潔凈手術(shù)室監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計

潔凈手術(shù)室監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計

摘要:概述了智能醫(yī)院潔凈手術(shù)室的主要監(jiān)控內(nèi)容, 提出了監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計的一些新的理念, 并給出了一種基于PROFIBUS 的三級結(jié)構(gòu)的監(jiān)控系統(tǒng)的原理框圖.通過對手術(shù)部室內(nèi)各參數(shù)的精確控制, 既為手術(shù)部提供安全、舒適、高效的工作環(huán)境, 又有效地解決節(jié)能問題.

關(guān)　鍵　詞:潔凈手術(shù)室;監(jiān)控內(nèi)容;監(jiān)控系統(tǒng)

潔凈手術(shù)室是智能醫(yī)院的標(biāo)志, 現(xiàn)代醫(yī)院都建有潔凈手術(shù)室, 它由潔凈手術(shù)室、凈化病房及其它一些附屬用房組成.潔凈手術(shù)室常采用過濾器對室內(nèi)空氣進(jìn)行循環(huán)過濾, 合理組織氣流, 建立科學(xué)的人、物流程及嚴(yán)格的分區(qū)管理, 從而達(dá)到除菌的目的手術(shù)室內(nèi)的溫度、濕度、壓力、進(jìn)風(fēng)量、空氣潔凈度均需進(jìn)行檢測和控制, 以便保證設(shè)備可靠運行和降低能耗, 為手術(shù)部提供舒適、安全、高效的工作及生活環(huán)境.

1 　潔凈手術(shù)室的主要監(jiān)控內(nèi)容

1.1 　室內(nèi)溫度

醫(yī)院潔凈手術(shù)室建筑技術(shù)規(guī)范規(guī)定, 各級別手術(shù)室(特別潔凈手術(shù)室、標(biāo)準(zhǔn)潔凈手術(shù)室、一般潔凈手術(shù)室、準(zhǔn)潔凈手術(shù)室)都要求溫度在22 ～ 25 ℃[ 1] .但在實際應(yīng)用時, 設(shè)定的溫度經(jīng)常需要控制在18 ～ 25 ℃^{[ 2]}之間.為了提高系統(tǒng)實用性, 設(shè)定溫度應(yīng)可人為調(diào)節(jié).

1.2 　室內(nèi)濕度

規(guī)范中要求特別潔凈手術(shù)室和標(biāo)準(zhǔn)潔凈手術(shù)室的相對濕度為40 %～ 60 %, 一般潔凈手術(shù)室和準(zhǔn)潔凈手術(shù)室的相對濕度要求在35 %～ 60 %之間, 且強調(diào)了對濕度的優(yōu)先控制.室內(nèi)相對濕度參數(shù)為一定范圍, 但在設(shè)計中系統(tǒng)控制的目標(biāo)參數(shù)設(shè)定為50 %.原因是據(jù)研究表明, 相對濕度50 %時, 空氣中細(xì)菌浮游10 min 后即死亡, 相對濕度更高或更低時, 即使經(jīng)過24 h 后, 大部分細(xì)菌還活著, 就是說空氣相對濕度50 %最為理想.同樣設(shè)定濕度也可人為調(diào)節(jié).

1.3 　室內(nèi)壓力

規(guī)范中要求特別潔凈手術(shù)室和標(biāo)準(zhǔn)潔凈手術(shù)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(shù)室和準(zhǔn)潔凈手術(shù)室也要保持+5 Pa 的微壓差.對室外直接相通的區(qū)域應(yīng)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(shù)室, 應(yīng)對外保持相應(yīng)的微負(fù)壓.

1.4 　室內(nèi)新風(fēng)量

潔凈手術(shù)室要滿足60 m³/h·人且換氣4 ～ 6 次/h 的新風(fēng)量, 同時還要補償室內(nèi)的排風(fēng)并保持室內(nèi)的微正壓.對特別潔凈手術(shù)室要求不小于1 000 m³/h ;對標(biāo)準(zhǔn)潔凈手術(shù)室換風(fēng)30 ～ 36 次/h , 且不小于800m3/h ;對一般潔凈手術(shù)室換風(fēng)18 ～ 22 次/h , 且不小于800 m3/h ;對準(zhǔn)潔凈手術(shù)室換風(fēng)12 ～ 15 次/h , 且不小于600 m³/h .新風(fēng)比達(dá)到10 %～ 25 %, 產(chǎn)科分娩室為全新風(fēng).

