張紅遠(yuǎn)

醫(yī)院耳鼻喉綜合治療臺(tái)中心供氣系統(tǒng)的研制

張紅遠(yuǎn)

目的：研究耳鼻喉綜合治療臺(tái)中心供氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案與實(shí)現(xiàn)方法。方法：采用低成本的新型正壓泵、負(fù)壓泵進(jìn)行系統(tǒng)供氣，氣路之間通過快速接頭連接，管路中間加裝儲(chǔ)氣罐、安全閥和汽水分離器，保障氣體供應(yīng)的安全。結(jié)果：耳鼻喉綜合治療臺(tái)中心供氣系統(tǒng)具有低投入、運(yùn)行低成本、通用性強(qiáng)、安全衛(wèi)生、操作保養(yǎng)方便、故障率低等優(yōu)點(diǎn)。結(jié)論：耳鼻喉綜合治療臺(tái)中心供氣系統(tǒng)能夠以較低的資金投入滿足大型醫(yī)院耳鼻喉治療工作。

耳鼻喉；綜合治療臺(tái)；中心供氣；低成本；故障率

0 引言

耳鼻喉綜合治療臺(tái)是一種集耳顯微鏡、耳內(nèi)窺鏡、鼻內(nèi)窺鏡、顯像系統(tǒng)、負(fù)壓吸引系統(tǒng)、正壓供氣系統(tǒng)等于一體，用于耳鼻咽喉專科疾病的臨床診斷與治療的?？圃O(shè)備[1]。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，多功能耳鼻喉綜合治療臺(tái)被廣泛應(yīng)用于臨床治療工作。國家和軍隊(duì)三級(jí)甲等醫(yī)院都配置了幾臺(tái)甚至十幾臺(tái)耳鼻喉綜合治療臺(tái)，給臨床醫(yī)療工作帶來了極大的方便，越來越受到臨床工作者的歡迎和喜愛。耳鼻喉綜合治療臺(tái)屬于一次性投入，無耗材損耗的高附加值醫(yī)療設(shè)備，唯一的日常損耗成本就是維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用。其中，耳鼻喉綜合治療臺(tái)自身攜帶的正壓系統(tǒng)中的正壓泵和負(fù)壓系統(tǒng)的負(fù)壓泵是最容易出現(xiàn)故障的部分，由于現(xiàn)在的耳鼻喉綜合治療臺(tái)很多都配備進(jìn)口的正負(fù)壓泵，維修比較困難，更換費(fèi)用比較高，一臺(tái)成本是2～3萬元人民幣，增加了臨床科室的運(yùn)行成本，影響了臨床科室的正常醫(yī)療工作。為解決這個(gè)問題，本文介紹一種耳鼻喉綜合治療臺(tái)中心供氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案與實(shí)現(xiàn)方法[2]，該設(shè)計(jì)中心供氣系統(tǒng)具有低投入、運(yùn)行低成本、通用性強(qiáng)、操作保養(yǎng)方便、故障率低、安全衛(wèi)生等優(yōu)點(diǎn)。

1 設(shè)計(jì)需求分析

耳鼻喉綜合治療臺(tái)中心供氣系統(tǒng)首先要滿足10～15臺(tái)耳鼻喉綜合治療臺(tái)的基本治療工作，還要符合工作噪聲低、系統(tǒng)設(shè)計(jì)緊湊、運(yùn)行穩(wěn)定、成本低廉、安全衛(wèi)生等需求，因此，必須具備以下幾個(gè)條件：

（1）能實(shí)現(xiàn)與耳鼻喉綜合治療臺(tái)中心正壓供氣系統(tǒng)、中心負(fù)壓吸引系統(tǒng)的無障礙連接；

（2）能實(shí)現(xiàn)中心供氣系統(tǒng)和耳鼻喉綜合治療臺(tái)單機(jī)攜帶供氣系統(tǒng)的故障相互替代功能，保障臨床工作的正常開展；

