層流潔凈手術室監控系統的設計

摘要:概述了智能醫院潔凈手術室的主要監控內容, 提出了監控系統設計的一些新的理念, 并給出了一種基于PROFIBUS 的三級結構的監控系統的原理框圖.通過對手術部室內各參數的精確控制, 既為手術部提供安全、舒適、高效的工作環境, 又有效地解決節能問題.

關　鍵　詞:潔凈手術室;監控內容;監控系統

潔凈手術室是智能醫院的標志, 現代醫院都建有潔凈手術室, 它由潔凈手術室、凈化病房及其它一些附屬用房組成.潔凈手術室常采用過濾器對室內空氣進行循環過濾, 合理組織氣流, 建立科學的人、物流程及嚴格的分區管理, 從而達到除菌的目的手術室內的溫度、濕度、壓力、進風量、空氣潔凈度均需進行檢測和控制, 以便保證設備可靠運行和降低能耗, 為手術部提供舒適、安全、高效的工作及生活環境.

1 　潔凈手術室的主要監控內容

1.1 　室內溫度

醫院潔凈手術室建筑技術規范規定, 各級別手術室(特別潔凈手術室、標準潔凈手術室、一般潔凈手術室、準潔凈手術室)都要求溫度在22 ～ 25 ℃[ 1] .但在實際應用時, 設定的溫度經常需要控制在18 ～ 25 ℃^[ 2]之間.為了提高系統實用性, 設定溫度應可人為調節.

1.2 　室內濕度

規范中要求特別潔凈手術室和標準潔凈手術室的相對濕度為40 %～ 60 %, 一般潔凈手術室和準潔凈手術室的相對濕度要求在35 %～ 60 %之間, 且強調了對濕度的優先控制.室內相對濕度參數為一定范圍, 但在設計中系統控制的目標參數設定為50 %.原因是據研究表明, 相對濕度50 %時, 空氣中細菌浮游10 min 后即死亡, 相對濕度更高或更低時, 即使經過24 h 后, 大部分細菌還活著, 就是說空氣相對濕度50 %最為理想.同樣設定濕度也可人為調節.

1.3 　室內壓力

規范中要求特別潔凈手術室和標準潔凈手術室對相鄰低級別的潔凈室要保持+8 Pa 的最小靜壓差,而一般潔凈手術室和準潔凈手術室也要保持+5 Pa 的微壓差.對室外直接相通的區域應保持不小于+15Pa 的微壓差, 最大靜壓差不超過+30 Pa .如果是傳染潔凈手術室, 應對外保持相應的微負壓.

1.4 　室內新風量

潔凈手術室要滿足60 m³/h·人且換氣4 ～ 6 次/h 的新風量, 同時還要補償室內的排風并保持室內的微正壓.對特別潔凈手術室要求不小于1 000 m³/h ;對標準潔凈手術室換風30 ～ 36 次/h , 且不小于800m3/h ;對一般潔凈手術室換風18 ～ 22 次/h , 且不小于800 m3/h ;對準潔凈手術室換風12 ～ 15 次/h , 且不小于600 m³/h .新風比達到10 %～ 25 %, 產科分娩室為全新風.

1.5 　浮游細菌

浮游細菌最大平均濃度特別潔凈手術室為5 個/m³ , 標準潔凈手術室為25 個/m³ , 一般潔凈手術室為75 個/m³ , 準潔凈手術室為175 個/m³ ;表面最大染菌密度均為5 個/cm³ .此外還有手術準備室、物品存放室、護士站、麻醉室、更衣室、潔凈走廊等的溫濕度、微壓差、新風量、浮游細菌最大平均濃度、噪聲等的控制.

2 　設計理念

　　1)各手術室的循環送風、回風、排風管道上都設置電動密閉閥^[ 3] .某個手術室空調系統停止運行時,相應的電動密閉閥也及時關閉, 防止手術室受到污染.設置科學的空氣過濾系統, 合理地選擇過濾方式, 一般高級別的手術室送回風采用三級過濾系統, 回風經初效過濾風機加壓, 經過中效過濾, 最后經末級高效過濾后送風.新風采用初、中效兩級過濾.監測過濾器兩側的壓差, 中效和高效過濾器堵塞報警.

2)空調置換通風系統.置換通風相對于傳統通風方式強化了凈化功能, 突出了節能效果, 其核心是新風換氣技術, 它是一種將室外新鮮空氣經過過濾、凈化、熱交換處理后送進室內, 同時又將室內受污染的有害氣體經過過濾、凈化處理后排出室外, 并控制室內溫度、潔凈度的一種高效、節能、環保的通風方式.

