趙東升 張 龍 孔康輝

目前,潔凈裝備在醫(yī)療領域的發(fā)展改善了就醫(yī)環(huán)境,降低了手術感染率,尤其潔凈手術室的出現(xiàn),促進了外科手術發(fā)展,使得一些疑難手術如心臟搭橋手術、骨關節(jié)置換手術、器官移植手術等能夠順利進行.但潔凈裝備電氣控制設計在醫(yī)療領域使用中發(fā)現(xiàn)了一些問題,如設備電氣控制可靠性低,存在火災隱患、雙路供電切換時設備故障停機等問題[1].河南省人民醫(yī)院綜合手術部共有40間手術室,其中有18間百級層流手術間,22間萬級層流手術間.針對手術室凈化空調系統(tǒng)的電氣控制設計存在的問題,進行了改進.

1 手術室潔凈空調系統(tǒng)的組成及作用

手術間潔凈系統(tǒng)包含空氣處理機組、送回風管道、手術室高效過濾器以及送風天花和電氣控制系統(tǒng),室外新鮮空氣經初效、中效及亞高效過濾器過濾,溫濕處理后進入手術間循環(huán)機組.手術間循環(huán)機組包含混合段、過濾網段和冷熱加濕處理段,經處理過的空氣通過風管進入手術間頂部靜壓箱,經高效過濾器過濾,均流網均流進入手術區(qū)域.在手術區(qū)域稀釋塵埃顆粒濃度,降低細菌含量,形成降低患者感染風險的安全區(qū)域.手術間墻面兩側貼近地面處設置回風百葉口,室內氣流經回風百葉匯合進入手術間循環(huán)機組構成循環(huán).手術間頂部靠近麻醉機上方設置排風口,排出手術中的部分廢氣.手術室潔凈空調系統(tǒng)原理見圖1.

圖1 手術室潔凈空調系統(tǒng)原理

根據(jù)國家標準"醫(yī)院潔凈手術部建筑技術規(guī)范"(GB50333-2013)[2]要求,潔凈手術室按照每立方米中0.5 μm塵埃粒子數(shù)的濃度水平,將手術間潔凈度分為5~8.5級.以5級手術間為例,要求每立方米中0.5 μm塵埃顆粒數(shù)>350粒,<3500粒,5 μm塵埃顆粒數(shù)為零,5級手術間主要用于心臟外科手術、骨關節(jié)置換手術和器官移植手術等,手術部位感染可能直接危及患者生命及術后生活質量,潔凈手術間凈化空調系統(tǒng)設計必須要求高可靠性,尤其是電氣控制系統(tǒng)設計,應考慮高可靠性、應急替代性和安全性等因素.

2 手術室潔凈空調系統(tǒng)電氣設計存在的問題

潔凈空調系統(tǒng)的電氣控制設計在醫(yī)療領域使用中發(fā)現(xiàn)電氣控制可靠性低、電加熱交流接觸器燒粘連,并存在火災隱患、排風機控制電路設計不合理以及雙路供電切換時設備停機等問題.

3 手術室潔凈空調系統(tǒng)電氣設計改進方案

3.1 電氣控制改進

在醫(yī)院手術室潔凈空調系統(tǒng)使用中存在因電氣設計可靠性低造成的醫(yī)療影響:①機組故障,部件損壞無法立即修復;②電加熱交流接觸器燒粘連,造成手術間溫度失控,產生焦糊味并存在火災隱患;③排風機控制電路不合理,風機電機燒壞過流時造成控制電路保險管燒毀,機組停止運行.

機組故障,部件損壞無法立即修復.潔凈空調系統(tǒng)風機采用變頻控制,手術進行中若變頻器故障,無法立即復位,手術間潔凈空調機組將停止工作,手術間失去潔凈保護,手術患者存在感染風險;手術間溫濕度將無法控制,夏季造成手術間悶熱,冬季造成手術間溫度低,不僅影響到患者安全,也嚴重影響到醫(yī)務人員的舒適度.因手術室特殊環(huán)境,必須要求潔凈系統(tǒng)高可靠性,改進潔凈空調機組風機控制,增加接觸器和熱繼電器控制風機,當變頻器出現(xiàn)故障時,切換至工頻模式可繼續(xù)運行,保障手術繼續(xù)進行[3-4].手術室潔凈空調系統(tǒng)控制系統(tǒng)應具有變頻、定頻和應急三種模式.當控制系統(tǒng)如CPU、輸入輸出模塊和控制電路等故障時,為保障手術順利進行,應將機組轉換為應急模式(圖2).

