醫(yī)用真空泵排氣口自動消毒裝置的設計及應用

張豐友，李建功，劉志剛，馬新江（通信作者）

濱州醫(yī)學院附屬醫(yī)院 （山東濱州 256603）

中心負壓吸引系統(tǒng)是現(xiàn)代化醫(yī)院不可或缺的生命支持系統(tǒng)，在救治患者過程中發(fā)揮著重要作用。該系統(tǒng)由真空泵驅(qū)動在管道中產(chǎn)生20～70 kPa 的負壓[1]，可為手術室、重癥加強護理病房等處的吸引終端設備提供負壓吸引動力，主要用于吸出患者體內(nèi)的痰、血、膿及其他污染物[2]，因此，系統(tǒng)排放的廢氣可能含有大量致病菌，會對負壓吸引泵房及排氣口周邊大氣造成一定程度的污染，危害現(xiàn)場工作人員的身體健康，甚至可能會導致傳染病的發(fā)生和流行。

近年來，部分醫(yī)院在建設中心負壓吸引系統(tǒng)的過程中，出于建設成本考慮，或由于對廢氣處理達標排放的重視程度不夠，導致建成的系統(tǒng)不夠完善和規(guī)范，廢氣處理不達標，對周圍環(huán)境和工作人員的生命健康可能造成危害。新型冠狀病毒肺炎疫情暴發(fā)后，國家衛(wèi)健委要求加強對醫(yī)用真空泵排氣口的消毒處理。本研究設計和制作了可以根據(jù)排氣管道壓力自動調(diào)整排風機輸出功率，以保持恒壓排風的自動消毒裝置，現(xiàn)報道如下。

1 研究背景

中心負壓吸引系統(tǒng)主要由中心吸引設備、負壓管道和負壓終端等裝置組成[3-5]。真空泵是最重要的中心吸引設備之一，常用類型包括水環(huán)式真空泵、旋片式真空泵、干式真空泵3種。（1）水環(huán)式真空泵采用水為抽真空介質(zhì)，其優(yōu)點在于水常用且易得，價格較旋片式真空泵便宜，因其具有結(jié)構簡單、維護方便、價格便宜等優(yōu)點，成為被最早廣泛應用于醫(yī)療機構的負壓設備；但水環(huán)式真空泵需補充循環(huán)水，故系統(tǒng)須設水分離器，地面須有排水槽，且由于系統(tǒng)的密封性，冷卻液體直接接觸真空廢氣，廢水的處理相對困難，若醫(yī)療機構不具備對真空泵廢水的處理能力，則真空站房的廢水極易成為各種傳染病的傳染源。（2）旋片式真空泵是利用轉(zhuǎn)子和可在轉(zhuǎn)子槽內(nèi)滑動的旋片的旋轉(zhuǎn)運動獲得真空的一種變?nèi)輽C械真空泵，一般采用真空油為抽真空介質(zhì)，其具有空氣冷卻、噪聲低及震動少的優(yōu)點；但其價格較水環(huán)式真空泵昂貴，且真空油內(nèi)若吸入水分會影響油質(zhì)，需要定期更換真空油。（3）干式真空泵是泵腔內(nèi)無油或水等工作介質(zhì)，且極限壓力與旋片式真空泵同等量級或者接近的機械真空泵，其特點是運行時會在泵內(nèi)腔體產(chǎn)生高溫環(huán)境，對腔體內(nèi)的細菌可起到一定程度的滅活作用，缺點是生產(chǎn)制造成本偏高，不利于采購成本的控制[6]。

我院現(xiàn)有兩套中心負壓吸引系統(tǒng)，建設時考慮到成本和工作實際需要，均采用了水環(huán)式真空泵。我院中心負壓吸引系統(tǒng)產(chǎn)生的污染源來自兩方面：（1）水環(huán)式真空泵中的冷卻液與真空廢氣直接接觸，使排放的廢水可能含有致病菌，需要經(jīng)污水處理合格后排放，且應符合現(xiàn)行國家標準GB 18466-2005《醫(yī)療機構水污染物排放標準》[7]；（2）系統(tǒng)從使用終端吸回的廢氣可能含有大量致病菌，其排放應符合相應的國家標準。在新型冠狀病毒肺炎疫情暴發(fā)前，醫(yī)院將負壓吸引系統(tǒng)排出的氣體直接排入空氣中，由于排氣口遠離人員密集區(qū)，且排氣高度較高，醫(yī)院維護人員及管理人員未對排氣口做更多關注，但鑒于水環(huán)式真空泵的特點，排出氣體中可能含有被患者污染的具有傳染性的病毒和細菌。

