医用真空泵排气口自动消毒装置的设计及应用

张丰友，李建功，刘志刚，马新江（通信作者）

滨州医学院附属医院 （山东滨州 256603）

中心负压吸引系统是现代化医院不可或缺的生命支持系统，在救治患者过程中发挥着重要作用。该系统由真空泵驱动在管道中产生20～70 kPa 的负压[1]，可为手术室、重症加强护理病房等处的吸引终端设备提供负压吸引动力，主要用于吸出患者体内的痰、血、脓及其他污染物[2]，因此，系统排放的废气可能含有大量致病菌，会对负压吸引泵房及排气口周边大气造成一定程度的污染，危害现场工作人员的身体健康，甚至可能会导致传染病的发生和流行。

近年来，部分医院在建设中心负压吸引系统的过程中，出于建设成本考虑，或由于对废气处理达标排放的重视程度不够，导致建成的系统不够完善和规范，废气处理不达标，对周围环境和工作人员的生命健康可能造成危害。新型冠状病毒肺炎疫情暴发后，国家卫健委要求加强对医用真空泵排气口的消毒处理。本研究设计和制作了可以根据排气管道压力自动调整排风机输出功率，以保持恒压排风的自动消毒装置，现报道如下。

1 研究背景

中心负压吸引系统主要由中心吸引设备、负压管道和负压终端等装置组成[3-5]。真空泵是最重要的中心吸引设备之一，常用类型包括水环式真空泵、旋片式真空泵、干式真空泵3种。（1）水环式真空泵采用水为抽真空介质，其优点在于水常用且易得，价格较旋片式真空泵便宜，因其具有结构简单、维护方便、价格便宜等优点，成为被最早广泛应用于医疗机构的负压设备；但水环式真空泵需补充循环水，故系统须设水分离器，地面须有排水槽，且由于系统的密封性，冷却液体直接接触真空废气，废水的处理相对困难，若医疗机构不具备对真空泵废水的处理能力，则真空站房的废水极易成为各种传染病的传染源。（2）旋片式真空泵是利用转子和可在转子槽内滑动的旋片的旋转运动获得真空的一种变容机械真空泵，一般采用真空油为抽真空介质，其具有空气冷却、噪声低及震动少的优点；但其价格较水环式真空泵昂贵，且真空油内若吸入水分会影响油质，需要定期更换真空油。（3）干式真空泵是泵腔内无油或水等工作介质，且极限压力与旋片式真空泵同等量级或者接近的机械真空泵，其特点是运行时会在泵内腔体产生高温环境，对腔体内的细菌可起到一定程度的灭活作用，缺点是生产制造成本偏高，不利于采购成本的控制[6]。

我院现有两套中心负压吸引系统，建设时考虑到成本和工作实际需要，均采用了水环式真空泵。我院中心负压吸引系统产生的污染源来自两方面：（1）水环式真空泵中的冷却液与真空废气直接接触，使排放的废水可能含有致病菌，需要经污水处理合格后排放，且应符合现行国家标准GB 18466-2005《医疗机构水污染物排放标准》[7]；（2）系统从使用终端吸回的废气可能含有大量致病菌，其排放应符合相应的国家标准。在新型冠状病毒肺炎疫情暴发前，医院将负压吸引系统排出的气体直接排入空气中，由于排气口远离人员密集区，且排气高度较高，医院维护人员及管理人员未对排气口做更多关注，但鉴于水环式真空泵的特点，排出气体中可能含有被患者污染的具有传染性的病毒和细菌。

新型冠状病毒肺炎疫情防控期间，国家卫健委发布了《关于全面紧急排查定点收治医院真空泵排气口位置的通知》[8]，要求各定点收治医院的真空泵排气口位置必须严格符合GB 50751-2012《医用气体工程技术规范》[9]第4.4.4条要求：多台真空泵合用排气管时，每台真空泵排气应采取隔离措施；排气口应使用耐腐蚀材料，并应采取排气防护措施；排气管道的最低部位应设置排污阀，真空泵的排气应符合医院环境卫生标准要求，排气口应设置有害气体警示标识；排气口应位于室外，不应与医用空气进气口位于同一高度，且与建筑物的门窗、其他开口的距离应不少于3 m；排气口气体的发散不应受季风、附近建筑、地形及其他因素的影响，排出的气体不应转移至其他人员工作或生活的区域。对此，我院立即着手对中心负压吸引系统进行排查，发现两套系统均存在真空泵排气口排气位置不符合要求、排气口无消毒装置的情况。针对以上问题，我们根据相关规范立即对真空泵的排气位置进行了整改，使其达到国家标准要求，但排气口加装消毒装置的整改却存在一定的难度。根据2020年4月初由中国医学装备协会医用气体装备及工程分会对150余家医院医用真空系统的调研数据显示，目前有75%的医院在使用水环式真空泵，有65%的医院未安装细菌过滤器[10]。由此看来，在新型冠状病毒肺炎疫情暴发前，各医疗机构对真空泵排气口的排气消毒工作不够重视。