1.5 　浮游細(xì)菌

浮游細(xì)菌最大平均濃度特別潔凈手術(shù)室為5 個/m³ , 標(biāo)準(zhǔn)潔凈手術(shù)室為25 個/m³ , 一般潔凈手術(shù)室為75 個/m³ , 準(zhǔn)潔凈手術(shù)室為175 個/m³ ;表面最大染菌密度均為5 個/cm³ .此外還有手術(shù)準(zhǔn)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(fēng)量、浮游細(xì)菌最大平均濃度、噪聲等的控制.

潔凈手術(shù)室的主要監(jiān)控內(nèi)容如表1 所示.

2 　設(shè)計理念

　　1)各手術(shù)室的循環(huán)送風(fēng)、回風(fēng)、排風(fēng)管道上都設(shè)置電動密閉閥^{[ 3]} .某個手術(shù)室空調(diào)系統(tǒng)停止運行時,相應(yīng)的電動密閉閥也及時關(guān)閉, 防止手術(shù)室受到污染.設(shè)置科學(xué)的空氣過濾系統(tǒng), 合理地選擇過濾方式, 一般高級別的手術(shù)室送回風(fēng)采用三級過濾系統(tǒng), 回風(fēng)經(jīng)初效過濾風(fēng)機加壓, 經(jīng)過中效過濾, 最后經(jīng)末級高效過濾后送風(fēng).新風(fēng)采用初、中效兩級過濾.監(jiān)測過濾器兩側(cè)的壓差, 中效和高效過濾器堵塞報警.

2)空調(diào)置換通風(fēng)系統(tǒng).置換通風(fēng)相對于傳統(tǒng)通風(fēng)方式強化了凈化功能, 突出了節(jié)能效果, 其核心是新風(fēng)換氣技術(shù), 它是一種將室外新鮮空氣經(jīng)過過濾、凈化、熱交換處理后送進(jìn)室內(nèi), 同時又將室內(nèi)受污染的有害氣體經(jīng)過過濾、凈化處理后排出室外, 并控制室內(nèi)溫度、潔凈度的一種高效、節(jié)能、環(huán)保的通風(fēng)方式.

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

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

5)獨立新風(fēng)機組的控制, 采用定靜壓方式來控制風(fēng)機變頻, 調(diào)節(jié)風(fēng)量, 以達(dá)到節(jié)能的目的.新風(fēng)機組與空調(diào)機組聯(lián)鎖, 只有先啟動新風(fēng)機組才能啟動各手術(shù)室空調(diào)機組.只要有一間手術(shù)室在工作, 新風(fēng)系統(tǒng)就繼續(xù)運行, 只有在整個手術(shù)部關(guān)閉時新風(fēng)機組才停機.

6)新風(fēng)機組及循環(huán)空調(diào)機組分別采用一套數(shù)字控制器對溫度、濕度、一二次回風(fēng)量、水閥開度等進(jìn)行控制, 并對過濾器前后壓差等參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控、報警.手術(shù)室內(nèi)設(shè)總控制器, 并與空調(diào)機組、排風(fēng)機組和新風(fēng)機組等設(shè)備連鎖, 可對室內(nèi)空氣參數(shù)進(jìn)行現(xiàn)場設(shè)定.

7)采用中央監(jiān)控管理模式, 控制各空調(diào)機組、新風(fēng)機組的開機、運行、關(guān)機, 在保證滿足各參數(shù)要求的前提下, 達(dá)到節(jié)能的目的.