新型冠狀病毒肺炎疫情防控期間，國家衛(wèi)健委發(fā)布了《關于全面緊急排查定點收治醫(yī)院真空泵排氣口位置的通知》[8]，要求各定點收治醫(yī)院的真空泵排氣口位置必須嚴格符合GB 50751-2012《醫(yī)用氣體工程技術規(guī)范》[9]第4.4.4條要求：多臺真空泵合用排氣管時，每臺真空泵排氣應采取隔離措施；排氣口應使用耐腐蝕材料，并應采取排氣防護措施；排氣管道的最低部位應設置排污閥，真空泵的排氣應符合醫(yī)院環(huán)境衛(wèi)生標準要求，排氣口應設置有害氣體警示標識；排氣口應位于室外，不應與醫(yī)用空氣進氣口位于同一高度，且與建筑物的門窗、其他開口的距離應不少于3 m；排氣口氣體的發(fā)散不應受季風、附近建筑、地形及其他因素的影響，排出的氣體不應轉(zhuǎn)移至其他人員工作或生活的區(qū)域。對此，我院立即著手對中心負壓吸引系統(tǒng)進行排查，發(fā)現(xiàn)兩套系統(tǒng)均存在真空泵排氣口排氣位置不符合要求、排氣口無消毒裝置的情況。針對以上問題，我們根據(jù)相關規(guī)范立即對真空泵的排氣位置進行了整改，使其達到國家標準要求，但排氣口加裝消毒裝置的整改卻存在一定的難度。根據(jù)2020年4月初由中國醫(yī)學裝備協(xié)會醫(yī)用氣體裝備及工程分會對150余家醫(yī)院醫(yī)用真空系統(tǒng)的調(diào)研數(shù)據(jù)顯示，目前有75%的醫(yī)院在使用水環(huán)式真空泵，有65%的醫(yī)院未安裝細菌過濾器[10]。由此看來，在新型冠狀病毒肺炎疫情暴發(fā)前，各醫(yī)療機構對真空泵排氣口的排氣消毒工作不夠重視。

我院作為新型冠狀病毒肺炎省級定點收治醫(yī)院，真空泵排氣口增加消毒裝置刻不容緩，但由于疫情原因，難以在短時間內(nèi)從市面上購買到合格的排氣口廢氣消毒裝置，僅有的數(shù)個生產(chǎn)廠家的報價也偏高，因此，我院后勤管理處工程師參考凈化空調(diào)排氣過濾系統(tǒng)工作原理，利用現(xiàn)有材料和配件，設計并制作了可根據(jù)排氣管道壓力自動調(diào)整排風機輸出功率，以保持恒壓排風的消毒裝置。該裝置安裝、試運行工作穩(wěn)定，經(jīng)具備相關檢驗資質(zhì)的機構檢測，該裝置完全符合國家規(guī)范要求的排放標準，有效解決了真空泵排氣口廢氣消毒處理達標排放的難題。

2 醫(yī)用真空泵排氣口自動消毒裝置的設計

2.1 總體構成

該裝置由進風管、風量調(diào)節(jié)閥、第一電磁閥、儲氣箱、第二電磁閥、臭氧毀滅器、過濾裝置G、消毒風箱組成，上述部件之間通過管道連接。儲氣箱外設有臭氧發(fā)生器。過濾裝置G 包括過濾箱體S、初級過濾網(wǎng)、中級過濾網(wǎng)、高效過濾網(wǎng)，過濾箱體S 與初級過濾網(wǎng)、中級過濾網(wǎng)、高效過濾網(wǎng)之間可裝配連接。消毒風箱內(nèi)設多根紫外線消毒燈管和排風機，排風機通過排風口與外側(cè)的質(zhì)量檢測儀連接。醫(yī)用真空泵排氣口自動消毒裝置的總體構成見圖1。

