医用气体管道系统的设计

 华东建筑设计研究院有限公司    毛雅芳 林在豪

 概述：

医疗气体管线供给系统是一个现代化医院重要的且必不可少的组成部分，它包括医用氧气系统、负压吸引系统、压缩空气系统、笑气（N2O）、氮气系统及二氧化碳系统和中心工作站等。通过医疗气体中心管道系统工程的合理设计，使医院能以较低的投资获得一个功效强大的供气系统，确保医院的医疗系统高效运行。

一、 医用气体的基本种类及用途

1.医用气体的基本种类为医用氧气、负压吸引、压缩空气、氮气、笑气（N2O）及二氧化碳等气体。

氧气主要用于一般病人吸氧，危急病人吸氧（呼吸机）及用于xx的雾化等；

负压吸引主要吸痰、脓及血液之用；

压缩空气用于口腔设备及作为呼吸机动力（混合气体用）；

氮气作为手术气动工具的动力；

笑气（N2O）用作为手术时的xx气体。

二氧化碳气用于腹腔充气及试验室培养xx。

二、 医用气体管道系统及中心工作站（气源）的设置

     医用气体管道系统是指医疗用的氧气，负压吸引、压缩空气、笑气、氮气、二氧化碳等气体的集中供给、排放和配管系统。

医用气体设置的区域为病房、手术室、监护病房（1CU）、抢救室、急诊、观察室、高压氧仓、妇科人流室、口腔科等医疗场所。为保证医疗供气系统稳定、连续地供气，采用集中管理的中央配管系统设置中心工作站（包括供氧站、真空泵房、空压机站等），通过管道连接医院每个气体终端。

    2.中心供氧系统

2.1医院中心供氧系统由中心供氧站、管道、阀门及终端送氧插头等组成。氧气气源集中在中心供氧站，气源氧气通过减压装置和管道输送到手术室、抢救室、xx室和各个病房的终端处，供医疗使用。

             2.2中心供氧站

中心供氧站供氧方式有：氧气瓶组供氧、液氧供氧和液氧与气瓶组联合供氧及制氧机供氧。

氧气瓶组供氧由高压氧气瓶、汇流排、减压装置、管道及报警装置组成。氧气瓶组供氧汇流排，必须设两组（或多组）交替供氧，采用自动或手动切换。氧气瓶可由散装或箱式瓶组供给。采用汇流排气瓶组时气瓶总数不得超过20瓶。瓶装汇流排间地坪应与运输工具高度相适应，一般宜高出室外地坪600mm以上。箱式瓶组应有防止发生火花的轨导吊车。

液氧供氧由液氧罐、汽化器、减压装置、管道及报警装置等组成。大于500L的液氧罐应放在室外，室外液氧罐与办公室、病房、公共场所及繁华道路的距离应大于7.5m。液氧罐周围5m范围内不应有可燃物和设置沥青路面。

中心制氧机供氧系统由PSA制氧机、高效能空气压缩机、冷却干燥过滤系统及xx过滤器、氧气浓度显示仪等组成。PSA制氧机采用PSA（Pressure Swing Adsorption）先进技术，利用分子筛压力转换吸附方式，xx空气中的氮气和其它物质，以高纯度（93%±3）的氧气供医疗使用（见附图）。

气体储存量的计算是由日用气量及气体容器更换的时间（或气体充填周期）来决定的。气体容器更换时间与医院的性质和管理方法有关，一般为3~7天。

        2.3中心供氧系统

1）                   中压输送中心供氧站：0.8~1.0 MPa氧气经过二级减压后，以0.3~0.5MPa（可调）送至各医疗用氧气终端。根据病区的要求，可调节末端压力值，同时中压输送气体，相对管经较细。 

2）                    低压输送中心供氧站：0.5~0.6 MPa氧气经过气体阀箱（包括气体压力表、气体压力接触器、气体压力传感器及报警控制系统）0.2~0.4 MPa供至各医疗用氧气终端。 