（3）設(shè)計(jì)體積小、質(zhì)量輕、噪聲低，便于安裝存放；（4）成本低廉，維護(hù)方便，故障率低，安全衛(wèi)生。

2 主要技術(shù)指標(biāo)

（1）正壓氣體罐體輸出壓力為0.15～0.25 MPa；（2）正壓減壓后輸出壓力（進(jìn)入耳鼻喉綜合治療臺(tái)壓力）為0.08～0.15 MPa；

（3）負(fù)壓氣體罐體輸出壓力為-0.09 MPa；（4）負(fù)壓減壓后輸出壓力（進(jìn)入耳鼻喉綜合治療臺(tái)壓力）為-0.04～-0.06 MPa；

（5）外形尺寸為180 cm×180 cm×160 cm；（6）工作噪聲≤70 dB。

3 設(shè)計(jì)方案實(shí)現(xiàn)

耳鼻喉綜合治療臺(tái)中心供氣系統(tǒng)主要由正壓泵、負(fù)壓泵、正壓氣體儲(chǔ)氣罐、負(fù)壓氣體儲(chǔ)氣罐、汽水分離器、減壓閥、快速接頭、消毒模塊等幾方面實(shí)現(xiàn)。

3.1 中心供氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

中心供氣系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)如圖1所示。

圖1 中心供氣系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)

3.2 供氣部分各模塊設(shè)計(jì)方案及功能

3.2.1 正壓供氣部分設(shè)計(jì)及技術(shù)指標(biāo)

3.2.1.1 正壓供氣部分技術(shù)指標(biāo)

壓縮空氣站供氣量2 m3/min；工作壓力0.35～0.65 MPa；終端流量6 L/min；噪聲＜40 dB（A）；含油量≤0.01 mg/m3；含塵粒子≤0.01 μm；最高工作壓力0.8 MPa；泄漏率＜0.5%；接地電阻＜10 Ω。正壓供氣設(shè)備如圖2所示。

圖2 正壓供氣設(shè)備立體圖

3.2.1.2 儲(chǔ)氣罐設(shè)計(jì)及技術(shù)指標(biāo)

空氣壓縮機(jī)的一個(gè)最重要的后端配置是儲(chǔ)氣罐。它能根據(jù)設(shè)計(jì)需求儲(chǔ)存一定量的空氣，達(dá)到穩(wěn)定氣體輸出的效果，同時(shí)能夠有效降低氣路中的溫度，方便去除空氣中所含的小顆粒灰塵、水分、其他雜質(zhì)等，同時(shí)可以有效減輕空氣干燥機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)負(fù)荷[3]。

醫(yī)院應(yīng)用儲(chǔ)氣罐的配置要求：

（1）塑韌性優(yōu)良。筒體材質(zhì)塑韌性要好，受力必須均勻，應(yīng)力合理分布，筒體上必須開設(shè)安全信號(hào)孔，方便日常觀察，確保設(shè)備使用安全。

（2）要有良好的耐腐蝕性。內(nèi)筒必須采用耐腐蝕性好的材料，且進(jìn)行消除應(yīng)力熱處理，無硫化氫應(yīng)力腐蝕[4]。

（3）抗疲勞性要好。采用有限元方法對(duì)設(shè)備進(jìn)行疲勞分析設(shè)計(jì)，確保設(shè)備抗疲勞性。

圖3為我院選配的儲(chǔ)氣罐。

圖3 儲(chǔ)氣罐

3.2.1.3 儲(chǔ)氣罐消毒系統(tǒng)設(shè)計(jì)及技術(shù)指標(biāo)

紫外線進(jìn)行空氣消毒滅菌是現(xiàn)代醫(yī)院臨床使用的一種常用消毒方法。當(dāng)紫外線波長(zhǎng)在 2 000～ 3 000 ?時(shí)，具備消毒殺菌作用。同時(shí)，當(dāng)紫外線波長(zhǎng)達(dá)到2 650～2 660 ?時(shí)，具有最強(qiáng)殺菌力。在臨床工作中，殺死不同細(xì)菌，需要不同的照射量，最容易被殺死的是革蘭氏陰性無芽孢細(xì)菌，需要5～10倍的照射量才能有效殺死葡萄球菌、鏈球菌及芽孢等，需要50倍的照射量才能殺死真菌孢子[5]。

