中华人民共和国国家市场监督管理总局颁布TSG 24——2015《氧舱安全技术监察规程》定义高压氧舱(以下专指医用高压氧舱,简称氧舱)是指采用空气、氧气或者混合气体(指氧气与其他气体按照比例配制的可呼吸气体)等可呼吸气体为压力介质,用于人员在舱内进行治疗、适应性训练的载人压力容器。
氧舱可以按照压力介质的不同分为医用空气加压氧舱和医用氧气加压氧舱。
医用空气加压氧舱,采用空气为压力介质,用于进行治疗的载人压力容器,额定进舱人数不得超过18人(含18人),其工作压力不大于0.3MPa(表压,下同)。医用空气加压氧舱分类见表2-1-1-1。
表2-1-1-1 医用空气加压氧舱分类
医用空气加压氧舱是指以符合质量要求的压缩空气为压力介质向舱内加压,使舱压升至治疗压力,患者通过面罩、头罩、氧帐等方式呼吸高浓度医用氧气,以达到治疗目的。目前,医用空气加压氧舱绝大部分采用多人舱形式,根据临床治疗的需要,由治疗舱与过渡舱组合而成,许多大型综合医院还建立了连接重症监护舱、减压舱、负压舱、多功能舱等组成的多用途氧舱群。治疗舱是在高于大气压的密闭舱内,患者通过吸氧装置呼吸氧气而进行治疗的舱室,而过渡舱是指在治疗舱处于高于大气压的状态下,能使医务人员或患者在同等气压下出入治疗舱的舱室。目前,我国医用空气加压氧舱在其设计、制造、检验、使用等方面,均已有较成熟的国家规范、标准及质量控制体系。医用空气加压氧舱可同时容纳多人治疗,效率高、空间大,便于医护人员及家属陪舱和在舱内进行其他治疗以及对危重患者进行抢救。医用空气加压氧舱内氧浓度不能超过23%,相对较为安全,但舱内人员较多,医院感染防控难度较大。医用空气加压氧舱体结构复杂,造价高,对房屋结构有一定要求,配套的设备和仪器仪表较多,需要有合格的医护人员和技术管理人员进行操作、维护和保养。
医用氧气加压氧舱,采用氧气为压力介质进行治疗的载人压力容器,额定进舱人数为1人,其工作压力不大于0.2MPa。医用氧气加压氧舱分类见表2-1-1-2。
表2-1-1-2 医用氧气加压氧舱分类
医用氧气加压氧舱,以符合质量要求的医用氧气为压力介质向舱内加压,使舱压升至治疗压力,患者不需使用面罩、头罩、氧帐等工具就能直接呼吸高浓度氧气,并且全身均处于高浓度氧气环境下,以达到治疗目的。医用氧气加压氧舱每次只允许1人进舱,没有医护人员和家属陪舱,因此,不能进行危重患者的救治;空间小,易造成恐惧感。舱内氧气浓度较高,要求工作人员要有高度的责任心,确保设备和人员安全。但是医用氧气加压氧舱属于可移动单体结构舱,对房屋要求简单,适合任何卫生机构使用,对呼吸状况不佳、外伤、需要隔离治疗和某些特殊疾病患者的治疗十分便利。
高压氧舱是一类特殊的压力容器-载人压力容器,因此,国家出台了专门的《氧舱安全技术监察规程》(TSG 24——2015)(以下简称《国标》)等规定和制度,对氧舱的制造与使用提出了特别要求。氧舱的结构包括舱体、压力调节系统、呼吸气系统、电气系统、舱内环境调节系统、消防系统、安全附件与安全保护装置及仪表、操作台和微机系统等。
舱体包括筒体、封头、舱门、递物筒、观察(照明)窗、舱内管道等受压元(部)件,以及装饰材料、座椅(床)、地板等舱内物料。
筒体按材质可分为金属体和有机玻璃体。
