论医用气体管理系统设计与配置
日期:2015-01-18

一.概 述

  本项目方案充分结合了目前国内外医用气体系统先进的设计理念及国内知名医院设计模式。大楼内重要病区(手术室、ICU层)的主要气体管道采用独立管道设计,气体减压系统采用一用一备,确保住院楼检修时不影响主要病区使用,提高气体使用的安全性。并在严格按照国家医药行业标准YY/T0186-0187-94《医用中心吸引、中心供氧系统通用技术条件》前提下,又参照了GB50333-2002《医院洁净手术部建筑技术规范——医用气体篇》要求,同时借鉴德国先进的理念和经验,遵循国际ISO7396-1:2002标准。保证系统今后的扩展性,主要气体(氧气、吸引、空气)机房总管出口处留有阀门,可连接今后其它大楼的用气连接之用。

  医用供气系统的设计要点:

  (一)解决全系统的最佳气体流量及压力分配问题

  1.根据整幢大楼的总用气点流量,从主管、横管、支管进行一系列的实际与理论相结合的计算,确定最佳管径保证了用气点的气体流量。

  2.为保证压力符合使用要求,氧气系统中从站房设备经过机房二级减压,以安全的低压气体输送到病区,经过区域报警阀门箱统一管理,可随时监控该区域的气体压力和故障报警。

  (二)解决全系统的密封性问题

  为了提高系统密封性,从工程设计到施工、材料选购、检验均严格按照国家医药行业标准YY/T0186-0187-94《医用中心吸引、中心供氧系统通用技术条件》及国家相关标准执行。

  (三)解决全系统的寿命及安全性问题

  1.为了保证系统整体寿命,除所选用的设备产品均是国际知名产品外,另外紫铜管的连接采用金属管件密封,系统中无非金属密封材料,避免了系统的老化,从而保证整套管路系统使用寿命超过50年。

  2.供氧系统中氧气、空气部分的所有减压装置均双路设计,一路使用,一路备用。所有减压系统均采用国外先进设计理念,机房统一经过二级减压后以低压气体输送到各楼层。

  二、工程概况

  本工程为杭州市某三甲医院新建病房楼医用气体工程。该病房楼建筑面积90000㎡,主楼地上22层。其中9~22层为病房,开放床位650张;六层为手术部,设洁净手术室13间,另设12张ICU病床和7张术后苏醒及术前准备病床;五层为分娩洁净手术室和68床的NICU病床,四层东侧为5间门诊手术及人流病房,西侧为生殖中心实验室。

  工程范围包括:所有医用气体的站房设计、大楼内除洁净区域外的所有医用气体管道、病房床头终端设备以及ICU和手术室内气体终端设备(备注:四~五层洁净区域内气体管道由净化公司负责,我方只负责设计到管井出口处,加装截止阀。)

  三、医用供氧系统设计

  该院医用中心供氧系统由中心供氧站、减压装置、管道、阀门及氧气终端等组成。中心供氧站是医用中心供氧系统的核心,站内的氧气通过管道和减压装置输送到各个病区、各病房的快速插座终端处,然后通过湿化器供患者吸氧。它使用安全、快捷、方便,是近几年发展起来的现代化医疗设备。本工程采用以液氧站为主,氧气汇流排为备用的制氧系统供氧方式。

  (一)医用供氧站设计说明

  1.设计依据:医院新大楼设计床位650张,满足手术室、ICU、普通病房的供氧量,根据供氧规模要求采用液氧供氧站作为大楼的主供氧源、瓶氧站作为备用氧源。本工程液氧站设在大楼内,同时考虑充液方便。

  2.液氧供氧站:

  ①液氧站配置设备:

  3m3液氧罐两只,100m3/h汽化器两只,调压装置一套,管道阀门系统一套。

  ②液氧站主要技术参数:

  液氧站最大出口流量10 m30/h×2;液氧站最高工作压力2.0MPa; 液氧站输出压力1.35Mpa。

  3.备用瓶氧站:此备用站只在液氧罐检修或保养时代替供氧,保证系统不断气。

  瓶氧站设在大楼一层,采用双排气瓶,每排20瓶,双路控制系统,一路工作、一路备用。具有全自动控制功能。

  氧站内配置:二级自动切换装置GCS1200C 两只,汇流排2×20瓶组,4组。(本工程提供的汇流排获CE认证,符合德国EN737-3标准)。

  (二)医用氧气管道设计

  按国家医药行业标准要求,本工程氧气管道采用TP2脱脂紫铜管;铜管应符合YS/T650《医用气体和真空用无缝铜管》和GB/T1527-2006《铜及铜合金拉制管》。