我院作为新型冠状病毒肺炎省级定点收治医院，真空泵排气口增加消毒装置刻不容缓，但由于疫情原因，难以在短时间内从市面上购买到合格的排气口废气消毒装置，仅有的数个生产厂家的报价也偏高，因此，我院后勤管理处工程师参考净化空调排气过滤系统工作原理，利用现有材料和配件，设计并制作了可根据排气管道压力自动调整排风机输出功率，以保持恒压排风的消毒装置。该装置安装、试运行工作稳定，经具备相关检验资质的机构检测，该装置完全符合国家规范要求的排放标准，有效解决了真空泵排气口废气消毒处理达标排放的难题。

2 医用真空泵排气口自动消毒装置的设计

2.1 总体构成

该装置由进风管、风量调节阀、第一电磁阀、储气箱、第二电磁阀、臭氧毁灭器、过滤装置G、消毒风箱组成，上述部件之间通过管道连接。储气箱外设有臭氧发生器。过滤装置G 包括过滤箱体S、初级过滤网、中级过滤网、高效过滤网，过滤箱体S 与初级过滤网、中级过滤网、高效过滤网之间可装配连接。消毒风箱内设多根紫外线消毒灯管和排风机，排风机通过排风口与外侧的质量检测仪连接。医用真空泵排气口自动消毒装置的总体构成见图1。

图1 医用真空泵排气口自动消毒装置的总体构成

2.2 工作原理

真空泵排放的废气由进风管1进入，风量调节阀2可根据实际风量进行调节；废气通过第一电磁阀3进入储气箱4，臭氧发生器5产生臭氧对废气进行消毒杀菌；经臭氧消毒杀菌后的废气经由第二电磁阀6进入臭氧毁灭器7，滤除臭氧后经由初级过滤网8、中级过滤网9、高效过滤网10组成的净化系统进行过滤后进入消毒风箱11，经消毒风箱11内的紫外线消毒灯管12再次消毒后，经排风机13、排风口14排出。3层过滤装置G 采用可抽拉式结构设计，方便定期对其进行清洗和更换。

2.3 改进措施

在图1所示结构及功能的基础上，我们对该装置进行了优化设计，实现了更加自动化的控制功能：增加电气控制系统，以实现排风机13与中心负压吸引系统的电气控制系统联动控制；增加风压传感器装置，以实现可自行设定和控制排风机风量，达到稳定的排气压力，保证排气通畅。改进后的装置可以实现当管道内无排气压力时排风机13关闭，检测到排气时，排风机13自动启动，有效减少了能源消耗和设备损耗。

2.4 优点

改进后该装置主要具备以下优点：（1）结构简单，投入少，维护方便，占用空间小，安装方式灵活；（2）采用3层过滤网，滤网结构简单、可更换，且易操作，针对直径0.3 μm 粒子的过滤效率达到99%以上；（3）废气经三步处理（臭氧、过滤网、紫外线），极大地提高了消毒灭菌的效果；（4）通过大功率排风机驱动，提高了气体流量和消毒灭菌效率，可有效确保排放安全；（5）封闭风压控制，有效克服了高效过滤网阻力，排风通畅，最大排风量约为2 000 m3/h；（6）与负压吸引电气控制系统连锁控制，可自动启停无需人员值守，且可降低电能消耗；（7）加装臭氧毁灭器，避免了排放到空气中的残余臭氧对人体的危害。

2.5 应用效果

经具备相关检验资质机构的检测，经由该装置处理后的废气中浮游菌数检测值为179.4 cfu/m3，远低于YY/T 0186-1994《医用中心吸引系统通用技术条件》[11]中规定的500 cfu/m3。该装置已经获得国家知识产权局专利授权[12]，专利号为ZL 2020 2 1511342.7。

3 小结

经实际应用，该装置工作稳定、气体排放符合国家标准，可有效解决真空泵排气口废气排放不达标的问题。同时，该装置采用的臭氧发生和毁灭设备、滤网、风箱等配件均为医院常用设备配件，其供应商稳定，来源可靠，价格合理，技术成熟，配件的后期维护较为方便。该装置不仅可以应用于真空泵排气口的废气消毒，还可根据实际应用环境的不同对其进行改装，进而应用于医院手术室、SPF实验动物房（SPF-level laboratory animal room）等需要去除有毒有害气体的场景。