金属筒体由优质钢材焊接制成,大多呈圆筒状,两端采用椭圆形封头,目的是加强筒体强度,防止应力集中。但随着生产工艺水平的提高,方形氧舱、圆形平底氧舱等异形舱越来越多地投入使用。筒体的大小根据舱内座位数以及使用单位要求来调整,按照国标要求,单人氧舱人均舱容不小于1m 3 ,多人氧舱人均舱容不小于3m 3 。
圆形氧舱能够很好地防止应力集中,相对于异形氧舱技术简单,造价低。缺点是氧舱筒体一部分需下沉到地面以下,因此必须配备地下室,增加房屋建设投资成本。常见圆形舱见图2-1-2-1和图2-1-2-2。
图2-1-2-1 医用空气加压氧舱
图2-1-2-2 医用氧气加压氧舱
方形氧舱,外形美观,相对于圆形氧舱空间更大、空间利用率高,方便舱内治疗的开展,另外环境舒适性强,患者出入方便。方形氧舱可直接放于地面上,不需配备地下室,减少房屋成本。但方形氧舱工艺复杂,造价较高。常见方形氧舱见图2-1-2-3。
图2-1-2-3 方形氧舱
圆形平底氧舱在一定程度上综合了圆形氧舱和方形氧舱的优点,可直接放于地面上,不需配备地下室,造价相对于方形氧舱低廉。常见圆形平底氧舱见图2-1-2-4。
有机玻璃筒体一般用于氧气加压氧舱,包括成人氧气加压氧舱和婴幼儿氧气加压氧舱。这种筒体采用的是浇铸型工业有机玻璃,通体透明。有机玻璃材料氧舱筒体不允许有开孔等导致应力集中、突变的结构形式,除承受压力介质及轴向端面密封载荷以外,不允许施加其他外部载荷。有机玻璃氧舱体的使用注意事项请见下述观察(照明)窗部分。常见有机玻璃体氧舱见图2-1-2-5。
图2-1-2-4 圆形平底氧舱
图2-1-2-5 有机玻璃体氧舱
舱门是筒体上的最大开孔,是医护人员和患者及其家属进出氧舱的通道,它的形式和大小直接决定了氧舱的实用性和方便性。目前,舱门主要有内开门、外开门和平移式舱门等三种结构,氧舱国家标准规定医用空气加压氧舱矩形门宽度应不小于650mm,圆形门的直径应不小于750mm;而对于氧气加压氧舱,由于均为外开门,根据《氧舱安全技术监察规程》规定的最小舱径(金属材料舱体为内径,非金属材料舱体为外径),成人金属氧舱不得小于800mm,成人有机玻璃舱不得小于650mm,婴幼儿氧舱不得小于500mm。随着高压氧治疗在临床的广泛应用与专业发展,目前,氧舱的人均舱容远高于国标要求,舱门宽度、直径和高度都适当加大,以满足临床治疗的需要。舱门开启、关闭操作,至少配置一套手动操作装置,手动开门应能够在无传动能源的情况下进行,门的开启时间不得超过1min。
内开式舱门多用在空气加压氧舱内,依靠舱压进行密封,并且舱压越高,密封性越好,操作简单,安全性高。连接过渡舱的内开式舱门,一般设有用于平衡两舱之间压力的平衡阀。内开式舱门的缺点是打开时需要占用一定的舱内空间,影响舱内空间的实用性,使用时应注意舱门的开门方向,不能使舱门承受反向压力。内开式舱门见图2-1-2-6。
外开式舱门多用于氧气加压氧舱,国标规定舱门为快开式外开门时,应当设置安全保护联锁装置,联锁机构的锁定压力应不大于0.02MPa,复位压力应不大于0.01MPa。外开式舱门不占用舱内空间,开启方便,但需要经常检查舱门密封条的完整性以及锁紧装置和联锁保护装置的可靠性。外开式舱门见图2-1-2-7。
图2-1-2-6 内开式舱门
图2-1-2-7 外开式舱门