  1.管道管径设计计算

  按YY/T0187-94《医用中心氧气系统通用技术条件》标准规定:手术室、ICU、抢救室的氧气终端同时使用率按100%计算,普通病房的氧气终端同时使用率按20%计算。根据医院一般用气量要求:手术室使用医疗设备(麻醉机、呼吸机)终端流量按100L/min,ICU、抢救室等重病房由于要使用医疗设备(如呼吸机等)终端流量按100L/min,普通病房终端流量按10L/min,具体参数,见表1。

  表1 医用气体终端组件处的参数要求

 

 

医用气体种类

使用部位/设备

额定压力

(kPa)

典型使用流量

(l/min)

设计流量

(l/min)

检测流量

(l/min)

 

医疗空气

 

手术室

400

20

40

80

重症病房、新生儿、

高护病房

400

60

80

80

其他病房床位

400

10

20

80

医用真空

大手术

40(300mmHg)

15-80

80

80

小手术、所有病房床位

40(300mmHg)

15-40

40

40

 

氧气

 

手术室和用N2O进行麻醉的用点

400

5-10

100

100

所有其他病房用点

400

5

10

40

 

  计算管道规格如下:

  氧站至病房大楼的主管分四路。

  病房楼氧气总管:

  氧站至病房楼一至四层为φ35×1.5紫铜管;氧站至病房楼五层ICU为φ35×1.5紫铜管;氧站至病房楼六层手术室为φ35×1.5紫铜管;氧站至病房楼十至二十二层为φ35×1.5紫铜管;氧气病区横管:普通病区 φ22×1.5紫铜管;(五层新生儿区预留为φ35×1.5、六层ICU、手术室预留为φ35×1.5)。

  氧气病房支管:

  普通病房φ12×1紫铜管;重症病房φ12×1紫铜管。

  2.压力减压装置及区域控制阀箱

  为保证病房终端的压力稳定流量充足,氧气经机房压力减压装置通过二级减压,统一由分配器以低压气体的方式输送到每个楼层,然后再经过楼层合理的设计,由每个区域的区域报警阀门箱进行控制和报警。压力减压装置采用一用一备,当一路减压阀故障时,打开备用减压阀即可供气,保证病区氧气不停气。

  3.氧气总计量装置

  自动控制汇流排GCS1200C是全自动液晶屏显示,可适时检测气体流量计总用气量,无需额外的氧气计量装置,同时气体流量将保存在内存中,可瞬时、累计计量,具有数据传输功能,可接入AMS系统。

  4.气体终端装置

  设备带上气体终端采用国际领先的德式气体插座,可插入(或连接)氧气湿化瓶、麻醉机和呼吸机等医疗器械的气体插头。氧气终端可区分其它气体终端,且插拔方便、密封可靠、使用寿命大于20000次,无插头时能自动密封。

  四、医用负压吸引系统设计

  医用中心吸引系统适用于医院的新建、扩建和改建工程,它是专为各类医院的手术室、抢救室、病房等吸出患者体内的污物、痰液而设计建造的。医用中心吸引系统克服了电动吸引机随用随搬,不能多人共用、消毒不便等缺点。而且不占用病房空间,无噪声,是现代化医院理想的吸引系统设备。

  吸引系统的负压源是中心吸引站的真空泵组,通过真空泵机组抽吸使吸引系统管路达到所需负压值,在手术室、抢救室和各个病房终端处产生吸力,供医疗使用。

  (一)负压吸引站

  吸引站结构图(本工程为3台原装进口普旭油润滑旋片式真空泵)。

  负压吸引站位置设在大楼七层,配置如下:

  进口油润式真空机组3台(提供符合EN ISO 7396-1的医用真空管全自动系统,采用一用两备共3台真空泵,独立底座) ;污物收集罐8L两只;细菌过滤器90 m3/h,过滤容量99.97%两套;2m3真空罐一只;真空泵面板(符合EN 60204)一套。

  吸引电控柜采用PLC控制,当真空负压超上下限值时有声光报警信号,中央控制系统能保证每个真空泵都有单独的控制电路,以便在发生故障的情况下,整个电气系统可确保其他真空泵正常运转。

  (二)吸引管道系统设计

  按国家医药行业标准要求,吸引管道大楼总管、病区横管均设计为TP2脱脂紫铜管,进入病房内支管设计为TP2紫铜管,铜管应符合YS/T650《医用气体和真空用无缝铜管》和GB/T1527-2006《铜及铜合金拉制管》。