圖1 醫(yī)用真空泵排氣口自動消毒裝置的總體構成

2.2 工作原理

真空泵排放的廢氣由進風管1進入，風量調(diào)節(jié)閥2可根據(jù)實際風量進行調(diào)節(jié)；廢氣通過第一電磁閥3進入儲氣箱4，臭氧發(fā)生器5產(chǎn)生臭氧對廢氣進行消毒殺菌；經(jīng)臭氧消毒殺菌后的廢氣經(jīng)由第二電磁閥6進入臭氧毀滅器7，濾除臭氧后經(jīng)由初級過濾網(wǎng)8、中級過濾網(wǎng)9、高效過濾網(wǎng)10組成的凈化系統(tǒng)進行過濾后進入消毒風箱11，經(jīng)消毒風箱11內(nèi)的紫外線消毒燈管12再次消毒后，經(jīng)排風機13、排風口14排出。3層過濾裝置G 采用可抽拉式結(jié)構設計，方便定期對其進行清洗和更換。

2.3 改進措施

在圖1所示結(jié)構及功能的基礎上，我們對該裝置進行了優(yōu)化設計，實現(xiàn)了更加自動化的控制功能：增加電氣控制系統(tǒng)，以實現(xiàn)排風機13與中心負壓吸引系統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)聯(lián)動控制；增加風壓傳感器裝置，以實現(xiàn)可自行設定和控制排風機風量，達到穩(wěn)定的排氣壓力，保證排氣通暢。改進后的裝置可以實現(xiàn)當管道內(nèi)無排氣壓力時排風機13關閉，檢測到排氣時，排風機13自動啟動，有效減少了能源消耗和設備損耗。

2.4 優(yōu)點

改進后該裝置主要具備以下優(yōu)點：（1）結(jié)構簡單，投入少，維護方便，占用空間小，安裝方式靈活；（2）采用3層過濾網(wǎng)，濾網(wǎng)結(jié)構簡單、可更換，且易操作，針對直徑0.3 μm 粒子的過濾效率達到99%以上；（3）廢氣經(jīng)三步處理（臭氧、過濾網(wǎng)、紫外線），極大地提高了消毒滅菌的效果；（4）通過大功率排風機驅(qū)動，提高了氣體流量和消毒滅菌效率，可有效確保排放安全；（5）封閉風壓控制，有效克服了高效過濾網(wǎng)阻力，排風通暢，最大排風量約為2 000 m3/h；（6）與負壓吸引電氣控制系統(tǒng)連鎖控制，可自動啟停無需人員值守，且可降低電能消耗；（7）加裝臭氧毀滅器，避免了排放到空氣中的殘余臭氧對人體的危害。

2.5 應用效果

經(jīng)具備相關檢驗資質(zhì)機構的檢測，經(jīng)由該裝置處理后的廢氣中浮游菌數(shù)檢測值為179.4 cfu/m3，遠低于YY/T 0186-1994《醫(yī)用中心吸引系統(tǒng)通用技術條件》[11]中規(guī)定的500 cfu/m3。該裝置已經(jīng)獲得國家知識產(chǎn)權局專利授權[12]，專利號為ZL 2020 2 1511342.7。

3 小結(jié)

經(jīng)實際應用，該裝置工作穩(wěn)定、氣體排放符合國家標準，可有效解決真空泵排氣口廢氣排放不達標的問題。同時，該裝置采用的臭氧發(fā)生和毀滅設備、濾網(wǎng)、風箱等配件均為醫(yī)院常用設備配件，其供應商穩(wěn)定，來源可靠，價格合理，技術成熟，配件的后期維護較為方便。該裝置不僅可以應用于真空泵排氣口的廢氣消毒，還可根據(jù)實際應用環(huán)境的不同對其進行改裝，進而應用于醫(yī)院手術室、SPF實驗動物房（SPF-level laboratory animal room）等需要去除有毒有害氣體的場景。