對模塊化組合式醫(yī)用氣體集中供給系統(tǒng)的研制分析

楊浩銘， 秦銳， 張新， 王宏哲， 詹俊晨， 安超明

（中國建筑一局（集團(tuán)）有限公司）

1 引言

傳統(tǒng)的醫(yī)用氣體供應(yīng)系統(tǒng)一般采用單獨的氣瓶或者集中管路供氣。然而，這種供氣方式存在很多問題，如管路維護(hù)不便、易污染、安全隱患等。隨著醫(yī)療技術(shù)的不斷發(fā)展，對醫(yī)用氣體供應(yīng)系統(tǒng)的要求也越來越高。模塊化組合式醫(yī)用氣體集中供給系統(tǒng)是近年來出現(xiàn)的一種新型醫(yī)用氣體供應(yīng)系統(tǒng)。該系統(tǒng)將醫(yī)用氣體瓶、管路、控制器等模塊化組合，形成一個集中供氣的系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有易維護(hù)、安全可靠、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點。

2 模塊化組合式醫(yī)用氣體集中供給系統(tǒng)的組成

2.1 氣源模塊

氣源模塊是醫(yī)用氣體集中供應(yīng)系統(tǒng)的核心部分，其功能是通過將氣體進(jìn)行儲存、輸送和凈化，將各種醫(yī)用氣體集中供給給醫(yī)院中各個區(qū)域和設(shè)備使用。氣源模塊一般包括氣瓶、壓縮機、吸氧機等設(shè)備，這些設(shè)備可以單獨使用，也可以組合使用。

氣瓶是氣源模塊的重要組成部分之一，其主要作用是儲存氣體。醫(yī)用氣瓶一般采用鋼瓶或鋁瓶，其內(nèi)部裝有高壓氣體，可以長期儲存氧氣、氧氣混合氣、氮氣、二氧化碳等醫(yī)用氣體。醫(yī)用氣瓶的使用要求嚴(yán)格，需要定期檢查、清洗、消毒，并且必須按照規(guī)定進(jìn)行操作和存放，以確保氣瓶的安全性和氣體的純度。

壓縮機是氣源模塊中的另一個重要組成部分，其主要作用是將空氣、氮氣等氣體進(jìn)行壓縮，以提高氣體的壓力，使其能夠滿足醫(yī)院各個區(qū)域和設(shè)備的需要。壓縮機分為活塞式壓縮機和螺桿式壓縮機兩種。活塞式壓縮機結(jié)構(gòu)簡單，維護(hù)方便，但噪音較大，適用于小型醫(yī)院或單一科室；而螺桿式壓縮機噪音小，壓縮效率高，適用于大型醫(yī)院或多科室使用。

吸氧機是氣源模塊中的另一個重要設(shè)備，其主要作用是將氧氣從空氣中分離出來，以供醫(yī)院使用。吸氧機一般采用分子篩技術(shù)，將空氣中的氮氣等雜質(zhì)分離出來，保證氧氣的純度達(dá)到90%以上。吸氧機的使用要求嚴(yán)格，需要定期檢查、維護(hù)和清潔，以確保其正常運行和氧氣的純度。

2.2 管路模塊

管路模塊是醫(yī)用氣體集中供應(yīng)系統(tǒng)的重要組成部分，其主要作用是將氣源模塊中的氣體輸送到各個使用點，以滿足醫(yī)院各個區(qū)域和設(shè)備的需要。管路模塊一般包括主干管路和分支管路。主干管路是管路模塊中的重要組成部分之一，其主要作用是將氣源模塊中的氣體輸送到醫(yī)院各個區(qū)域。主干管路通常設(shè)置在醫(yī)院的主樓層或地下，其管道直徑一般較大，可以容納較大的氣體流量，以滿足醫(yī)院各個區(qū)域和設(shè)備的需要。主干管路需要經(jīng)過安全檢查和測試，以確保管道的穩(wěn)定性、密封性和安全性。分支管路是管路模塊中的另一個重要組成部分，其主要作用是將氣源模塊中的氣體輸送到醫(yī)院各個設(shè)備。分支管路分布在醫(yī)院的各個樓層和科室，其管道直徑一般較小，可以根據(jù)不同的使用點和氣體需求進(jìn)行調(diào)整。分支管路需要經(jīng)過嚴(yán)格的設(shè)計和安裝，以確保管道的布局、通風(fēng)和安全性[1]。

2.3 控制模塊

控制模塊是醫(yī)用氣體集中供應(yīng)系統(tǒng)的重要組成部分，其主要作用是監(jiān)控氣體的壓力和流量，并對氣源模塊進(jìn)行控制?？刂颇K一般包括控制器、壓力傳感器、流量計等?？刂破魇强刂颇K的核心部件，負(fù)責(zé)對氣體的壓力和流量進(jìn)行監(jiān)控和調(diào)節(jié)?？刂破饕话憧梢栽O(shè)置預(yù)設(shè)壓力和流量，當(dāng)氣體的壓力或流量超出設(shè)定范圍時，控制器會發(fā)出警報或進(jìn)行自動控制，以保證氣源模塊的穩(wěn)定性和安全性。