  1.管道管径设计

  按YY/T0186-94《医用中心吸引系统通用技术条件》标准规定:手术室、ICU的吸引终端同时使用率按100%计算;普通病房的负压吸引终端同时使用率按20%计算。根据医院一般用气量要求:吸引终端流量按40L/min,计算管道规格如下——

  吸引站至病房大楼的主管分四路:

  吸引站至大楼九层到二十二层管道井为φ54×2紫铜管;吸引站至大楼六层手术区管道为φ54×2紫铜管;吸引站至大楼五层管道为φ54×2紫铜管;另一路吸引站到一层~四层手术室为φ54×2紫铜管;吸引病区横管:9层~22层普通病区φ28×1.5紫铜管;五层、六层重症病区54×2紫铜管。

  吸引病房支管:普通病房支管为 φ15×1紫铜管;重症病房支管为φ22×1紫铜管。

  五、医用压缩空气系统设计

  医用中心压缩系统专为各类医院的手术室、ICU室等提供医疗用气,作为推动医疗设备工作的气源。

  空气系统的动力源是中心压缩站的空压机组,通过空气压缩机组排气使空气系统管路达到所需压力值和流量,在手术室、ICU等重病室终端处产生医用空气,供医疗设备使用。

  (一)压缩空气站

  压缩空气站设在大楼底下一层,配置如下:

  设3台进口四级无油螺杆式空气压缩机,可集成控制;1只380V三相50HZ系统控制柜;两只压缩气体缓冲罐(3000升);两套EcoPharm Tower MA DME 080S吸附式干燥机;两套五级细菌过滤器(含一氧化碳过滤装置);两套进口自动排水装置Bekomat 12;1套压缩空气(带二级减压)压力减压站(一备一用)。

  (二)压缩空气管道设计

  按国家医药行业标准要求,本工程压缩空气管道采用TP2脱脂紫铜管;铜管应符合YS/T650《医用气体和真空用无缝铜管》和GB/T1527-2006《铜及铜合金拉制管》。

  1.管道管径设计

  按《医院洁净手术部建筑技术规范》标准规定:手术室、ICU室、抢救室的空气终端同时使用率按100%计算;根据医院一般用气量要求:手术室、ICU、抢救室由于要使用医疗设备(如呼吸机等)终端流量按60L/min。

  空气站至大楼的主管分四路:

  空气站至大楼九层~二十二层的主管为φ35×1.5紫铜管;空气站至大楼六层手术净化区域的主管为φ35×1.5紫铜管;空气站至大楼五层的主管为φ35×1.5紫铜管;空气站至大楼一层~四层的主管为φ35×1.5紫铜管;空气病区横管: 病区横管为φ22×1紫铜管;五层、六层预留为φ35×1.5; 空气病房支管: φ12×1紫铜管。

  2. 气体减压装置设计

  为保证病房终端的压力稳定流量充足,在压缩空气机房出口端设二级减压装置,通过二级减压将压缩空气的气体压力由1.6Mpa减至0.5Mpa,由气体输送管道将低压力的安全气体送至每个楼层,每个楼层均按欧洲标准及设计要求配置有区域报警阀箱,在压力故障时可声光报警。减压箱内减压装置必须一用一备,当一路减压阀故障时,打开备用减压阀即可供气,保证病区压缩空气不停气。

  六、笑气、二氧化碳系统详细设计说明

  为操作管理方便,笑气、二氧化碳汇流排气源站设在七层同一房间。另外在大楼四楼另外单独配置一套二氧化碳汇流排,供应生殖中心。

  (一)笑气、二氧化碳站房设计

  笑气和二氧化碳主要供给大楼四层、五层、六层的生殖中心、分娩室和手术室使用,根据规模气源站设计如下:

  笑气站,4瓶×2组自动控制汇流排。

  生殖中心二氧化碳站,4瓶×2组自动控制汇流排。

  二氧化碳站,4瓶×2组自动控制汇流排和一套2瓶*1组自动控制紧急汇流排。

  全自动控制汇流排特性:

  全自动切换并带停电保护装置,系统断电后,不会影响正常使用,采用机械式压力控制装置,确保断电不断气。所有汇流排均能提供日后升级,无需另外购买。

  (二)笑气、二氧化碳管道设计

  1.管道管径设计

  按《医院洁净手术部建筑技术规范》标准规定:笑气和二氧化碳主要应用于手术室、分娩室、生殖中心实验室,并根据《国家医用气体规范》的要求,对笑气和二氧化碳的终端出气流量有相应的要求。

 

 

医用气体种类

使用部位/设备

额定压力

(kPa)

典型使用流量

(l/min)

设计流量(l/min)

检测流量

(l/min)