        2.4中心供氧系统技术要求

为保证系统正常供氧，应有供氧欠压报警装置。当供氧系统压力低于报警压力时，应有声、光同时报警；

声报警要求在55db(A)噪声环境下，在距1.5m范围内可以听到；氧气管道须有可靠接地，接地电阻小于100Ω。

凡是用氧气的管道、管件、仪表、阀门和其他一切接触氧气的附件都必须事先进行脱脂，脱脂后管道用不含油气体吹干。

    3.负压吸引系统

         3.1负压吸引系统由中心吸引站、吸引管道、负压吸引终端等组成。吸引系统的负压源是中心吸引站的真空泵机组，通过真空泵机组的抽吸使吸引系统管路达到所需负压值，在手术室、抢救室、xx室和各个病房的终端处产生吸力，提供医疗使用。

     3.2中心吸引站

中心吸引站有真空泵、xx过滤器、控制柜、污物接收器、真空缓冲罐（负压罐）组成。真空泵必须有备用，并能自动切换。

一般医用真空泵有往复式真空泵、液环（水环）式真空泵、油润滑滑片式真空泵。

l        往复式真空泵：价廉、耐用，但占地大、噪声大、需用冷却水，排气管必须装消声器；

l        液环式真空泵：体积小、噪声小，但需用补充循环水。系统需设水分离器，地面必须有排水槽。

l         油润滑滑片式真空泵：具有空气冷却、低噪音、震动少的优点。内部单向阀保护吸引系统不被污染，油雾分离器保护环境和减少油的损失。由于该设备是空气冷却，设备机房必须要有良好的通风。

负压吸引系统附属设备：

l        双重xx过滤器：防止真空泵及真空罐被污染。

l        不中断气流可替换过滤器：2个可交替使用的微粒过滤器。

l        污物接收器：收集污染的及液体，保护真空系统正常运转，不中断气流可清理污染物。

l        真空缓冲罐：防止真空泵频繁起动。

3.3负压吸引系统技术要求

吸引系统负压在大气环境下不高于0.02MPa（150mmHg），不低于0.07MPa（525mmHg），并能在该范围内任意调节。

医院各病区及各手术室应装有精度不低于1.5级的真空表。

传染病房与一般病房若共用一套吸引系统时，则传染病房系统应设置真空罐及过滤器与之隔离。

中心吸引站应有报警装置，当负压值高于0.019MPa（140mmHg）或低于0.073 MPa（550mmHg）时，在55db(A)噪音环境下，在1.5m范围内应听到声报警和看到红色的光报警。