平移式舱门目前已越来越多地应用于氧舱,成为主流。平移式舱门的优点是消除了传统舱门门槛与舱内地面的落差,方便患者特别是担架与轮椅的安全进出,同时平移门的开启不占用舱内空间,提高了排舱位的实用性。但是平移式舱门对工艺要求高,工艺不好的平移门密封性、使用方便性等将大打折扣。平移式舱门见图2-1-2-8。
图2-1-2-8 平移式舱门
递物筒是在氧舱处于高于大气压的状态下,为舱内外递送医疗等物品而设置的装置。国标规定:多人氧舱用于治疗的舱室应配有内径不小于300mm的递物筒。递物筒上应配置压力表,压力表的量程应与控制台上的舱室压力表一致,且精度不低于1.6级。为了递送物品的方便与快捷,一般递物筒的门采用的是快开式门结构,而递物筒舱外门相当于外开门,这种结构必须设置安全保护联锁装置,联锁机构的锁定压力应不大于0.02MPa,复位压力应不大于0.01MPa;递物筒舱内门相当于内开门,因此不需要设置安全保护联锁装置。递物筒在日常工作中应该关闭舱内门及其平衡阀,关闭舱外门并打开其平衡阀。递物筒见图2-1-2-9。
图2-1-2-9 递物筒
金属氧舱在治疗过程中,为了及时观察舱内人员的情况,必须在筒体上装有一定数量的观察窗,观察窗的透光直径应不小于150mm,数量应满足从舱外可以清楚地观察到每一位舱内人员的情况,氧气金属加压氧舱设在头部和尾部的观察窗数量应分别不少于2个。观察窗的透明材料由浇铸型有机玻璃板材制成,通过垫片和压盖安装在舱体上。部分氧舱外照明的照明窗和视频监控装置的摄像窗在结构和材料上与观察窗一致,只是透光直径大小不同而已。
有机玻璃体的使用寿命与其材质质量、加压次数、保护保养和周围环境有关。因此,在日常使用时应注意,如采用有机玻璃作为照明窗,应使用冷光源;利用紫外线灯进行消毒时,应将有机玻璃进行遮蔽;对有机玻璃进行清洁时,不得使用有机溶剂。
有机玻璃出现下列情况时,应予以更换:①加压次数大于5000;②使用时间大于10年;③有机玻璃体发现划痕等损伤痕迹;④有机玻璃体出现“银纹”。“银纹”是指受到各种因素影响,而在有机玻璃体上出现的许多细微裂纹,这些裂纹在光照下会闪现银光,故称之为“银纹”。观察(照明)窗见图2-1-2-10,“银纹”见图2-1-2-11。
图2-1-2-10 观察(照明)窗
图2-1-2-11 银纹
压力调节系统包括气体压缩设备、配套压力容器、气体净化装置、配套管道等,氧舱的每个舱室应当分别设置独立的压力调节装置。
气体压缩设备一般指通常所说的空气压缩机。空气压缩机为空气加压氧舱提供高压力的气源,氧舱比较常见的空气压缩机类型按照工作原理可分为活塞式压缩机和螺杆式压缩机两类,按照是否使用润滑油分为微油式压缩机和无油式压缩机两类。
活塞式空气压缩机利用电机带动气缸内活塞进行往复运动来压缩气体,工作可分为吸气、压缩、排气、膨胀4个过程。活塞式空气压缩机的制作工艺要求低,价格低廉。但由于构造原因,一般没有外壳,所以其噪声较大。活塞的往复运动造成了活塞式空气压缩机的振动较大,对地基要求高,气流的脉动性较大。其损耗零件较多,效率低,长期运行稳定性较低,后期保养及维修成本较高,随着磨损的增加,气体中含油量也越来越高。另外,活塞式空气压缩机一般都没有自动控制系统,需要人员控制,增加了工作人员的工作强度。
