医用压缩空气系统的质量控制方法

2018-01-30钟景茹卓芝政

中国医学装备 2018年5期

钟景茹卓芝政张健郑阳*

医用压缩空气[1]是利用空气的可压缩性，通过空气压缩机将气体压力提高，并经过后续一系列干燥净化处理后产生的空气。压缩空气系统由压缩空气泵房、管道连接及压缩空气终端三部分构成，压缩空气泵房又包含医用空气压缩机、储气罐、冷冻式干燥机(或吸附式干燥机)、空气过滤系统及减压装置以及相应管路配套系统。通过阐述组成压缩空气系统的空气压缩机、储气罐、干燥机、空气过滤系统及减压装置以及相应管路系统的质量控制方法，指出日常工作中应做好预防性维护。

1 压缩空气系统的应用

压缩空气在医院的应用[2]：①医疗空气，用于呼吸机、麻醉机支持患者呼吸或手术麻醉；②器械空气，可作为手术室气动工具的驱动；③牙科空气，口腔科综合治疗台牙钻驱动。依照国家标准GB 50751-2012“医用气体工程技术规范”规定，这3种用途对压缩空气的流量、压力和气体质量要求大不相同。一般口腔科对压缩空气的流量压力需求较高，要求牙科空气气体压力为0.6～0.8 MPa，而手术室和重症监护室中对器械空气和医疗空气的气体压力要求为0.4～0.5 MPa。为了不影响手术室和重症监护室中压缩空气的正常使用，医院应独立设计口腔科的压缩空气系统。

2 压缩空气系统的质量控制与预防性维护

为了保证临床医疗正常运转，压缩空气的供给输送必须满足可连续供气、气体识别(防错接)、足够的流量及压力以及达标气体的质量这4个原则[3]。可连续供气原则归因于手术室、重症监护室等科室均需要24 h不间断的保证压缩空气的供给，而气体质量直接关系到患者的安危。因此，为了满足压缩空气四个原则，日常工作中对压缩空气系统的质量控制非常重要。

为了保证压缩空气的可连续性原则，应采用冗余设计理念，即压缩空气系统的每一零部件，每一设备都应安装备用装置，两套供气系统之间必须有联络开关阀门，以防止某一环节出现故障，能迅速切换到备用系统，从而保证医疗压缩气体供给。每台设备必须设置独立的电源开关及控制回路，每一环节都应安装相应的报警装置，连接至中心控制室，任一设备出现异常均可启动报警，便于维修人员及时维修处理，检测与报警的要求必须符合“医用气体工程技术规范”要求。此外，组成压缩空气系统的每一部分设备都有特定的质量控制要求。

2.1 医用空气压缩机的质量控制

空气压缩机的作用是将大气中的空气压缩成体积小、压力高的空气。目前有活塞压缩机、螺杆压缩机和涡旋压缩机三种类型。按润滑方式又可分有油润滑和无油润滑。有油润滑压缩机购买成本低，但是压缩空气与润滑油会直接接触使压缩空气中带有大量气雾。即使后期油水分离器可以过滤大部分油份，但仍有少量油份残余。而含油压缩空气进入呼吸机会损坏精密电磁阀传感器产生高昂的维修费用，油雾被患者长期吸入后易得肺炎，且气缸内高温会致使润滑油产生积碳附着于排气管道和贮气罐中[4]。无油润滑空气压缩机中气体不含油分，鉴于此，无油压缩机为最佳选择。

空气压缩机的正常工作压力阈值设置为0.6～0.8 MPa(6.0～8.0 bar)，当储气罐中气体压力＞8.0 bar，压缩机停止工作；＜6.0 bar，启动重新工作[5-6]。巡检观察压缩机1 h内启动和停机次数有利于早日发现问题，如启动次数过于频繁，应检查后续运输管道系统是否漏气，启动和停机周期也间接反映医院对压缩空气的需求量。

应注意定期使用专门的润滑脂枪给滚针轴承加润滑脂。在高温环境下，更要缩短加润滑脂的周期，尤其注意空压机的启动和停机次数控制在1 h内6～10次以内，才可确保密封腔内的润滑脂不会因持续高温而溶化。维修维护前应确保空气压缩机为断电卸压状态，由于无油压缩机功率较大，启动工作时间内产热较多，室温上升很快，所以日常要注意通风、降温。可以在散热处安装导风罩把热气导入室外，室内安装空调降温[7]。每次开机前检查冷却油油位及运行过程中油位，以便及时加注，确保油路气路连接处紧固。在散热片上方安置大功率风扇为冷却油降温，并且适时清洁散热片以确保散热效果。此外，需定期清洁机器和环境，以免灰尘过多，定期更换空气过滤器。日常维护时仔细观察空压机各零部件是否松动，齿轮运动是否有间隙，机器底部是否有碎屑，定期观察风叶片破损情况以便及时更换等。机器运行声音是否平稳，有无异常响声，保证安全阀处于正常工作状态[8]。

