醫用正壓氣體系統露點溫度與含水量的監控

施洋，劉憲，樓曉敏，陸鋼

杭州市中醫院 設備科，浙江 杭州310007

醫用正壓氣體系統露點溫度與含水量的監控

施洋，劉憲，樓曉敏，陸鋼

杭州市中醫院 設備科，浙江 杭州310007

0 前言

中華人民共和國住房和城鄉建設部于2012年發布了GB50751-2012《醫用氣體工程技術規范》（以下簡稱《規范》），對醫療衛生機構中新建、改建或擴建的集中供應醫用氣體工程的設計、施工及驗收作了規范性要求。作為杭州市醫療設備質量管理控制中心的負責單位，我院一直非常關注醫用氣體系統的安全運行問題。雖然《規范》所規定的適用范圍僅限于“醫療衛生機構中新建、改建或擴建的集中供應醫用氣體工程”[1]，但為了探索如何在已建成系統的基礎上提高醫用氣體系統安全質量，筆者結合《規范》中的強制性條文以及其他重要條款，針對本醫院的實際情況，嘗試對醫用正壓氣體系統進行改造，以進一步確保醫療用氣安全。

1 醫用正壓氣體的含水量要求

醫用正壓氣體中水含量超標會對系統終端的呼吸機等精密醫療儀器造成損害，如電路板燒毀、氧電極擊穿等；還會引起系統中管道和閥門的銹蝕，滋生有害細菌，危及病人安全。《規范》規定，醫用正壓氣體含水量應＜575 mg/m3。根據2010年的抽樣調查發現，各大醫院的醫用正壓氣體系統中，普遍存在著水含量過高的現象。

我院醫用正壓氣體系統是20世紀末建成并投入使用的。該系統從工業企業供氣系統直接嫁接引入，對于系統內含水量的要求并不高。其含水量抑制設備采用4 ℃冷凝式干燥機，易造成露點漂移，在系統壓力不穩定的情況下，無法確保除水效果。

針對這一情況，我院利用自己開發的醫用氣體監控系統，選用電傳感器式露點儀對醫用正壓氣體系統中的露點溫度值進行了長期連續在線監測[2]，以期發現系統中水含量的影響因素，并通過改進系統使水含量接近以致達到《規范》中的要求。

2 露點溫度的檢測

露點溫度是氣體中的水分從未飽和水蒸氣變成飽和水蒸氣的溫度，當未飽和水蒸氣變成飽和水蒸氣時，有極細的露珠出現，出現露珠時的溫度叫做“露點”。露點溫度表示系統中水的含量，因此醫用正壓氣體中水的含量直接影響露點溫度的值。使用德國CS instruments生產的FA 400-A2露點傳感器（最高可測得溫度為70 ℃， 最大承壓為5.0 MPa）來檢測，將露點檢測傳感器探頭安裝在醫用正壓氣體系統管道中，通過露點溫度的監測來獲取正壓氣體中的含水量。

通過近1年的監測，發現系統中露點溫度值的變化存在一定規律，以下分別簡述。我院某一天醫用正壓系統內壓力露點的動態變化曲線，見圖1。兩種不同干燥機與使用量實驗曲線圖，見圖2。從圖1可以看出，由于用氣量不恒定，在當天的6：00～11:00，醫院呼吸機開機少，且當時手術室未處于高負荷工作狀態，此時系統的用氣量較小，而露點溫度卻比較高。這是由于我院醫用正壓系統使用的是4 ℃冷干機，屬于恒定式供氣方式，當使用量＜30%或＞95%時，露點溫度上移，即壓力露點上飄，系統中形成露態水的可能性增大。醫院當天6：00～11:00醫用正壓氣體使用量＜30%，故產生了圖1所示的露點漂移現象。這也符合圖2上半部所示的冷干機與氣體使用量關系實驗曲線圖[3]。

圖1 某一天醫用正壓系統內壓力露點的動態變化曲線圖

圖2 兩種不同干燥機與使用量實驗曲線圖

當機房處于不同環境溫度情況時，醫用正壓系統壓力露點值也會發生相應變化。當機房環境平均溫度為20 ℃時，醫用正壓系統內壓力露點溫度變化范圍在7.2～7.35 ℃。當機房環境平均溫度為28 ℃時，醫用正壓系統內壓力露點溫度變化范圍在8.75～9.3 ℃。機房平均溫度提升8 ℃，露點溫度上飄1.55～1.95 ℃，系統內含水量亦隨之增加。

因此，醫用正壓系統中的露點溫度并不穩定，隨著用氣量的變化和環境溫度的變化露點溫度會出現極大的波動。當用氣量穩定且機房溫度為28 ℃時，露點溫度值大致在9 ℃左右。

3 露點溫度與含水量的換算

在已知露點溫度的情況下，可以通過計算獲取醫用正壓系統的含水量。首先要將供氣管道中檢測到的露點溫度（即壓力露點）換算為常壓露點，以便進行含水量的換算[4]。已知條件如下：

P1：醫療壓縮空氣壓力（MPa）； t1：在P1壓力下的露點（壓力露點℃）；d1：在壓力P1溫度t1時壓縮空氣的飽和含水量（kg/ kg）；p1：在溫度t1時的飽和水蒸汽壓（Pa）；P2：大氣壓（Pa）；p2：壓力為P1，露點為t1，含水量為d1的壓縮空氣，當壓力下降到P2時，水蒸汽的分壓（Pa）；t2：在P2壓力下，飽和水蒸汽的分壓為p2時相對應的溫度（常壓露點℃）；壓縮空氣為P1，t1時的飽和含水量可用下式表示：

