醫用壓縮空氣凈化及監測研究進展

紀學悅，張楠楠，費春楠 審校

(1. 天津市疾病預防控制中心傳染病預防控制室消毒科，天津 300011； 2. 天津市天津醫院感染管理科，天津 300211)

醫用氣體包括醫療空氣、器械空氣、醫用合成空氣、牙科空氣等，用于患者診療或驅動外科手術工具的單一或混合成分氣體，在應用中也包括醫用負壓真空吸引系統[1]。除醫用合成空氣和真空吸引系統外，大多屬于正壓壓縮空氣。醫用壓縮空氣系統主要用于呼吸麻醉支持系統、噴霧療法的介質、嬰兒暖箱人工呼吸器氧氣濃度調整的介質、外科設備驅動、牙科設備器械動力、口腔吹屑、醫療設備測試、醫用設備干燥、管路吹掃等，被稱為生命支持系統[2-3]。除需要正常保證氣體不間斷的供應外，其空氣質量，尤其是微生物水平，也應引起感染控制人員的關注。本文就壓縮空氣的制備，現執行的標準及存在的問題，凈化措施和微生物監測技術等內容進行簡要綜述。

1 壓縮空氣的制備

一套完整的空氣壓縮系統一般由空氣壓縮機、后冷器、儲氣裝置、干燥機、過濾器、壓力控制、管道及終端構成[3]。見圖1。

空氣壓縮機是壓縮空氣的氣壓發生裝置，將機械能轉換成氣體壓力能，將吸入一定體積和壓力的空氣壓縮為體積更小、壓力更高的空氣后輸出。空氣壓縮機按潤滑方式可分為有油、無油和全無油潤滑。無油潤滑空氣壓縮機的氣體不與潤滑油接觸，避免了油的污染和積碳，防止患者長期吸入含油碳氫化合物引起的肺炎[4]。后冷器可以有效降低壓縮后空氣的溫度，從而使水汽凝結并被排走。干燥機屬凈化裝置，常有冷干式，可以將空氣壓縮機輸出的氣體降溫，使氣體中的水份、油霧凝結成液滴排出，或吸附式吸收壓縮空氣中水分，使干燥后保留的壓縮空氣的壓力露點達到所規定的溫度后輸出。過濾器是進一步使壓縮空氣中的顆粒物更少，成為無塵、無銹、無油、無水滴的干凈和干燥的壓縮空氣[5]。

2 醫用壓縮空氣執行的標準及存在的問題

國內外壓縮空氣有相關標準，但在實際執行過程中仍然存在很多的問題。與通過液罐或氣瓶輸送氣體到終端設備不同，壓縮空氣是唯一需要在現場制備的氣體(有些醫院使用制氧機除外)。目前，壓縮空氣除少部分大型醫療機構采用集中氣站供氣外，多采用小型空氣壓縮機分散供氣的方式。由于受價格、人員意識落后、無標準規范等因素的影響，醫院常選擇含油普通活塞式壓縮機[6]，這種空氣壓縮機如不進行除油、過濾等處理，會影響其他醫療器械消毒滅菌的效果，直接或間接導致患者發生醫院感染[7]。

在很多感染控制標準中，壓縮空氣用于消毒后物品的干燥。《醫院消毒供應中心 第1部分:管理規范》WS 310.1—2016[8]規定，在檢查、包裝設備中應配有壓力氣槍。其目的是在檢查、包裝時，可就地使用壓力氣槍進行干燥處理，以提高工作效率。《醫院消毒供應中心 第2部分:清洗消毒及滅菌技術操作規范》WS 310.2—2016要求不耐熱器械、器具和物品可使用壓力氣槍進行干燥處理，管腔器械內的殘留水跡可用壓力氣槍干燥處理[9]。《軟式內鏡清洗消毒技術規范》WS 507—2016規定清洗消毒室應配備清潔壓縮空氣用于內鏡外表面和內腔的干燥[10]。上述標準均未對壓縮空氣的微生物指標進行限制，可能使污染的壓縮空氣吹向消毒、滅菌后的器械、器具，造成二次污染。盡管《軟式內鏡清洗消毒技術規范》要求清洗消毒室配備清潔壓縮空氣，但“清潔”是否應無菌或細菌含量不超過一定限值并未明確。

壓縮空氣還可作為手術室外科、骨科、整形手術等器械的驅動力。《醫院潔凈手術部建筑技術規范》GB 50333—2012規定醫院潔凈手術部配置的醫用氣體應包括氧氣、壓縮空氣[11]。此處壓縮空氣主要為口腔手術器械、骨科器械、呼吸機等傳遞動力，是作為動力氣源。以上壓縮空氣不會直接接觸患者或滅菌物品，所以對其除油、除水和除菌等方面的關注有限，靠其驅動的器械產生的廢氣就會帶菌，污染手術室空氣、飄散到傷口上。據Sagi等[12]報道，骨科手術使用未經凈化的壓縮空氣驅動的電鉆廢氣帶菌率為82%，可分離出表皮葡萄球菌、科氏葡萄球菌、其他凝固酶陰性葡萄球菌、類白喉桿菌和微球菌等，而凈化后的壓縮空氣所驅動的電鉆廢氣微生物培養均為陰性。