吸引系统排气口所排出的空气，每立方米xx数量不得超过500个。

中心吸引站室内噪音不超过80db(A)，室外不超过60 db(A)。

吸引系统应有可靠的接地装置，接地电阻应小于10Ω。

       4.医用空气系统（压缩空气系统）

4.1医用压缩空气，经压缩空气机房输送至各医疗部门终端供使用。

4.2压缩空气站

压缩空气站由空压机、储气罐、空气干燥器、三级过滤器及控制柜等组成。

储气罐：防止空压机频繁启动。

干燥器：空气干燥，使空气的压力露点为+5℃，即使低温环境也不至于空气出现水珠。

过滤器：满足医疗气体使用标准。

4.3所输送的压缩空气应无菌、干燥、无油。吸入气体为室外清洁空气，吸气口必须远离各类污气排放口。

5.其它医用气体（N2O、CO2、N2）系统

5.1其它医用气体（N2O、CO2、N2）由气源站，经双路汇流排减压后，供至医用终端。

5.2气源站

由于N2O、CO2、N2用气量较小，气源可以是钢瓶供应。

气源站由钢瓶气体及汇流排组成，钢瓶气体二组，一用一备。

小型气源站位置可靠近用气点，如手术间技术夹层等处，房间应有通风。

三、 医用气体常用参数

1氧气：单咀计算流量为5 l/min，呼吸机计算流量为10~20 l/min，氧气终端压力为0.2~0.4MPa。

同时使用系数：整个病房为0.2-0.4，水平干管为0.4-0.5，每间病房支管为1.0。

负压吸引：单咀计算流量为0.25 l/s，手术台负压吸引流量为0.75~1.0 l/s，吸引压力为-300mmHg~-600mmHg。

同时使用系数：整个病房为0.2~0.3，水平干管为0.3~0.4，每间病房支管为1.0。

压缩空气：单咀计算流量为20~100 l/min，压力为0.4~0.5 MPa。

一氧化二氮：单咀计算流量为≤30 l/min，压力≤0.4MPa。

氮气：单咀计算流量为10 l/min，压力为0.8~0.9MPa。

二氧化碳：单咀计算流量为≤10 l/min，压力为0.4~0.5MPa。

2常用气体管径的选用

氧气管径的计算式：

式中：d=0.0188

      d —— 管道内径（m）

v —— 气体流速（m/s）

Q —— 气体在工作状态下的实际体积流量（m3/h ）

Q=

Q2—— 自由状态下体积流量（m3/h ）

t —— 气体工作状态时温度

p —— 气体工作状态时的{jd1}压力（MPa）

氧气管道中流速{zd0}不应超过下表中数值：

真空管道管径：

由于负压管道不易方便xx计算，可参考下表经验数据选取：

吸引管道管径估算表

注：表中已考虑了同时使用系数，设计时可根据吸引嘴数直接由表中查出管径，不必再打折扣。但当机房离使用处太远时，应适当放大管径。

3病房内管道敷设方法

医用气体在医院病房内的布置大致可分为：垂直总管输送、水平干管分送和水平总管输送，垂直干管分送二种。垂直总管输送，水平干管分送其优点为可在水平干管上装二次减压箱或气体阀箱，使供气充足、末端压力稳定。可为每层护士站医务人员提供供气系统正常的运转情况或供气压力超限，危险报警的监护信号；维修方便、影响面小：由于中心工作站末端装置都设了维修开关，整个系统不停气就可进行维修。但初期投资费用略高。

水平总管垂直分送系统初期投资省，但不能分层管理、维修，影响面大。在病室内，气体管道可明管安装，外敷活络槽板，槽板中心高度1.45m，病床气源终端与电源，专用接地、呼叫及通讯联络、照明等集中组合于床头，方便使用。手术室、抢救室气源终端采用悬挂和墙面相结合布置。气体垂直总管可布置在管道井内（不允许与供电线路敷设在同一管井内），水平管道可布置在活络吊平顶内。

4管材选用及连接

管材：

*氧气管道材料为不锈钢管、脱氧紫铜管（简称铜管）。

*吸引管道材料可采用镀锌钢管。要求高的在病房内的支管可采用铜管或不锈

          钢管。

*压缩空气管道材料可采用镀锌钢管。要求高的在病房内的支管可采用铜管

           或不锈钢管。

*氮气、笑气、二氧化碳气管道材料为不锈钢管或铜管。

连接：

镀锌钢管采用螺纹连接，采用聚四氟乙烯填料。

不锈钢管采用氩孤焊、焊接连接。

铜管采用钎焊连接；钎料（焊料）可采用低银焊料或铜磷钎焊料。

xx废气回收排放装置应用及发展技术

作者：夏月、吴天明 

关键词：     xx废气回收排放装置、笑气排放系统、xx废气排放系统、xx气体排放系统、AGSS

主要内容：   xx气体的来源、xx气体在手术室的应用、xx气体物理特性、我国xx气排放现状、xx废气的危害、xx气体排放的发展及技术

/ 氧化亚氮（笑气）来源于实验室

氧化亚氮(nitrous oxide, N2O)俗称笑气，1772年由英国化学家Joesph Priestley合成，1798年 Humphry Davy确定其化学性质，并在自己吸入氧化亚氮后亲身体验到能够缓解牙痛而明确了它具有镇痛的特性。自1845年1月 Horace Walls在哈佛大学正式将氧化亚氮用于临床xx至今，氧化亚氮成为应用时间最长的吸入性xx气体。现在在国际性xx学术会议上，经常可以听到两种截然不同的观点。一种观点认为，由于氧化亚氮的无刺激性和可燃性、毒性相对较小、诱导和苏醒比较快并具有镇痛作用，临床xx中可以继续广泛使用氧化亚氮。另一种观点认为，氧化亚氮存在着一些问题，应该积极寻找新的吸入性xx气体如氙气 Xenon 以替代氧化亚氮。 

