果

按照GB/T 13277.3-2015的標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)在壓縮空氣管道中安裝BEKO METPOINT DPM露點(diǎn)儀來(lái)實(shí)時(shí)測(cè)量壓縮空氣的含水量[13]。按照GB/T 13277.2-2015的標(biāo)準(zhǔn)，在壓縮空氣管道中安裝BEKO METPOINT OCV殘油蒸汽含量檢測(cè)儀來(lái)實(shí)時(shí)檢測(cè)壓縮空氣中的含油量[14]。參照GB/T 13277.1-2008的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)醫(yī)用壓縮空氣進(jìn)行3個(gè)月時(shí)間的在線檢測(cè)，其檢測(cè)的數(shù)值及壓縮空氣品質(zhì)等級(jí)結(jié)果，見(jiàn)表1[15]。

表1 改造前的醫(yī)用壓縮空氣品質(zhì)

1.3 依據(jù)

在歐美發(fā)達(dá)國(guó)家已形成了一整套嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)體系。目前國(guó)際上關(guān)于醫(yī)用氣體系統(tǒng)最具影響力的標(biāo)準(zhǔn)有如下幾個(gè)：美國(guó)消防協(xié)會(huì)NFPA 99C、英國(guó)衛(wèi)生技術(shù)備忘錄HTM 2022和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO 7396-1[16]。各國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)之間會(huì)有所不同，不同點(diǎn)見(jiàn)表2[17]。

表2 各國(guó)標(biāo)準(zhǔn)之間的區(qū)別

我國(guó)在2012年3月30日發(fā)布了GB 50751-2012《醫(yī)用氣體工程技術(shù)規(guī)范》，并要求在2012年8月1日起實(shí)施[18]?！夺t(yī)用氣體工程技術(shù)規(guī)范》中對(duì)部分醫(yī)用空氣的品質(zhì)提出了要求，見(jiàn)表3[18]。

表3 部分醫(yī)用空氣的品質(zhì)要求

1.4 需要改進(jìn)點(diǎn)

通過(guò)與標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)比，發(fā)現(xiàn)醫(yī)用壓縮空氣的品質(zhì)離要求還是有一點(diǎn)差距的，油含量和水含量還是不能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，所以對(duì)產(chǎn)生油的噴油螺桿式壓縮機(jī)和干燥壓縮空氣中水能力不夠強(qiáng)的冷凍式干燥機(jī)進(jìn)行改進(jìn)。

1.5 改進(jìn)方案

由于噴油螺桿式壓縮機(jī)的原理導(dǎo)致排出來(lái)的壓縮空氣始終會(huì)含有油的問(wèn)題，所以選擇將原來(lái)使用的噴油螺桿式壓縮機(jī)更換成無(wú)油壓縮機(jī)。無(wú)油壓縮機(jī)主要有無(wú)油螺桿式壓縮機(jī)與無(wú)油渦旋式壓縮機(jī)，通過(guò)對(duì)二種機(jī)型的對(duì)比（表4），最終選擇無(wú)油渦旋式壓縮機(jī)[19]。

表4 無(wú)油螺桿式壓縮機(jī)與無(wú)油渦旋式壓縮機(jī)的對(duì)比

由于冷凍式干燥機(jī)處理后的壓縮空氣還存在較多的水分，所以選擇將原來(lái)的冷凍式干燥機(jī)替換成吸附式干燥機(jī)，從而提高醫(yī)用壓縮空氣系統(tǒng)的品質(zhì)。改進(jìn)后的醫(yī)用壓縮空氣系統(tǒng)流程圖，見(jiàn)圖1。

圖1 改進(jìn)后的醫(yī)用壓縮空氣系統(tǒng)流程圖

2 結(jié)果

通過(guò)使用無(wú)油渦旋式壓縮機(jī)和吸附式干燥機(jī)的改進(jìn)，再次對(duì)醫(yī)用壓縮空氣進(jìn)行3個(gè)月的在線檢測(cè)，醫(yī)用壓縮空氣的品質(zhì)大大提高，已符合國(guó)際和國(guó)內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)[15]。檢測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比表，見(jiàn)表5。

表5 醫(yī)用壓縮空氣品質(zhì)對(duì)比表

通過(guò)改進(jìn)醫(yī)用壓縮空氣系統(tǒng)，明顯減低了呼吸機(jī)因壓縮空氣質(zhì)量而引起的故障，詳見(jiàn)表6。為醫(yī)院節(jié)省各項(xiàng)維修費(fèi)用，同時(shí)也保證了呼吸機(jī)的安全運(yùn)行。

表6 歷年呼吸機(jī)因氣體所導(dǎo)致的故障次數(shù)及百分率[次 (%)]

3 討論

3.1 更換無(wú)油渦旋式壓縮機(jī)的必要性

由于噴油螺桿式壓縮機(jī)壓縮時(shí)，空氣和潤(rùn)滑油在其腔體內(nèi)一起壓縮，通過(guò)油分離器的過(guò)濾，排出來(lái)的壓縮空氣含油量最低只能為3 ppm，也就是說(shuō)每立方壓縮空氣至少含有3.83 mg的潤(rùn)滑油[20]。雖然可以通過(guò)管道過(guò)濾器對(duì)其進(jìn)行除油過(guò)濾，但是除油效果好的活性炭過(guò)濾器，也只能夠吸附自身重量10%的潤(rùn)滑油，所以需要經(jīng)常更換過(guò)濾器[21]。更換過(guò)濾器的維護(hù)成本高，如不及時(shí)更換，醫(yī)用壓縮空氣的含油量就會(huì)大大超標(biāo)。并且壓縮空氣中的油含量是隨著空氣溫度的變化而變化的，溫度越高含油量越多（圖2）。排氣溫度高和耗油量大是噴油螺桿式壓縮機(jī)最常見(jiàn)的故障，這樣就嚴(yán)重縮短過(guò)濾器的壽命，使用幾天過(guò)濾器就報(bào)廢了，導(dǎo)致醫(yī)用壓縮空氣含有大量的油。為確保醫(yī)用壓縮空氣不含油，所以選擇無(wú)油渦旋式壓縮機(jī)。由于其機(jī)器本身不會(huì)產(chǎn)生潤(rùn)滑油，所以是最佳選擇。

