【优秀论文】康复医院医用气体系统的设计与常规配置

  医用气体系统是医院医疗服务的重要保障，是医院支持系统的核心之一。本文对我院康复院区医用气体（主要是针对医用氧气、正压空气、负压真空吸引）系统的设计环节进行研究，通过计算得出康复院区所需的气体用量（负压气体总流 量为2813 L/min、医用压缩空气总流量为1225 L/min）、管径尺寸等具体数据来完善医用气体系统的设计与常规配置，用科学的手段来保障医用气体的使用安全，从而保障医院的医疗安全以及医疗质量。

  2020 年新冠病毒感染的肺炎（简称新冠肺炎）疫 情在全世界蔓延，国内尤以湖北地区最为严重。随着各家医院救治任务的不断开展，报道出来救治患者必需的救命医用氧气，尤其是收治重症患者的定点医院，出现氧气的供应压力、气体流量达不到标准，普遍出现供氧不足情况，影响临床的医疗救治工作。收治医院虽是国内比较知名的医院，当初设计的医用气体系统也均合乎行业的标准，但 是新冠肺炎的病人从普通流量吸氧到绝大部分床位的高流量吸氧，以及使用了无创呼吸机、有创呼吸机、甚至ECMO人工肺系统等，对氧气的需求量变高，导致原先的气体系统出现供应不足等问题。通过借鉴这些出现的问题，在我院康复医院设计初期就有关医用气体系统的设计与常规配置做充分的考虑，本文将一一阐述。

  医用气体指应用于医院各部门用来医治、设备的动力源或者麻醉等领域用于救治病患的气体，最重要的包含医用氧气、正压空气、负压真空吸引、二氧化碳、氮气、笑气或者其他特殊气体等，当然手术麻醉废气体的排放也纳入医用气体管理的范畴[1]。我院康复院区医用气体项目，覆盖8个普通护理单元、手术室、ICU、HDU、高压氧舱等共计 12 个区域，约 500 张床位。

  疫情期间武汉某医院是 700 张床位，每个床位都要 吸氧，危重症患者几乎都要用呼吸机。呼吸机对用氧压 力有要求，一般要在 0.4 Mpa 以上[2-3]。极端使用情况下 （使用量达到日常使用峰值的10 倍）压力上不去，流量跟不上，汽化器已经完全结冰，调节阀组严重结霜，后来通过对医用气体系统来进行改造，增加液氧罐、汽化器，提高总系统的压力到 1.0 Mpa 才处理问题，与此同时，备用汇流排每天使用的氧气瓶高达 400 瓶左右。参考以上数据建议，主供氧源及备用供氧源采用液氧罐供氧，至少设置 2 台5m3液氧罐，2 台500 Nm3/h 汽化器，互为备用 ；同时应急氧源采用2×20瓶汇流排供氧。

  医院医用氧气用量计算需要参照 GB50751-2012《医用 气体工程技术规范》[4]附录 B医用气体气源流量计算表，见表1，表中对各功能区域的各种医用气体用气流量有明确的数量值，利用这一些数据结合康复医院各个功能区域的床位分布数，见表 2，再利用公式 (1) 可计算出用氧量[5]。医用气体系统气源流量计算，见公式 (1)。

  Q——气源计算流量，L/min ；Qa——终端处额定流量，L/min；Qb——终端处计算平均流量，L/min；n—— 床位或计算单元的数量 ；η——同时使用系数 ；

  其中，Qa、Qb、η 根据 GB50751-2012《医用气体工 程技术规范》附录 B 医用气体气源流量计算表取值（表 1）。

  根据表 2 能够准确的看出，普通护理单元 400 张床位、高压氧舱36人、抢救室4人、手术室5间、苏醒室3张床位、10 张 ICU 床位、32张HDU床位。将这一些数据结合医用气体气源流量计算表，利用公式 (1)，计算出各区域具体用气量，如表3所示。

  注：手术室标准同时使用系数表1中是75%，考虑余量按100%计算；氧疗中心、HDU科室床位用氧量参照ICU床位用 氧量计算。

  另外，为了应对极端情况，增加考虑呼吸湿化治疗 仪、呼吸机等高流量设备：本项目按每护理单元 2 台、手术室、ICU、HDU 每张床位1台高流量设备计算共计机 64 台，每台设备按照正常使用流量 30 L/min（高流量设备实际峰值可达 60 L/min），按同时使用系数 75% 计算，用氧量 64×30×75%=1440 L/min。因此康复医院整个院区使用氧气总流量为表格中所有区域的流量总和以及额外考虑的高流量设备的流量总和，相加为 2721.1 L/min。

  自液氧供氧站建议设置分气缸，从分气缸至氧疗中心 设置一路专用氧气管道 ；手术室、ICU、HDU 设置一路专 用氧气管道 ；普通护理单元设置一路供氧管道 ；再引出一 路专供手术室、ICU、HDU 的应急氧气管道 ；另外预留一 路备用应急氧源管道。其中手术室、ICU、HDU 氧气管道 在各区域预留阀门。