/ 氧化亚氮（笑气）在手术室中的应用

1、xx和镇痛：氧化亚氮由于具有镇痛作用，曾被单独地用于拔牙、大换药、脓肿切开和某些手术

2、分娩镇痛   1933年Minnitt医师发明了氧化亚氮和空气混合并输出的装置，使用这种装置并不能使病人达到xx，却能够缓解病人的疼痛，助产士即将此种装置用于分娩镇痛。

/ 氧化亚氮的理化特性

氧化亚氮是一种无色、微带甜味、无燃烧性、无刺激性的气体，相对分子质量为44.02，熔点-91℃，沸点-88.5℃，比重1.97，蒸汽密度1.53。常温下化学性质稳定，与钠石灰、金属和橡胶等均不发生反应，易溶于乙醇、油和醚中。氧化亚氮与氧气或可燃性xxxx混合有助燃性。

/ xx废气对人体健康的影响

1.     心理行为的影响 对吸入0.001MACxxxx是否会使xx医师达到轻度xx作用，包括听力、记忆力、理解力、读数字能力及操作技能等心理行为的影响。

2.      致癌性 1968年Bruce等对ASA成员的死亡原因作了回顾性调查，提示女性成员死于淋巴肿瘤者较多，由此对长期暴露于微量xx废气的致癌问题得到普遍关注。

3.     对生育功能的影响

  xx废气污染引起手术室女性工作人员的生育功能影响，可能是最关注的问题，但争论{zd0}，也难以得到确切可信的证实资料。孕期妇女长期暴露于微量xx废气中，是否导致自发性流产率增加、婴儿畸形率增高或非自愿性不孕率增高，至今仍不明确。

/ 目前我国xx废气排放现状

目前我国有少数医院的手术室已装备了xx废气排除系统，但大多数的手术室连xx机废气排放的简单措施都未得到落实，国内对xx废气污染的重视以及具备的排污设备远远落后于国外发达国家。而推销氧化亚氮吸入装置的厂商仅考虑营销利益，没有介绍使用氧化亚氮时废气排除的重要性，因此在我国妇产科应用氧化亚氮时多没有废气排除系统，这是十分有害的。因此，工程师在设计手术室时选用有效的xx气体排放装置是十分重要的。 

/ 醉麻废气回收排放装置的发展及技术

一、{dy}代xx气体回收排放装置——负压式xx气排放技术

{dy}代xx气体回收排放装置又叫负压式xx气体排放，最早起源于英国，至今已有一百多年历史，而我国xx气体排放系统刚刚开始建立。低压大流量负压泵排放装置会受到手术室投入使用量变化、泵的启动停止过程中的变化而不是很稳定，影响使用安全性，因此在设计应引起重视。如负压压力过高，从xx机出来的xx混合气体进不了病人的口中，而直接从排放导管排到室外，同时还可能给病人带来危险；如负压压力过低，则动力不足，患者呼出的废气排放不出去。

该系统的基本配置有：气体终端、管路系统、真空负压泵 、可自动切换控制电路、废气收集罐、过滤器六部分组成。

1、  气体终端的选用要求

终端是xx气体排放系统的{dy}个环节，在选用气体终端时一定要选用标准的端口，排放气体终端口径应大于φ30mm以上。这样以有利于实现低压大流量的废气排放。通常终端有丝口和快插式二种。目前国产端口均偏小，不符合排放标准，有些医院还选用普通负压吸引终端替代排放，这样做是十分危险的。