2.4 消毒模塊

消毒模塊是醫(yī)用氣體集中供應(yīng)系統(tǒng)的重要組成部分，其主要作用是對氣體進(jìn)行消毒處理，保證氣體的衛(wèi)生安全。消毒器是消毒模塊中的核心部件，負(fù)責(zé)對氣體進(jìn)行消毒處理。消毒器一般使用紫外線或臭氧等方式進(jìn)行消毒，可以有效地殺滅氣體中的細(xì)菌和病毒，保證氣體的衛(wèi)生安全。

2.5 監(jiān)測模塊

監(jiān)測模塊是醫(yī)用氣體集中供應(yīng)系統(tǒng)的重要組成部分，其主要作用是對氣體濃度進(jìn)行監(jiān)測，保證氣體的質(zhì)量安全。監(jiān)測模塊一般包括氣體濃度檢測器等組成部分。氣體濃度檢測器是監(jiān)測模塊中的核心部件，負(fù)責(zé)對氣體的濃度進(jìn)行實時監(jiān)測。常見的氣體濃度檢測器有氧氣濃度檢測器、氧化亞氮濃度檢測器、二氧化碳濃度檢測器等。在醫(yī)療衛(wèi)生場所中，空氣中污染物的含量可直接影響病患治療效果和醫(yī)護(hù)人員工作環(huán)境。因此，在醫(yī)用氣體集中供應(yīng)系統(tǒng)中設(shè)置監(jiān)測模塊非常重要。通過對氣體濃度進(jìn)行實時監(jiān)測，能夠保證醫(yī)療衛(wèi)生環(huán)境的衛(wèi)生安全。

3 模塊化組合式醫(yī)用氣體集中供給系統(tǒng)的設(shè)計原則

3.1 安全可靠

醫(yī)用氣體集中供應(yīng)系統(tǒng)的安全性和可靠性是最為重要的設(shè)計原則。在設(shè)計中，必須考慮氣源模塊、管路模塊、控制模塊和消毒模塊等各個模塊的安全性和可靠性，并進(jìn)行相應(yīng)的防護(hù)和保護(hù)措施。例如，氣源模塊應(yīng)選用符合標(biāo)準(zhǔn)的氣瓶和壓縮機等設(shè)備，并進(jìn)行嚴(yán)格的安裝和使用操作。管路模塊應(yīng)選用高品質(zhì)的管材和管件，保證其耐壓性和耐腐蝕性，并進(jìn)行嚴(yán)格的安裝和檢測?？刂颇K應(yīng)選用高精度的傳感器和計量器等設(shè)備，保證系統(tǒng)的精準(zhǔn)控制。消毒模塊應(yīng)采用可靠的消毒方法，保證氣體的衛(wèi)生安全。

3.2 模塊化設(shè)計

模塊化設(shè)計是醫(yī)用氣體集中供應(yīng)系統(tǒng)的核心設(shè)計原則，可以實現(xiàn)模塊化組合和靈活配置，方便維護(hù)和升級。在設(shè)計中，需要將氣源模塊、管路模塊、控制模塊、消毒模塊和監(jiān)測模塊等分離成獨立的模塊，并采用標(biāo)準(zhǔn)化的接口和連接方式，以實現(xiàn)模塊之間的靈活組合和替換。這樣一來，在系統(tǒng)升級和維護(hù)時，只需要替換或調(diào)整相應(yīng)的模塊，而無須改動整個系統(tǒng)，大大提高了系統(tǒng)的可維護(hù)性和靈活性[2]。

3.3 環(huán)保節(jié)能

醫(yī)用氣體集中供應(yīng)系統(tǒng)應(yīng)具有節(jié)能環(huán)保的特點，采用低噪音、低能耗的氣源模塊和管路模塊，減少對環(huán)境的污染和資源的浪費。在氣源模塊中，可以采用高效的壓縮機和吸氧機等設(shè)備，減少能源的消耗。在管路模塊中，可以采用優(yōu)質(zhì)的管材和管件，減少氣體泄漏和損失。此外，還可以采用節(jié)能環(huán)保的消毒方法，減少對環(huán)境的污染。

3.4 易于維護(hù)

醫(yī)用氣體集中供應(yīng)系統(tǒng)是一個復(fù)雜的系統(tǒng)，需要定期進(jìn)行檢修和維護(hù)，以保證其正常的運行和使用。因此，易于維護(hù)是醫(yī)用氣體集中供應(yīng)系統(tǒng)設(shè)計的一個重要原則。在設(shè)計醫(yī)用氣體集中供應(yīng)系統(tǒng)時，需要考慮系統(tǒng)各個模塊的易于拆卸和組裝，以方便檢修和維護(hù)。同時，系統(tǒng)各個部分之間也要考慮易于拆卸和組裝，方便維修和更換。另外，在設(shè)計醫(yī)用氣體集中供應(yīng)系統(tǒng)時，需要考慮易于清潔和消毒。