3)手術部正常工作期間空調機組和新風機組兩套系統同時運行, 當手術部只有部分手術室工作時,只需要運行部分手術室的獨立空調機組和新風系統, 既保證部分手術室正常工作, 又保證整個手術部正常壓力分布和定向流動.

4)各手術室的獨立排風機與手術室自動門聯鎖, 并設置變頻器和延時裝置.開門瞬間排風機立即停機, 關門后經過延時, 建立正壓后再打開排風機.這樣既保證開門時保持正壓, 又避免因開、關門而使排風機頻繁啟停.正常運行時排風機的風量可由變頻器控制, 維持室內壓力在正常水平.

5)獨立新風機組的控制, 采用定靜壓方式來控制風機變頻, 調節風量, 以達到節能的目的.新風機組與空調機組聯鎖, 只有先啟動新風機組才能啟動各手術室空調機組.只要有一間手術室在工作, 新風系統就繼續運行, 只有在整個手術部關閉時新風機組才停機.

6)新風機組及循環空調機組分別采用一套數字控制器對溫度、濕度、一二次回風量、水閥開度等進行控制, 并對過濾器前后壓差等參數進行監控、報警.手術室內設總控制器, 并與空調機組、排風機組和新風機組等設備連鎖, 可對室內空氣參數進行現場設定.

7)采用中央監控管理模式, 控制各空調機組、新風機組的開機、運行、關機, 在保證滿足各參數要求的前提下, 達到節能的目的.

3 　系統設計

潔凈手術室內的溫度、濕度、壓力以及潔凈度是通過凈化空調機組來控制的^[ 4] .控制系統要對手術部內的各參數進行實時數據采集、存儲、統計分析后進行自動調節, 從而實現全系統的最優控制和優化管理,使設備的運行管理更具合理化、規范化和科學化.監控系統的核心對象是手術室空調機組和新風預處理機組.系統設計應符合通用性強、維護管理方便, 每臺設備投入運行后, 都能保證連續開通, 都具有“自動”和“手動”功能, 實行分散控制和集中監視原則.

3.1 　對手術室內的溫度、濕度、微壓差實時監測

根據實際需要在手術部內設置監測點, 并在各監測點配置相應的溫度、濕度或壓力傳感器, 對各凈化空調機組的主要參數(溫度、濕度、壓力)、過濾器狀態、運行狀態、故障狀態進行實時監測.

通過溫度傳感器監測機組內部加熱器溫度, 超溫報警并聯動相關設備;監測盤管進水側表面溫度;根據季節變化自動切換控制模式.

監測盤管和電加熱器兩側壓差, 在機組沒有氣流通過的情況下, 關閉冷/熱盤管和電加熱器.

3.2 　對手術室內的溫度、濕度進行自動調節

利用制冷、預熱、加熱、加濕閥門的開度來調節溫度和濕度;根據回風溫度, 控制加熱盤管及表冷盤管二通調節閥的開度;根據回風濕度, 控制蒸汽加濕閥的開度, 從而控制手術室內溫度、濕度為設定值.相應配置冷、熱水電動調節閥及其執行機構和用于控制加濕量的加濕電磁閥.

因夏季空氣一般高溫高濕, 可先在表冷段進行冷卻除濕, 再進行加熱處理, 以達到溫、濕度要求.冬季空氣一般低溫干燥, 則先加熱后加濕.春秋季節可盡量利用室外的新鮮空氣.

3.3 　對手術室內微正壓的自動調節

根據室內的環境壓力, 利用變頻器實現變頻恒風壓控制, 由控制變頻風機和排風機的風速而改變風量來實現, 相應需監測和控制送風機和排風機的運行頻率, 監測送風出口和排風出口的風壓, 相應設置風道壓力傳感器.

機組控制系統的原理框圖如圖2 所示.監控系統還應該具有可擴展性, 能作為一個子系統方便地納入整座智能醫院的

4 　結束語

　　利用先進的計算機控制技術、管理軟件, 可以對潔凈手術室各機電設備進行科學的控制和管理, 精確地將手術部的溫度、濕度、壓力穩定在所設定的數值, 從而減輕工作人員的勞動強度, 有效地解決節能, 節省維護管理工作量和運行費用的問題.智能醫院潔凈手術室醫療設備的智能化管理尚缺乏成熟的經驗, 一些問題還在探討之中.