因為壓縮空氣的壓力從P1下降到P2時，其含水量不變，此時也可用下式表示：

我院醫用正壓氣體壓力約為P1=0.6 MPa，檢測出的壓力露點約為9 ℃。溫度與飽和蒸汽壓對照表，見表1。查表1得溫度為t1時的飽和水蒸汽壓p1=1148.06 Pa。

設大氣壓P2=0.1 MPa， 則p2=191.3 Pa。查表1得溫度-14 ℃時，飽和蒸汽壓約為181.2 Pa，溫度-13 ℃時，飽和蒸汽壓約為198.5 Pa，則常壓露點t2=-13.6 ℃。

表1 溫度與飽和蒸汽壓對照表

根據常壓露點對醫用正壓氣體中的含水量進行計算。ppm （水與空氣體積比） 與g/m3（絕對濕度）的換算關系如下（a：ppm，b：g/m3，V：1 mol氣體體積）。

露點/ppm對照表[5]，見表2。查表2得，t2時的a約為1867.52，則b=1.501 g/m3（考慮到機房環境溫度約為30 ℃，1mol氣體體積＞22.4 L，故實際含水量會略小于此數值）。

我院醫用正壓氣體系統中的含水量根據計算約為1501 mg/m3，與《規范》的要求的575 mg/m3相比，含水量約為標準要求的3倍。

表2 露點/ppm對照表

4 系統改進的依據和方法

根據已記錄的系統露點溫度數值和已掌握的計算方式，可以計算出系統含水量為575 mg/m3狀態下凝出液態水的露點溫度值。

575 mg/m3的含水量換算成與空氣的體積比為715.56，由表2可知對應的常壓露點約為-23.7 ℃，對照表1可知相應的p2=72.1 Pa，則p1=432.6 Pa，對照表1得相應的露點溫度約為-4.1 ℃，即醫用正壓系統中的露點溫度要低于-4.1 ℃，才能確保我院醫用正壓系統含水量達到《規范》要求。

由于我院醫用正壓氣體系統中使用的是定容式4 ℃冷凍式干燥機，受其本身干燥效果的限制，即使處于最佳工作狀態，亦只能使露點溫度達到4 ℃，無法達到《規范》標準。應選擇非定容式的吸附式干燥機，方能使醫用正壓氣體系統的含水量達到《規范》要求。吸附式干燥機的原理是利用水和空氣分子體積不同的特點，使水分子吸附在專用的吸附劑上，并利用再生方法還原吸附劑，以達到降低壓縮空氣水分含量的目的。一般來說，吸附式干燥機可以使出口露點達到-40 ℃以下，并且出口露點受環境溫度變化的影響很小[6-8]。由于壓縮空氣中的微量油分會在吸附床中積累，會影響吸附式干燥機的效率，在干燥機進氣口裝除油器也是有必要的。

綜上，決定一方面從改進干燥機配置入手，在醫用正壓氣體系統中除配置4 ℃冷凍式干燥機外，增加吸附式干燥機；另一方面，嘗試從控制機房環境溫度入手，安裝空調，將機房平均溫度控制在20 ℃左右，以保證干燥機處于最佳工作狀態，以確保醫院醫用正壓氣體系統中的含水量達到《規范》要求。

[1] GB50751-2012,醫用氣體工程技術規范[S]．

[2] 潘建良．淺談露點儀選型和使用注意事項探討[J]．科技與生活, 2012,(20):210-211．

[3] 樓曉敏,劉憲,陸一濱．醫用壓縮空氣系統與醫療設備應用安全的關系[J]．中國醫療設備,2010,25(6):24-26．

[4] 杭永俊,鄒棟．壓力露點與常壓露點的換算[J]．工廠動力,2001,(4):35-37．

[5] GB/T5832．2-2008,氣體中微量水分的測定 第2部分:露點法[S]．

[6] 林子良,孫曉明,鮑洋洋,等．壓縮空氣干燥器壓力露點檢測系統的研制[J]．流體機械,2012,(7):33-37,47．

[7] 蔣丹,單明．淺談醫用壓縮空氣系統及應用[J]．醫療裝備, 2012,(12):32-33．

[8] 高磊,陳愛華,王維華,等．醫用壓縮空氣系統質量控制的探討[J]．中國醫學裝備,2012,(7):29-31．

Monitoring of Dew-Point Temperature and Water Content of the Medical Barotropic Gas System

SHI Yang, LIU Xian, LOU Xiao-min, LU Gang
Department of Medical Equipment,Hangzhou Hospital of Traditional Chinese Medicine, Hangzhou Zhejiang 310007, China

為監控本院醫用正壓氣體的質量，對該系統中的壓力露點進行了實時監測和記錄。經過對監測數據進行分析發現，醫用正壓氣體中的含水量超過了國家標準GB50751-2012《醫用氣體工程技術規范》的要求。在綜合考慮了醫用正壓氣體系統所使用的設備和所處環境后，計劃對該系統進行相應的改造，以期達到國家標準的要求。

醫用正壓氣體；露點溫度；供氣質量；醫療用氣安全；氣體含水量

In order to monitor the quality of medical barotropic gas, this study tested and recorded the pressure dew points of the medical barotropic gas system in the hospital. The analysis results of the testing data showed that the quantity of water content of medical barotropic gas could not meet the requirements of national standard Technical Code for Medical Gases Engineering (GB50751-2012). In comprehensive consideration of the equipment and environment of the medical barotropic gas system, this study proposed a plan to modify the system so as to meet the requirements of national standard.

medical barotropic gas; dew-point temperature; quality of gas supply; medical gas security; water content of gas

TH789

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2015.02.010

1674-1633(2015)02-0041-03

2014-12-11

浙江省衛生和計劃生育委員會 A類課題（2012KYA160）。

樓曉敏，杭州市中醫院設備科科長，高級工程師。

通訊作者郵箱：hahahappi@163．com