壓縮空氣還可作為口腔診療中三用槍的吹屑氣、牙鉆的驅動氣。吹屑氣和驅動牙鉆產生的廢氣會直接與口腔黏膜接觸。《牙科學 牙科治療機 第2部分：供水與供氣》YY/T 0630—2008規定在牙科治療機的輸入氣連接處應安裝一個孔徑不超過25 μm的微粒過濾器，同時安裝抗菌氣體過濾器[13]。然而，口腔診所有其特殊性，分散供氣多、小診所多，口腔綜合治療臺水路污染如此嚴重尚未得到很好地治理[14]，壓縮空氣的污染更是鮮有人關注。有報道口腔綜合治療臺三用槍氣路采樣，發現24%的樣品培養陽性[15]。牙科手機中的氣路細菌濃度為22 CFU/m3，且分離出金黃色葡萄球菌、芽孢桿菌、奧斯陸莫拉菌等[16]。

醫院內很多部門在配備壓縮空氣的同時，會配置真空泵，如口腔科和重癥監護病房。真空泵會將污染的液體、氣體帶入泵體，排出廢氣。《醫用氣體工程技術規范》 GB 50751—2012[1]規定，空氣壓縮機進氣口設于室內時，不得與真空泵以及麻醉廢氣排放系統置于同一房間。醫用真空泵宜設置細菌過濾器或采取其他滅菌消毒措施。如未按要求執行，則會造成壓縮空氣污染。有報道顯示，真空泵連接管道內表面污染嚴重，細菌含量高達5.1×105CFU/cm2，真空泵所在房間室內空氣細菌濃度范圍為1 092～3 137 CFU/m3，是室外空氣細菌濃度的19～57倍[16]。Bjerring等[17]在重癥監護病房(ICU)的真空系統中引入氙-133作為示蹤劑，發現17%的示蹤劑進入了壓縮空氣系統，證實真空泵和空氣壓縮機位于同一機房成為接受空氣-氧混合輔助通氣患者ICU感染的原因。

3 壓縮空氣的凈化

空氣在空氣壓縮機內不可避免地要與機器部件接觸，導致輸出的壓縮空氣中含有雜質，主要包括固體微粒、水分、油分和微生物。微生物主要來自被吸入空氣壓縮機中的未經過凈化的室外空氣，也可能來自空氣壓縮機的潤滑油[18]。雖然壓縮空氣系統是相對惡劣的環境，但如果有可用的營養物質(包括水和油滴)，以及適合的溫度，尤其較高的溫度，就會有微生物生存，而營養物質取決于被吸取氣體的純度[19]。除普通細菌，細菌芽孢能在更惡劣的環境條件下生存，其對壓縮氣體管道內的溫度范圍和濕度等極具抵抗力，同時管道壁可形成生物膜具有持續污染的風險。

除了盡可能使用更加清潔的氣源以減少進入空氣壓縮機的微生物，選擇使用無油空氣壓縮機盡可能減少空氣中油分以外，還需要配置儲氣罐、干燥機、過濾器等設備控制水分，降低溫度和過濾細菌。

有報道，空氣壓縮機產生的高溫高壓的壓縮空氣，經過后冷器后溫度降低至46℃左右，除掉約56%的水分，再進入儲氣罐可平穩氣體壓力，罐中氣體流速降低，冷卻，再去除13%左右水分，至此約70%的水分在上述兩個環節被去除，可以減輕干燥機負擔[20]。壓縮空氣中的水分不僅有利于細菌的生存和繁殖，污染管道，給患者帶來感染隱患，還可以直接穿過過濾器進入麻醉機、呼吸機等終端設備，導致麻醉機、呼吸機故障或損害氣動工具中的精密零部件，影響患者的治療，因此應用干燥機對壓縮空氣進行干燥[21]。冷凍式干燥機與吸附式干燥機各有優缺點，應視情況而定，借助含水量是否符合標準及時發現問題并進行預防性維修[22]。

除去油、水分外，顆粒物和微生物還需要使用過濾器。《醫用氣體工程技術規范》GB 50571—2012規定醫用壓縮空氣所使用的細菌過濾器過濾效率應達99.995%，同時應設置備用細菌過濾器，精度應為0.01～0.2 μm[1]。過濾器應保持干燥，因為過濾器中的冷凝物極有可能引起堵塞或導致微生物污染，過濾器也應該定期更換。作為持續質量控制的一部分，過濾器必須在安裝和使用結束時進行完整性測試[23]。

一種對小型空氣壓縮機產出的污染空氣進行凈化的設備，將流入壓縮空氣的顆粒加熱到250℃，然后迫使其通過細孔陶瓷過濾器，可以有效凈化壓縮空氣。與該設備在實驗室殺滅凍干芽孢桿菌、嗜熱脂肪芽孢桿菌以及黑青霉等具有同等的功效[24]。