本設(shè)計(jì)采用2支30 W的紫外燈嵌入儲(chǔ)氣罐內(nèi)部，采用120 min定時(shí)器進(jìn)行定時(shí)控制。日常工作照射時(shí)間30～60 min，經(jīng)過醫(yī)院感染控制科的感染控制監(jiān)測(cè)，可有效殺死各類無效細(xì)菌，達(dá)到對(duì)儲(chǔ)氣罐內(nèi)部氣體和罐體消毒的效果[6]。

3.2.1.4 汽水分離器設(shè)計(jì)及技術(shù)指標(biāo)

本設(shè)計(jì)采用衛(wèi)生級(jí)擋板式汽水分離器，這是一套在醫(yī)院臨床工作中使用比較成熟的設(shè)備，可方便拆卸清理設(shè)備內(nèi)部。在設(shè)備外部配上絕熱套，可有效提高汽水分離器的工作性能。其中，汽水分離器的最高分離效率：干燥度可達(dá)到98%，最低壓降約為5‰[7]；結(jié)構(gòu)按容器規(guī)范設(shè)計(jì)。汽水分離器為可拆卸結(jié)構(gòu)碳鋼或不銹鋼材質(zhì)。對(duì)蒸汽中含有空氣的情況，汽水分離器上部設(shè)計(jì)了排空氣口。圖4為我院選配的汽水分離器。

圖4 汽水分離器

3.2.1.5 正壓系統(tǒng)壓力變化對(duì)吸引裝置的影響及預(yù)防措施

穩(wěn)定的正壓系統(tǒng)是確?；颊甙踩瓦_(dá)到預(yù)期治療效果的前提。正壓系統(tǒng)壓力過高，可能導(dǎo)致患者身體受到損傷；正壓系統(tǒng)壓力過低，無法達(dá)到預(yù)期的治療效果。為確保穩(wěn)定的壓力輸出，本設(shè)計(jì)采取以下2項(xiàng)具體措施：

（1）在儲(chǔ)氣罐壓力輸出部位設(shè)置減壓閥和安全閥。減壓閥減壓后輸出壓力保持為0.12 MPa，減壓閥后端串接一個(gè)安全閥，安全閥安全壓力設(shè)置為0.12 MPa，當(dāng)壓力大于0.12 MPa時(shí)自動(dòng)放氣，達(dá)到限壓目的，保障患者安全。

（2）采用中心供氣系統(tǒng)與治療臺(tái)自帶壓縮機(jī)同時(shí)供氣設(shè)計(jì)，采用壓力傳感器和氣體止回閥電路設(shè)計(jì)。當(dāng)中心正壓系統(tǒng)提供壓力低于設(shè)備工作壓力時(shí)，壓力傳感器作出判斷，綜合治療臺(tái)自帶壓縮機(jī)立即啟動(dòng)，提供壓力補(bǔ)償中心正壓系統(tǒng)；當(dāng)壓力達(dá)到工作壓力后，綜合治療臺(tái)自帶壓縮機(jī)停止工作，保障壓力達(dá)到設(shè)備設(shè)計(jì)的工作壓力。

3.2.2 負(fù)壓供氣部分設(shè)計(jì)及技術(shù)指標(biāo)

穩(wěn)定、安全、衛(wèi)生的負(fù)壓系統(tǒng)為綜合治療臺(tái)的高效安全工作提供了有力的保障。

3.2.2.1 負(fù)壓供氣部分技術(shù)指標(biāo)