  依据管径计算的数学公式，按照已知参数，计算出符 合临床需求压力，流量所需要的管径内径值[6]。管径计算 见公式 (2)。

  式中，d——管道内径，mm ；V——气体在标准状态 下的体积流量，Nm³/h ；Tm——管内气体平均温度，K—— 常温管道可按 40℃计算 ；WR——气体实际流速，m/s, 常规 气体流速可按照 10~20 m/s 计算 Pm——管内气体的平均压 力，MPa。

  式中，P1—— 管道始端压力，MPa ；P2——管道末端 压力，MPa。

  根据各总管的用气流速和压力等已知数据可计算得出 各个区域的氧气管道内径，结合常用脱脂紫铜管型号[7-8]， 可得出氧疗中心专用氧气管道宜采用 φ42×1.5 脱脂紫铜 管 ；手术室、ICU、HDU 氧气管道采用 φ42×1.5 脱脂紫 铜管 ；普通护理单元氧气管道采用 φ42×1.5 脱脂紫铜管 ；护理单元走廊水平管路全部采用 φ16×1 脱脂紫铜管 ；进 房间管道全部采用 φ8 脱脂紫铜管等。

  中心供氧系统管道每护理单元设置氧气二级减压箱 1 台，减压箱内置双回路，一路供气、一路备用；氧疗中心、手术室设置大流量二级减压箱。减压箱应设旁通装置，减 压箱更换或维修时不停止供气。

  另外建议每个单元安装压力传感器以及报警装置，纳 入医院信息管理系统。有条件可以增设氧气流量计，便于 科室单独计量、成本核算，另外流量计也可优先考虑纳入信 息管理系统。

  吸引中心站房建议使用油式真空泵、自动控制系统、细菌过滤器、废气处理系统、线]。线台，每台泵流量不小于 300m³/h，一用一备或者两用一备。线 m³ 线台，线的标准要求。自动控制系统设置需要既能手动控制每台真空泵的运转，又能通过压力自动控制真空泵的运转，单台泵维修时不影响总系统的运行。另外条件允许的情况下，可以配置压力传感器等实时监控真空系统设备的运转和压力情况。为保证排气口细菌含量符合标准要求 不造成了一定的环境污染，需要配置细菌过滤器，并增加废气处理系统，消除废气中可能夹带的病毒、细菌等微生物，建议选择的废气处理系统包含废气监测以及对装置灭菌效果监测与报警装置。另外排废气口参照规定要求，需要远离建筑物的门窗等，至少3m以上距离。

  依据1.3.2部分的数学计算公式，按照已知流量、压力等参数，计算出各个区域需要的管道内径，结合常用脱脂紫铜管型号，可得出手术室、ICU、HDU 一路吸引系统管道宜采用 φ54×2 脱脂紫铜管，普通护理单元一路吸引管道宜采用 φ48×2 脱脂紫铜管，护理单元走廊水平管路全 部采用 φ28×1.5 脱脂紫铜管，进房间管道全部采用 φ10 脱脂紫铜管。

  压缩空气站房设计采用无油式空压机组 2~3 台，每台流量不低于1.5m³/min ；空气后处理选用无热再生吸附式干燥机，同时设置3级过滤器，过滤精度达到0.01μm。

  压缩空气系统仅设计手术室、ICU、HDU 区域。床位 布置以及用气量计算方式参照医用氧气系统，各区域用气 量如表 5 所示。

  综合上表中的数据，康复医院整个院区使用医用压缩 空气总流量为1225L/min。

  [12-15]，还能够监控各部 门医用气体系统流量以及压力，在医院信息系统内能够预警以及便于汇总统计。

  （1）按照医药卫生行业内规定要求，医用氧气、负压、压缩空气系统管道应符合 YS/T650《医用气体和真空无缝钢管》和 GB/T1527-2006《铜和铜合金拉制管》技术方面的要求，并保证医用氧气系统、医用压缩空气系统管道平均每小时泄漏 率不大于0.5% ；医用中心吸引系统管道增压率≤0.18%/h。

  综上所述，本文考虑医用气体极端使用情况下，通过计算康复院区的用气量和管道内径等具体数据，深入分析了我院康复院区医用气体系统的设计的具体方案，确定康复院区常规配置及基本技术方面的要求。由于各医院规模和医疗技 术的差异，医用气体系统的具体参数、常规配置要求不完全一样，但要关注与思考的参数项是一致的，希望在今后医院医用气体系统的设计过程中给大家带来帮助。

  [2]张洪雁.医用供氧系统的组成与合理设置[J].医用气体工 程,2018,3(2).

  [3]魏晓阳,黄碧清.浅谈新建医院医用气体系统模块设计[J].中国医 院建筑与装备,2020,21(2):49-51.

  [8]石曦.现代医院医用气体集中供应系统设计实例[J].中国医院 建筑与装备,2019,(10):41-44.

  [12]崔吉平,赵玛丽,种银保,等.医用气体中心供应系统及应急安 全质量控制[J].中国医学装备,2012,9(6):37-39.

  [14]张凡进,郭立君,张荣.医用气体实时监测平台的设计与实现[J].计算机应用与软件,2019,36(4):97-104.

  [16]陈允玉,陈雄风,林安格.浅谈现代大型综合性医院设计—— 医用气体篇[J].华中建筑,2016,34(1):50-53