4 壓縮空氣的監測

國際標準化組織(International Organization for Standardization，ISO)已經發布關于壓縮空氣質量的9項國家標準(ISO 8573-1～ISO 8573-9)，內容涉及壓縮空氣污染物和清潔度等級，油氣溶膠含量測試方法，濕度測量測試方法，固體粒子含量測試方法，油蒸汽和有機溶劑含量的限定，氣態污染物含量的限定，微生物污染物含量測試方法，污染物和清潔度等級，液態水含量的測試方法。但由于有機微生物的復雜性和多樣性，Compressed air-Part 1:Contaminants and purity classes ISO 8573-1及我國《壓縮空氣第1部分：污染物凈化等級》GB/T 13277.1—2008對其等級定義只簡單的以有或無來區分。如果將有機微生物按固體污染物考慮，測量方法按照Compressed air-Part 4: Test methods for solid particle content ISO 8573-4；如果是細菌、真菌或酵母菌，測量按照Compressed air-Part 7: Test method for viable microbiological contaminant content ISO 8573-7進行。法國[25]、英國[26]和日本[27]均在國際標準ISO 8573.7-2003的基礎上制定了本國的國家標準。目前我國尚沒有發布關于壓縮空氣微生物監測的國家標準或行業標準。

理論上，污染的壓縮空氣不僅會造成消毒或滅菌后器械在干燥過程中的二次污染，還會與患者直接接觸成為醫院感染的隱患。但壓縮空氣污染的報道很少，一方面是醫院重視度不夠，管理不嚴，導致醫用壓縮空氣存在安全隱患，另一方面是壓縮空氣監測的國家標準或行業標準缺失，再者是采樣方法不統一，不易實施[2]。

壓縮空氣監測難點在標本的采集，要控制好壓縮空氣的減壓和流量。微生物在壓力下運輸，突然釋放到大氣條件下，可能會被立即膨脹的氣體和由此產生的剪切力破壞。流速過大，沖擊力會影響瓊脂上微生物的回收率，應使流速保持等速并在采樣儀器范圍內[23]。

ISO 8537-7提及的壓縮空氣微生物采集方法主要是應用狹縫取樣器采樣。見圖2。壓縮空氣通過導管連接采樣設備，經減壓后狹窄的狹縫加速使空氣中微生物碰撞到瓊脂培養基表面，空氣分子被轉向[25-27]。Bjerring等[18]利用狹縫取樣器搭載14 cm含10%血的培養皿，以65 L/min采集壓縮空氣10 min，81%的標本微生物培養陽性。

狹縫采樣器是一種撞擊式空氣采樣器，也可以使用其他標準的撞擊式采樣器替代[23]，如篩孔式采樣器。見圖3。

1為進氣流，2為在旋轉臺上的培養皿，3為空氣出口，4為空氣，按ISO 8537-7繪制。

1為進氣流，2為篩孔板，3為平皿，4為出氣口。

圖4 各式篩孔式壓縮空氣監測設備

除了使用儀器采樣，還有報道使用其他方法收集壓縮空氣。如Walker等[32]將三用槍或牙科手機的氣路軟管通入30 mL磷酸鹽緩沖液中，采集壓縮空氣2 min，以CFU/mL·min計算細菌含量。Hubar等[15]采用滅菌的改裝后不銹鋼過濾架，搭載0.45 μm孔徑的濾膜對口腔綜合治療臺三用槍氣路進行采樣，發現24%的濾膜培養陽性。還有“袋裝瓊脂接觸”采樣法，將采樣平皿放置在無菌采樣塑料袋中，采樣袋留有與壓縮空氣的接口，一部分壓縮空氣直接噴向平板，一部分壓縮空氣在采樣袋釋壓后沉降到平板，還有大部分擴散到采樣袋內表面。“直接噴平皿法”即使用壓縮空氣直接噴向培養皿的方法。上述幾種方法存在無法全量收集壓縮空氣內微生物、平板瓊脂易被高速氣流損壞、被外圍空氣影響等問題，導致無法準確定量獲得1L壓縮空氣的細菌含量[33]。

5 提高壓縮空氣質量的建議

(1)合理選擇氣源的位置，使進氣盡可能潔凈。遠離真空系統排氣口、進氣口設置在室外時應朝下且加保護網，防止蟲鳥、碎片或水進入。(2)應選擇無油壓縮機組。如現有設備非無油壓縮機，有被油污染的可能，需要安裝碳氫化合物監測設備。同時配備后冷機、干燥器、過濾器等凈化設備。(3)加速推進相關國標或規范的發布，科學合理地指導衛生系統、設計單位、施工單位和監理單位前期設計、施工和驗收。(4)開展壓縮空氣微生物監測。通過感控標準的發布，提高感控人員的意識，學習壓縮空氣相關知識，推動壓縮空氣后期維護保養的管理和微生物監測。