圖2 手術室潔凈空調系統(tǒng)三種模式控制電路

3.2 電加熱交流接觸器改進

電加熱交流接觸器燒粘連,造成溫度失控,產生焦糊味.手術室潔凈空調機組電輔助加熱交流接觸器會出現(xiàn)燒粘連,原設計電輔助加熱控制電路見圖3,CPU輸出信號進入R7、R8、R9中間繼電器線圈,R7、R8及R9中間繼電器的常開觸點分別控制三組電加熱交流接觸器的M3、M4及M5線圈,該潔凈空調機組電輔助加熱采用電熱管式,當電加熱管連續(xù)長時間工作或經過電輔助加熱管的風量過小,電熱管表面溫度過高,運行電流增大,導致交流接觸器起熱而粘連,造成溫度失控故障.

圖3 電加熱控制原理

電輔助加熱原設計在電加熱管組旁邊安裝溫度保護器,當溫度>125 ℃時輸出斷開信號進入CPU高溫報警輸入端口,CPU接到高溫報警信號,輸出R7、R8及R9中間繼電器線圈斷開信號,中間繼電器斷電驅動電加熱交流接觸器線圈斷電,電加熱組停止工作.若電加熱交流接觸器觸點燒粘連,則發(fā)出高溫報警信號,無法導致電加熱組斷電.

改進措施為更換電加熱空氣開關,安裝具有脫扣器連鎖的空氣開關,脫扣器線圈串聯(lián)入高溫報警中間繼電器常開觸點,兩端連接220 V控制電源.當電加熱出現(xiàn)高溫報警信號時,高溫報警中間繼電器線圈帶電,常開觸點閉合,脫扣器線圈帶電驅動電加熱空氣開關跳閘,從而起到保護作用.對于選用電熱管加熱的潔凈空調系統(tǒng),控制系統(tǒng)配置大功率交流接觸器可避免燒粘連的現(xiàn)象.同時應盡可能選用PTC陶瓷電加熱組,PTC陶瓷電加熱組表面工作溫度低,不會出現(xiàn)加熱器發(fā)紅起煙,工作電流會隨著風量的大小改變,當潔凈空調系統(tǒng)循環(huán)風量減小時,PTC電加熱組工作電流會相應減小.控制電路改進見圖4.

圖4 高溫報警控制原理

3.3 排風機控制電路改進

排風機控制電路不合理,風機電機燒壞漏電時造成控制電路保險管燒毀,機組停止運行.手術間排風機通過風機運行中間繼電器常開觸點并連入控制電路,當排風機電機損壞時,電流增大導致控制電路保險管燒毀,電路設計見圖5.

圖5 原設計排風控制電路原理

改進排風機控制電路安裝獨立保險管,應小于總控制電路保險管,為能夠及時發(fā)現(xiàn)排風機報警,應設置排風機故障報警中間繼電器,排風機故障報警中間繼電器線圈串入排風機控制電路,電路改進見圖6.電路經改進后,避免排風機故障導致控制系統(tǒng)斷電故障,提高潔凈系統(tǒng)可靠性.

圖6 排風控制電路原理

3.4 雙路供電改造

手術室供電通常采用雙路供電,當一路電斷開時,另一路電自動切換投入,電路設計見圖7.

圖7 雙路供電電路原理

手術室雙路供電切換在夏季高負荷情況下,供電部門需要倒閘頻率偏大,在用電高峰時段,一天中曾發(fā)生4次斷電倒閘故障,每次倒閘均會使大量潔凈機組故障停機,故障內容多因變頻器過流或欠壓保護,必須由人工到每臺機組控制柜現(xiàn)場進行變頻器復位后潔凈機組才可正常工作,頻繁的停機和需要大量時間去復位,嚴重影響到手術的順利進行.以手術室潔凈空調機組使用ABB510系列變頻器為例,當出現(xiàn)倒閘切換時,變頻器通常出現(xiàn)F0001故障,更改內部參數(shù)設置可保障雙路供電切換時變頻器能夠重新啟動,ABB510系列變頻器自動復位參數(shù)調整方法見表1.根據(jù)設備特點,將相應參數(shù)設置為允許自動復位,當出現(xiàn)雙路電切換時,可保障變頻器能夠重新啟動[5-6].

表1 ABB510系列變頻器參數(shù)調整表

原設計無延時啟動電路,根據(jù)變頻器參數(shù)3103設置,保障潔凈空調機組延時啟動.若潔凈控制系統(tǒng)切換至工頻或應急模式,則雙路供電切換會導致風機電機未停穩(wěn)后立即啟動,易損壞風機電機,控制電路應設置延時繼電器,延時風機的啟動.

4 小結

潔凈手術室對外科手術起到重要作用,通過改進醫(yī)院潔凈手術室電氣設計的不足之處,提高電氣控制可靠性,解決了火災隱患,同時改進了電路設計和雙路供電切換停機等問題,使醫(yī)院潔凈手術室具備高度可靠性和安全性,可有效的避免患者感染,保障手術的順利進行.