2.2 储气罐的质量控制

经压缩机压缩后，高温高压的压缩空气进入储气罐暂存，储气罐作为平稳气体压力装置，可驱动空压机的间歇性运行，初步除水减小干燥机负荷。罐中气体流速降低，冷却后[9]部分油、水(可去除13%左右水分，减轻干燥机负担)、尘埃沉降经罐底排污阀排出[10]。定期检查调节排污阀开合大小，防止开合过大或过小影响正常运行[8]。储气罐受高压空气冲击，外加空压机间歇性送气，储气罐管路会引发机械振动，所以管路安装一定要严格按照要求进行[11]。为了防止储气罐生锈导致压缩空气中含有铁锈颗粒，要对内部做防腐处理，最好采用不锈钢材质[12]。此外，储气罐工作压力要严格控制，以确保安全。严格依照规范进行维修维护，定期观察记录储气罐内压缩空气压力，及时发现解决问题。

2.3 干燥机的质量控制

压缩空气中含有水分会损坏呼吸机或气动工具中的精密零部件，影响患者的治疗，且在低温下压缩空气中水蒸气遇冷液化，氧化输送管道，有利于细菌的生存和繁殖，污染管道，所以应对压缩空气干燥后再进入下一环节[4]。压缩空气的干燥程度一般用露点、相对湿度及绝对湿度表示，露点又分为大气露点和压力露点[13]。

压缩空气干燥机有冷冻式干燥机[14]和吸附式干燥机[3]两种。冷冻式干燥机通过气体低温管线将压缩空气温度迅速降低，低于压力露点以便水蒸气液化，再经气液分离器将液态水分离，得到干燥的空气，具有工作稳定，能耗低，成本低的优点。冷干机压力露点为2～10 ℃，但是在低流速(一般是正常流速的20%)的时候，气液分离器中的液态水无法及时排出重新变回气态[15]。当冷干机老化后制冷剂(氟利昂)可能会泄漏到压缩空气中，所以在使用一定年限后应当进行更换。吸附式干燥机利用吸附剂(三氧化二铝)吸附空气中的水分达到气体干燥的目的，露点可达到-40 ℃。吸干机成本较高，能耗较大，需频繁更换干燥剂。虽然压缩空气温度越低，饱和空气中含水量越低，但并不是露点越低越好，因为温度＜0 ℃时液化成的液态水会凝固成冰而堵塞管道，且患者也不能吸入太干燥的空气，所以呼吸机后级需另有加湿装置[16]。此外，吸干机的吸附粒子相互摩擦后产生的粉尘进入换向阀后会损坏阀门，需加装过滤器预防[9]。如压缩空气气体含水量达标，最好吸干机和冷干机配合使用[17]。但具体还应视情况而定，如选择的是冷干机，定期测量冷干机出入口的气体压力露点，统一换算成大气露点。长时间使用后统计观察冷干机在一年不同环境温度下的压缩空气干燥程度，借助含水量是否符合标准可及时发现问题并做预防性维修。孙全江等[13]统计观察后发现，大气温度＞0 ℃时，冷干机可正常工作，保证压缩空气干燥程度；大气温度＜-5 ℃，低于冷干机出口的压缩空气露点，压缩空气在冷干机出口遇冷液态并固化成冰，积累到一定程度后会堵塞管道[18]。鉴于此，应尽量降低冷干机出口的压缩空气露点，使之低于极端天气温度，确保在极端温度天气下压缩空气中水蒸气也不会析出液态水。

2.4 空气过滤系统及减压装置

按压缩空气质量要求，除去油、水外，还有NO、NO2、CO、CO2、SO2和颗粒物等需要用过滤装置去除。应设置两级以上过滤精度≥1 μm、过滤效率＞99%的过滤器，而且末级应设置细菌过滤器防止花粉、孢子等致敏源影响体弱患者。源于终端呼吸机、麻醉机等要求压缩空气压力为0.4～0.5 Mpa，而空气压缩机工作压力为0.6～0.8 MPa，因此要在空气供应源末端安装减压装置。为了防止油污、粉尘等损坏减压阀，过滤装置应安装在减压装置的前端。减压阀应备有两套，而每套减压阀配置隔离阀，以便维修时仍能保证连续性供气。

2.5 相应管路系统

压缩空气的管路系统包含气体管道、阀门、终端等。铜因具有耐高温、抗腐蚀、抗病菌且施工容易、易焊接等优点被国际公认为医用气体管材安全材料。鉴于国内医用气体现状，《医用气体工程技术规范》规定管道材料均应使用脱脂后的无缝紫铜管或无缝不锈钢管，管材材质性能及焊接方式应严格按相关要求。

当前，国内尚无医用不锈钢管材的标准，考虑到压缩空气的用途，管道应用食品级不锈钢管。不锈钢管焊接时，应在管材内部使用惰性气体保护，如无惰性气体保护会在焊接处出现严重碳化。安放压缩空气管道的环境温度也应比管道内气体露点温度高5 ℃以上，冬季寒冷气候下应对管道安装保温处理，可避免因寒冷管道内压缩空气中水蒸气析出成冰，不断积累堵塞管道[19-20]。

此外，生命支持区域的每间手术室或重症监护室监护区域外的每种医用气体管道上都应设区域阀门，区域阀门的主要功能是防火，还可以在某区域需维修时不影响其他区域用气，还应安装压力表，在压力过高或过低时报警。最终气体输送终端安装应注意有防错接和带气维修功能。鉴于医院气体使用种类较多，用途不一，相应的气体管道和附件也类型多样，为了便于区分和便于维修维护，应针对不同的气体依据《医用气体工程技术规范》制作不同的耐久、清晰及可识别的颜色标识。