圖2 油霧含量與溫度關(guān)系圖

3.2 更換吸附式干燥機(jī)的必要性

吸附式干燥機(jī)用于壓力露點(diǎn)要求在0以下的場(chǎng)合，其處理后的壓縮空氣露點(diǎn)更低，含水量更少。它通過(guò)其內(nèi)部具有吸附水分子能力的吸附劑來(lái)干燥壓縮空氣，水分子通過(guò)擴(kuò)散作用進(jìn)入到干燥劑顆粒內(nèi)部孔穴，在低溫或高壓時(shí)吸附水分，在高溫或低壓時(shí)脫去水分，所以它能達(dá)到冷凍式干燥機(jī)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能達(dá)到的干燥效果。

而冷凍式干燥機(jī)的露點(diǎn)溫度為3℃～10℃，最低也只能降到3℃，再低就會(huì)出現(xiàn)冰堵現(xiàn)象。也就是說(shuō)每立方壓縮空氣含有1克左右的水會(huì)進(jìn)入到呼吸機(jī)等醫(yī)療設(shè)備。

根據(jù)《醫(yī)用氣體工程技術(shù)規(guī)范》中提到的醫(yī)用壓縮空氣的品質(zhì)要求，醫(yī)療空氣的含水量≤575 mg/Nm3，查空氣含水量與露點(diǎn)的關(guān)系（表7），得知其相當(dāng)于常壓露點(diǎn) -23.1℃[22]。

而冷凍式干燥機(jī)的壓力露點(diǎn)為3℃～10℃，查壓力露點(diǎn)與大氣露點(diǎn)關(guān)系圖（圖3），壓力露點(diǎn)為-20℃（0.7 MPa）不能滿足要求[23]。

圖3 壓力露點(diǎn)和大氣露點(diǎn)關(guān)系圖

如果要達(dá)到要求，就必須提高壓縮機(jī)的排氣壓力，當(dāng)壓縮機(jī)排氣壓力≥0.9 MPa時(shí)，正好可以滿足常壓露點(diǎn)-23.1℃[24]。但是我們把壓縮機(jī)的排氣壓力調(diào)整到0.9～1.0 MPa，比原來(lái)0.7 MPa時(shí)要增加許多電能消耗。每上升0.1 MPa，空壓機(jī)將增加7%的電能消耗，而壓縮機(jī)的運(yùn)行電費(fèi)用占到使用周期成本的72%。對(duì)于器械空氣的要求含水量≤50 mg/Nm3，查表7，得知其相當(dāng)于常壓露點(diǎn)-46℃，所以必須選用吸附式干燥機(jī)才滿足要求[22]。

表7 空氣含水量與露點(diǎn)的關(guān)系

3.3 確保連續(xù)穩(wěn)定供氣

為確保醫(yī)用壓縮空氣系統(tǒng)的連續(xù)穩(wěn)定供氣，必須對(duì)醫(yī)用壓縮空氣系統(tǒng)內(nèi)的所有設(shè)備進(jìn)行了冗余設(shè)計(jì)[25]，我們采用一用一備的方式。每套設(shè)備均安裝報(bào)警裝置，任何設(shè)備出現(xiàn)異常問(wèn)題均可報(bào)警，便于維修人員及時(shí)進(jìn)行切換[26]。這樣可以有效避免因?yàn)樵O(shè)備故障而導(dǎo)致停氣事故的發(fā)生。

3.4 管理的改善

除了使用高品質(zhì)的醫(yī)用壓縮空氣系統(tǒng)，我們每周都進(jìn)行一次運(yùn)行設(shè)備的切換，以均衡每臺(tái)設(shè)備的使用時(shí)間。醫(yī)用壓縮空氣系統(tǒng)的日常巡檢和定期保養(yǎng)也是非常重要的，每日定期的巡檢可以充分了解設(shè)備的運(yùn)行狀況，同時(shí)記錄每天的運(yùn)行數(shù)據(jù)，以便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障隱患，從而可以在第一時(shí)間消除隱患。保持設(shè)備及機(jī)房環(huán)境的清潔，并進(jìn)行定期的保養(yǎng)不僅能使設(shè)備良好的運(yùn)行，還能延長(zhǎng)其使用壽命，將“安全”二字始終圍繞在醫(yī)用壓縮空氣系統(tǒng)的整個(gè)使用周期內(nèi)[27-28]。

4 結(jié)論

壓縮空氣系統(tǒng)的質(zhì)量不僅影響到呼吸機(jī)等醫(yī)療設(shè)備的使用壽命，更關(guān)系到患者的健康與安全。醫(yī)療的安全已經(jīng)成為各家醫(yī)院的頭等大事，但是很多醫(yī)院在醫(yī)用壓縮空氣方面還是存在一定的隱患[29]。我院通過(guò)對(duì)醫(yī)用壓縮空氣系統(tǒng)中壓縮機(jī)和干燥機(jī)的升級(jí)，有效提升醫(yī)用壓縮空氣系統(tǒng)的安全性，大大降低呼吸機(jī)等醫(yī)療設(shè)備的故障率，從而滿足臨床各科室對(duì)醫(yī)用氣體的需求。