（1）醫(yī)用負(fù)壓吸引站的吸氣能力應(yīng)大于在用設(shè)備所需的最大流量；

（2）真空罐的設(shè)計(jì)和制造應(yīng)符合《鋼制壓力容器》《特種設(shè)備安全檢察條例》的有關(guān)規(guī)定；

（3）醫(yī)用負(fù)壓吸引站吸入部分應(yīng)具備超壓、欠壓報(bào)警裝置。當(dāng)負(fù)壓高于0.019 MPa（140 mmHg）或低于0.073 MPa（550 mmHg）時(shí)，應(yīng)發(fā)出聲、光報(bào)警信號(hào)；

（4）系統(tǒng)裝有滅菌過濾器，排氣口排出的空氣中細(xì)菌數(shù)量不得超過500個(gè)/m3[8]；

（5）中心負(fù)壓吸引站內(nèi)噪聲不超過50 dB（A），室外不超過40 dB（A）；

（6）吸引管道應(yīng)可靠接地，接地電阻應(yīng)小于10Ω；

（7）電控柜的絕緣電阻值不小于2 MΩ。

負(fù)壓供氣設(shè)備如圖5所示。

3.2.2.2 負(fù)壓供氣部分污物瓶技術(shù)指標(biāo)

圖5 負(fù)壓吸引設(shè)備

圖6 負(fù)壓吸引污物瓶

本設(shè)計(jì)采用由高品質(zhì)耐壓透明聚酯材料（polycarbon）一次性沖壓成型的負(fù)壓污物瓶，表面磨砂效果明顯，設(shè)計(jì)效果美觀。其中，采用優(yōu)質(zhì)鋁合金材料制作負(fù)壓調(diào)壓器，集液器容積5 L，自帶防溢閥，在污物注滿時(shí)能有效及時(shí)地自動(dòng)關(guān)閉管路，防止水污物盈滿時(shí)溢出調(diào)壓器的調(diào)節(jié)范圍[9]。負(fù)壓吸引污物瓶如圖6所示。

3.2.2.3 負(fù)壓系統(tǒng)壓力變化對(duì)吸引裝置的影響及預(yù)防措施

壓力過低，治療系統(tǒng)無法達(dá)到治療效果。本設(shè)計(jì)采用中心負(fù)壓系統(tǒng)與治療臺(tái)自帶壓縮機(jī)同時(shí)供氣設(shè)計(jì)，采用壓力傳感器和氣體止回閥電路設(shè)計(jì)。當(dāng)中心負(fù)壓系統(tǒng)提供壓力低于設(shè)備工作壓力時(shí)，壓力傳感器作出判斷，綜合治療臺(tái)自帶壓縮機(jī)立即啟動(dòng)，提供壓力補(bǔ)償中心正壓系統(tǒng)；當(dāng)壓力達(dá)到工作壓力后，綜合治療臺(tái)自帶壓縮機(jī)停止工作，保障壓力到達(dá)設(shè)備設(shè)計(jì)的工作壓力。

3.2.3 供氣系統(tǒng)精密快速接頭的設(shè)計(jì)

供氣系統(tǒng)精密快速接頭采用高強(qiáng)度PVC材料制造，采購方便，價(jià)格便宜，使用連接方便快捷，規(guī)格齊全。

3.2.3.1 精密快速接頭技術(shù)指標(biāo)

（1）材質(zhì)：采用高強(qiáng)度PVC材料。

（2）耐壓力：真空至120 psi（1 psi=6.89 kPa）。

（3）溫度：聚甲醛（polyformal dehyde，POM）為-40～82℃；聚丙烯（poly propylene，PP）為0～71℃。

精密快速接頭如圖7所示。

圖7 精密快速接頭

4 臨床應(yīng)用分析

我院耳鼻喉?？浦委熤行默F(xiàn)有15臺(tái)耳鼻喉綜合治療臺(tái)，根據(jù)目前的發(fā)展趨勢(shì)，預(yù)計(jì)未來5 a我院的耳鼻喉綜合治療臺(tái)總數(shù)將達(dá)到20臺(tái)的規(guī)模。根據(jù)耳鼻喉綜合治療臺(tái)供氣部分的各項(xiàng)參數(shù)要求，我院于2009年10月設(shè)計(jì)建造了一套耳鼻喉綜合治療臺(tái)中心供氣系統(tǒng)，全部投入成本約3萬元。到2013年10月止，系統(tǒng)運(yùn)行正常，沒有發(fā)生停機(jī)時(shí)間超過5 h的重大故障，短時(shí)間的設(shè)備日常維護(hù)保養(yǎng)工作能及時(shí)啟用耳鼻喉綜合治療臺(tái)的自帶壓縮機(jī)替代，沒有發(fā)生因?yàn)楣庀到y(tǒng)故障影響臨床科室醫(yī)療工作的事件。