3 　系統(tǒng)設(shè)計

潔凈手術(shù)室內(nèi)的溫度、濕度、壓力以及潔凈度是通過凈化空調(diào)機組來控制的^{[ 4]} .控制系統(tǒng)要對手術(shù)部內(nèi)的各參數(shù)進(jìn)行實時數(shù)據(jù)采集、存儲、統(tǒng)計分析后進(jìn)行自動調(diào)節(jié), 從而實現(xiàn)全系統(tǒng)的最優(yōu)控制和優(yōu)化管理,使設(shè)備的運行管理更具合理化、規(guī)范化和科學(xué)化.監(jiān)控系統(tǒng)的核心對象是手術(shù)室空調(diào)機組和新風(fēng)預(yù)處理機組.系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)符合通用性強、維護管理方便, 每臺設(shè)備投入運行后, 都能保證連續(xù)開通, 都具有“自動”和“手動”功能, 實行分散控制和集中監(jiān)視原則.

3.1 　對手術(shù)室內(nèi)的溫度、濕度、微壓差實時監(jiān)測

根據(jù)實際需要在手術(shù)部內(nèi)設(shè)置監(jiān)測點, 并在各監(jiān)測點配置相應(yīng)的溫度、濕度或壓力傳感器, 對各凈化空調(diào)機組的主要參數(shù)(溫度、濕度、壓力)、過濾器狀態(tài)、運行狀態(tài)、故障狀態(tài)進(jìn)行實時監(jiān)測.

通過溫度傳感器監(jiān)測機組內(nèi)部加熱器溫度, 超溫報警并聯(lián)動相關(guān)設(shè)備;監(jiān)測盤管進(jìn)水側(cè)表面溫度;根據(jù)季節(jié)變化自動切換控制模式.

監(jiān)測盤管和電加熱器兩側(cè)壓差, 在機組沒有氣流通過的情況下, 關(guān)閉冷/熱盤管和電加熱器.

監(jiān)控系統(tǒng)可采用管理級、監(jiān)控級、過程控制級的三級結(jié)構(gòu), 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1 所示^{[ 5]} .

3.2 　對手術(shù)室內(nèi)的溫度、濕度進(jìn)行自動調(diào)節(jié)

利用制冷、預(yù)熱、加熱、加濕閥門的開度來調(diào)節(jié)溫度和濕度;根據(jù)回風(fēng)溫度, 控制加熱盤管及表冷盤管二通調(diào)節(jié)閥的開度;根據(jù)回風(fēng)濕度, 控制蒸汽加濕閥的開度, 從而控制手術(shù)室內(nèi)溫度、濕度為設(shè)定值.相應(yīng)配置冷、熱水電動調(diào)節(jié)閥及其執(zhí)行機構(gòu)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(jìn)行冷卻除濕, 再進(jìn)行加熱處理, 以達(dá)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(jié)可盡量利用室外的新鮮空氣.

3.3 　對手術(shù)室內(nèi)微正壓的自動調(diào)節(jié)

根據(jù)室內(nèi)的環(huán)境壓力, 利用變頻器實現(xiàn)變頻恒風(fēng)壓控制, 由控制變頻風(fēng)機和排風(fēng)機的風(fēng)速而改變風(fēng)量來實現(xiàn), 相應(yīng)需監(jiān)測和控制送風(fēng)機和排風(fēng)機的運行頻率, 監(jiān)測送風(fēng)出口和排風(fēng)出口的風(fēng)壓, 相應(yīng)設(shè)置風(fēng)道壓力傳感器.

機組控制系統(tǒng)的原理框圖如圖2 所示.監(jiān)控系統(tǒng)還應(yīng)該具有可擴展性, 能作為一個子系統(tǒng)方便地納入整座智能醫(yī)院的樓宇自動化系統(tǒng)(BAS)中.

4 　結(jié)束語

　　利用先進(jìn)的計算機控制技術(shù)、管理軟件, 可以對潔凈手術(shù)室各機電設(shè)備進(jìn)行科學(xué)的控制和管理, 精確地將手術(shù)部的溫度、濕度、壓力穩(wěn)定在所設(shè)定的數(shù)值, 從而減輕工作人員的勞動強度, 有效地解決節(jié)能, 節(jié)省維護管理工作量和運行費用的問題.智能醫(yī)院潔凈手術(shù)室醫(yī)療設(shè)備的智能化管理尚缺乏成熟的經(jīng)驗, 一些問題還在探討之中.

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