3.5 合理布局

醫(yī)用氣體集中供應(yīng)系統(tǒng)的布局應(yīng)合理，便于氣源模塊、管路模塊、控制模塊等進(jìn)行布置和連接，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。合理的布局可以提高系統(tǒng)的使用效率和安全性，減少系統(tǒng)故障的發(fā)生率。在設(shè)計醫(yī)用氣體集中供應(yīng)系統(tǒng)時，需要考慮系統(tǒng)的整體布局。系統(tǒng)的氣源模塊、管路模塊、控制模塊等需要布置在合適的位置，以便各個模塊之間的連接和維護(hù)。

4 模塊化組合式醫(yī)用氣體集中供給系統(tǒng)的實現(xiàn)技術(shù)

4.1 管路連接技術(shù)

為保證氣體的安全輸送，管路連接技術(shù)需要選擇合適的材料和合適的制作工藝。常見的醫(yī)用氣體集中供應(yīng)系統(tǒng)管路連接材料有銅、不銹鋼、鋁合金等。不同材料具有不同的物理特性和化學(xué)特性，需要根據(jù)實際情況選擇。例如，不銹鋼具有耐腐蝕、高強度等特點，適用于輸送高壓氣體；銅材料密度小、導(dǎo)熱性能好，適用于輸送低壓氣體；鋁合金材料輕便、強度高，適用于輸送大流量氣體。管路連接的制作工藝也需要注意精度和密封性。制作管路時需要使用高精度的管道切割機、彎管機等設(shè)備，以確保管路的精度。同時需要使用可靠的管道連接技術(shù)，保證管道的密封性，防止氣體泄漏[3]。

4.2 控制技術(shù)

醫(yī)用氣體集中供應(yīng)系統(tǒng)的控制技術(shù)需要注意控制器的選擇和程序設(shè)計?？刂破鲬?yīng)具備可靠的硬件和穩(wěn)定的軟件，能夠?qū)崿F(xiàn)對氣源模塊的控制和監(jiān)測，對管路模塊的閥門進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)，同時具備實時報警和故障排查等功能。程序設(shè)計需要嚴(yán)謹(jǐn)，能夠充分考慮各種異常情況和安全問題。在控制器的選擇方面，需要根據(jù)系統(tǒng)的需求和要求進(jìn)行選型，選用具有高性能和高可靠性的控制器。常用的控制器包括可編程邏輯控制器（PLC）、人機界面（HMI）和工業(yè)計算機等。PLC 具有良好的穩(wěn)定性和可靠性，能夠滿足復(fù)雜的控制需求，而HMI則能夠提供直觀的界面和友好的交互，方便用戶操作和監(jiān)控系統(tǒng)的運行狀態(tài)。工業(yè)計算機則具備高性能的計算能力和可靠性，能夠?qū)崿F(xiàn)對系統(tǒng)的全面監(jiān)測和控制。

4.2 消毒技術(shù)

消毒器需要具備高效、快速、持久的殺菌效果，而且要符合相關(guān)法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)。常用的消毒器包括臭氧消毒器、紫外線消毒器、電子束消毒器等。臭氧消毒器是目前較為常用的一種消毒器，它能夠?qū)怏w進(jìn)行快速、有效的消毒處理，并且具備較高的殺菌率。紫外線消毒器則是一種能夠發(fā)出特定波長的紫外線，通過殺死細(xì)菌的DNA 和RNA，從而達(dá)到消毒的目的。電子束消毒器則是通過電子束對氣體進(jìn)行消毒，這種消毒方式具備高效性和無毒性等優(yōu)點。

4.3 監(jiān)測技術(shù)

測量器應(yīng)具備高精度、高靈敏度、高穩(wěn)定性的特點，能夠?qū)怏w的壓力、流量、濃度等進(jìn)行準(zhǔn)確監(jiān)測，并能及時報警和記錄。監(jiān)測系統(tǒng)還需要具備數(shù)據(jù)分析和處理的能力，以實現(xiàn)對氣體使用情況的評估和優(yōu)化。同時，監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)具備可靠的數(shù)據(jù)傳輸和存儲功能，以保證數(shù)據(jù)的安全和可靠。

5 結(jié)語

在醫(yī)用氣體集中供應(yīng)系統(tǒng)的設(shè)計、建設(shè)和維護(hù)過程中，需要考慮安全可靠、模塊化設(shè)計、環(huán)保節(jié)能、易于維護(hù)、合理布局等要素。同時，還需要注意管路連接技術(shù)、控制技術(shù)、消毒技術(shù)、監(jiān)測技術(shù)等方面的問題，以保證醫(yī)用氣體集中供應(yīng)系統(tǒng)的正常運行和病人的安全。