2、  管路系统选用要求

xx气体排放的管路材质要求应根据xx气体的物理特性来定，一般管路系统可以选用优质的PVC管、铜管、镀锌钢管为宜。管路口径为φ15mm，壁厚大于1mm，管内负压流量为5～10mmHg；管路系统的设计应防止废气管曲折，否则可致呼气阻力增高，呼吸做功增加，而干扰xx通气系统中的气流模式，导致PaCO2升高。废气处理管内气流阻力不应大于0.049kPa(0.5cmH2O)；警惕紧靠患者侧废气处理管的受阻意外，一旦发生而未能发现，可导致肺内压力增高，甚至心跳停止意外。

3、  真空负压泵设备选择要求：

真空负压泵是负压式xx气体排放系统的核心部分，根据负压泵的不同安装方式可以分为二大类：{dy}类是单体式负压泵，一般能供1~3间手术室排放，负压泵应选用性能稳定的低压大流量式，单体式负压泵排放量应选用180L/min。第二类是联体式负压泵，又叫集中式排放泵，即把所有手术室的负压力动力集中到一块儿进行排放。联体式负压泵排放量的选择应根据手术室的多少选择不同型号的排放量气泵。

国产负压泵性能稳定的较少，大都返修率较高，容易出现烧泵现象，考虑到手术的安全性，工程师应选用质量好品牌好的厂家，我国常用的进口品牌如有：英国攀龙、美国必康美得、德国纳西姆、韩国沃伏等。 

4、  自动切换电路控制系统

自动切换电路控制系统是xx气体排放系统的控制部分，在选用上功能要求就应注意具备，手动切换及自动换切功能、紧及停止功能、配备自动供电功能。关于启停按钮、过压及欠压报警应设于手术室情报面板上。方便医护人员操作。当手术完毕及时关闭xx废气排放开关，由于xx废气排放系统是负压设备，长时间开泵不仅消耗电能, 还会缩短泵机的使用寿命。

5、  废气收集罐

 废气收集罐应有重量轻、安装维修方便、操作简单等。一般国产的      压力罐均能胜任。气罐的大小应根据实际情况而定。

6、  过滤器

管路中应设空气过滤器，过滤效率应为99.999%,一般半年更换一次。  同时管路末端排气口的设计应与风向相顺，防止气流倒灌；排气口应安装钢丝虑网，防止灰尘、昆虫等进入废气处理管道内而造成阻塞

  / 第二代xx气体回收排放装置——正压式xx气排放技术

第二代xx气体回收排放装置，即正压式xx气排放技术又称射流式排放技术，射流式xx气体排放，最早发明来之欧洲的斯洛文尼亚首都大学，之后来由MEDICOP公司生产并注册了国际专利权。

射流式xx气体排放技术根据病人情况调节好后就不会变化，因为各个手术室是独立的不受其他手术室的和系统的干扰，这是一种比较稳定、比较理想、比较安全的废气回收排放技术，而且造价成本也比负压式排系统低。因此被世界各国的医护人员所青睐。

由于该技术的超前先进性，德国{zd0}的医疗器械制作公司derge公司、法国的libent公司也开始研发制造。

射流式xx气体回收排放技术的基本配制：射流式排放装置、路系统、正压动力源三部分组成。

1、 射流式排放装置

手术室的xx废气通过该装置排放至室外。该装置的基本原理是通过手术室的正压及压缩空气的正压而形成的负压区把废气带走实现的。图为：medicop公司的xx气体排放装置。

2、 管路系统

射流式管路系统同负压式管路系统。

3、 正压动力源

正压动力源是由手术室的压缩空气提供的。一般手术室都配备压缩空气因此可以共用。有压缩空气的技术要求：压力控制在0.5Mpa、管径口径为φ4mm。

4、过滤器

管路中应设空气过滤器，过滤效率应为99.999%,一般半年更换一次。同时管路末端排气口的设计应与风向相顺，防止气流倒灌；排气口应安装钢丝虑网，防止灰尘、昆虫等进入废气处理管道内而造成阻塞。