耳鼻喉綜合治療臺(tái)中心供氣系統(tǒng)提供的氣體供應(yīng)均達(dá)到國家的各項(xiàng)安全指標(biāo)，無污染物超標(biāo)現(xiàn)象發(fā)生。

從2009年10到2013年10月止，耳鼻喉綜合治療臺(tái)中心供氣系統(tǒng)的維護(hù)運(yùn)行成本為1.2萬元，包括日常的配件更換、機(jī)油更換、水電費(fèi)、人工成本等。

由于降低了耳鼻喉綜合治療臺(tái)自帶壓縮機(jī)的使用時(shí)間和啟動(dòng)頻率，耳鼻喉綜合治療臺(tái)壓縮機(jī)的使用壽命由以前廠家規(guī)定的5 a延長(zhǎng)到了10 a左右。有3臺(tái)工作10 a左右的耳鼻喉綜合治療臺(tái)壓縮機(jī)老化嚴(yán)重?zé)o法修復(fù)，需要更換壓縮機(jī)，廠家報(bào)價(jià)需要5萬元，臨床科室建議報(bào)廢更換新機(jī)，經(jīng)過改造，通過中心供氣系統(tǒng)提供氣體，成本600元，耳鼻喉綜合治療臺(tái)恢復(fù)正常工作，為科室和醫(yī)院節(jié)約了運(yùn)行成本，得到了臨床科室的極大肯定。

5 結(jié)語

耳鼻喉綜合治療臺(tái)中心供氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用，采用以中心供氣系統(tǒng)供氣為主、機(jī)器本身自帶供氣系統(tǒng)為輔的工作模式，以較低的投入成本和運(yùn)行

（????）（????）成本，保障了醫(yī)院臨床治療工作的正常開展，降低了醫(yī)院和臨床科室的運(yùn)行成本。同時(shí)，盤活了醫(yī)院一批準(zhǔn)備報(bào)廢處理的醫(yī)療設(shè)備，使設(shè)備的使用價(jià)值到達(dá)最大化，達(dá)到了設(shè)計(jì)的目的。

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（收稿：2014-02-10 修回：2014-06-20）

Development of central gas supply system for comprehensive treatment device of otolaryngology

ZHANG Hong-yuan
（Department of Medical Engineering,the 303 rd Hospital of the PLA,Nanning 530021,China）

ObjectiveTo research design scheme and realization of the central gas supply system for the comprehensive otolaryngology treatment device.MethodsLow-cost positive-and negative-pressure pumps were used for gas supply,and gas pipelines were connected by quick coupling.Gas supply safety was ensured by placing gas holder,safety valve and gas water separator between the pipelines.ResultsThe system behaved well in cost,running,multifunction,safety, maintenance and reliability.Conclusion Thesystem can satisfy the requirementsoflarge-scale hospitalfor otolaryngology.[Chinese Medical Equipment Journal，2015，36（1）：49-51，54]

ENT;comprehensive treatment device;central gas supply;low cost;fault ratio

R318；R197.39

A

1003-8868（2015）01-0049-04

10.7687/J.ISSN1003-8868.2015.01.049

張紅遠(yuǎn)（1983—），男，主管技師，主要從事醫(yī)療設(shè)備的維修、計(jì)量、質(zhì)控等研究工作，E-mail：101zhy@163.com。

530021南寧，解放軍303醫(yī)院醫(yī)學(xué)工程科（張紅遠(yuǎn)）