氧化亚氮

手术、产科、所有病房用点


400

5~10

15

40

氧化亚氮/氧气

混合气

LDRP(待产、分娩、恢复、产后)室用点

310~400

5~10

275

275

牙科、所有其他病房床位

400

5~10

20

40

二氧化碳

腹腔镜、有体外循环机手术室

400

5

20

80

 

  表2 医用气体终端组件处的参数要求

  根据笑气和二氧化碳的使用率按100%计算;根据医院一般用气量要求:手术室、抢救室由于要使用医疗设备(如呼吸机等)终端流量,笑气按15L/min;二氧化碳终端流量按20L/min计算。笑气、二氧化碳系统管道采用TP2紫铜管,具体管径要求如下:

  笑气管道:φ15×1.5 紫铜管;管道井出口预留φ15×1.5紫铜管;

  二氧化碳管道:φ15×1.5 紫铜管;管道井出口预留φ15×1.5紫铜管;

  生殖中心二氧化碳管道:φ15×1.5 紫铜管;管道井出口预留φ15×1.5紫铜管;

  2.气体减压装置设计

  为保证手术室、分娩室及生殖中心实验室终端的压力稳定流量充足,在笑气、二氧化碳站房的汇流排上设计有二级减压装置,通过二级减压将压缩空气的气体压力由1.6Mpa减至0.5Mpa,由气体输送管道将低压力的安全气体送至每个楼层,汇流排内减压装置设计为一用一备。

  七、麻醉废气排放系统

  采用先进的文丘里式设计原理,利用压缩空气进行废气排放,无需日常保养,并且不会产生震动,流量可根据手术需要随时调节流量,以满足不同手术类型的需要。

  A 接受系统 E 吸引发生器

  B 排气软管 F 压缩空气管道(5bar)

  C 接头 G 压缩空气阀

  D 麻醉废气排放插座 H 废气排放管道

  八、医用气体区域报警阀箱

  (一)区域报警阀箱的应用

  区域阀箱安装于每个手术室、病房、ICU/NICU等区域,五气区域阀应用于手术室区域,三气区域阀应用于普通病房、ICU/NICU、抢救室等区域,区域阀门应设有压力显示,两侧设有短管,便于现场焊接(现场不允许酸洗处理)。

  区域阀箱安装在房间外面以确保气体发生故障时,可以利用NIST紧急接口接入钢瓶,进行不间断供气。

  区域报警阀箱应用场合:

  当需要关闭某一区域;由于终端气口或管道损坏而引起病房严重漏气;气体供应压力不稳;气源受污染;病房着火。

  (二)区域报警阀箱的功能及特点

  1.区域报警阀箱功能

  该区域报警阀箱整合了气体切断阀门、压力报警、紧急接口等功能,主要是对医院一定数量病床区域进行气体的管理和监控,以保障该区域气体的正常使用。

  2.区域报警阀箱的特点

  声光报警遵从EN 737-3 & ISO7396-1;复位按钮可以消除报警声;完善的监测显示单元;压力传感器测量实时通过的气体压力;压力计显示实时压力;内部的监测功能通过报警系统模块传输。

  八、医用气体中央报警系统

  (一)气源报警器

  气源报警器适用于监控各种气源设备,如压缩系统、真空吸引系统、汇流排等运转状况,气源控报警器具备控制功能可以实现紧急处理能力,气源报警器也适用于中央监控。可以用于监控每个区域报警器的信号是否正常,更为客户提供了便于管理、低成本的监控方式。

  (二)区域报警器

  医用区域报警器适用于监控医院楼层、护士站、手术室等区域供气状况,实时数显气体压力,可设定报警点并实施超限报警,确保医院供气的安全正常运行。

  (三)AMS(Alarm Management System)中央监控

  系统监控主机采用Monitor LL/MonitorLLT液晶显示屏对故障单元进行文字显示,同时提供声光报警信号,该中央报警器可提供随时查阅历史维修记录、故障清单,数据趋势等,满足智能监控各种需求。显示屏通过LED灯显示,报警监视器上会显示两行文字。可随意设定信息在显示屏上显示的顺序和报警优先级。

  九、结束语

  医用供气系统的设计,应遵循GB 50751-2012《医用气体工程技术规范》新标准,同时借鉴国外先进的医用气体设计理念,将安全和质量放在第一位,从整个系统气源的产生到气体输送,区域报警系统及中央报警系统,床头病房终端系统等都进行了严格的质量控制,所有设备从设计到出厂都经过严格检验,并遵循ISO7396-1标准,带给客户一个安全、合理、规范的医用供气系统,同时也会为患者一个安全、优质的医疗气体供应。

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