螺杆式压缩机利用电机带动相互啮合的阴阳转子进行回转运动来压缩气体,工作可分为吸入、压缩、排气3个过程。螺杆式空气压缩机运行平稳,噪声低,效率高,占地少且美观,并且有完善的自动控制管理系统,排气含油量较低,虽然购置费用高于活塞式空气压缩机,但近年来已在氧舱行业越来越普及。螺杆式压缩机见图2-1-2-12。
图2-1-2-12 螺杆式空气压缩机
目前氧舱使用的空气压缩机部分为微油式空气压缩机,其压缩排气过程中有润滑油参与,所以排出的气体中含有微量的油分,但是这些油分可以采取后续除油的方法,使得压缩气体无油。无油空气压缩机采用特殊的材料制成,其压缩排气过程中没有润滑油参与。无油空气压缩机对材料和加工精度要求较高,使得其购机费用较高,排气量低,机头寿命短,使用及维护成本远远高于微油式空气压缩机。国家标准规定,氧舱的空气压缩机应选用无油润滑空气压缩机。多人氧舱应配置不少于2组空气压缩机,每组空气压缩机的排量应满足对1组储气罐充气时间不超过2h。
配套压力容器主要包括冷却器、油水分离器、储气罐等。
空气压缩机排出的气体温度较高,含有大量的水蒸气和油蒸气,因此,空气压缩机排出的压缩气体严禁直接用于加压氧舱。为了使空气压缩机排出的压缩空气温度迅速降低并分离出其中的水油成分,需要使用冷却器。氧舱常用的冷却器包括水冷却器和冷冻式干燥机。
水冷却器利用冷却水与压缩空气通过相反的流向进行热交换来降低压缩空气的温度。水冷却器的效果受冷却水质、水压、水流量等影响,因此,为了保证好的冷却效果,应该定期对水冷却器进行除垢、疏通等维护保养。
冷冻式干燥机简称冷干机,通过冷媒蒸发吸热的原理冷却压缩空气,使其中的水分凝结成水滴并能自动排出。冷冻式干燥机一般采用风扇散热,要求有良好的散热环境。冷冻式干燥机见图2-1-2-13。
空气压缩机排出高温高压气体,在后续管路中随着温度的降低,水蒸气会冷却凝聚成小水滴,微油式空气压缩机排出的气体中还会有由油蒸气冷却形成的油滴。水滴、油滴成分含量在《氧舱安全技术监察规程》关于压力介质质量要求条款中有严格限定数值,如不符合要求将按规定处罚。油水分离器的作用是利用其内部特殊的结构及气体在容器中的流速所形成的离心力,使油水滴在其内部与压缩气体分离开并下沉到容器底部,最终通过排污口排出,达到净化压缩气体的目的。油水分离器见图2-1-2-14。
图2-1-2-13 冷冻式干燥机
图2-1-2-14 油水分离器
氧舱在治疗过程中需要充足、稳定的气源来维持治疗压力,储气罐的作用就是储存压缩空气来提供气源,并使压缩气体中的油水分子在其内部进一步冷却、沉淀、净化并通过排污阀排出罐体。国标规定多人氧舱应配置2组储气罐,空气压缩机出气口或空气冷却器出口压缩空气温度不超过37℃时,可设置1组。每组储气罐均应满足所有舱室以最高工作压力加压1次和过渡舱再加压1次的容量要求,并且总的储备量应当满足使用频次以及额定进舱人员活动最大用气量的需要。单人空气加压氧舱可配置1组储气罐,应满足舱室以最高工作压力加压4次的容量要求。储气罐体上除了排污阀外,还有安装安全阀、压力表、进出气管道以及用于工作人员检查罐内情况的人孔等开孔。氧舱常用的储气罐安装形式有立式和卧式,立式安装对水平空间要求低,而卧式安装对垂直空间要求低。储气罐见图2-1-2-15。
图2-1-2-15 储气罐
气体净化装置也称空气过滤器。压缩空气经空气过滤器后直接进入氧舱内,因此,从空气过滤器出来的压缩空气质量必须符合国家对压力介质的质量要求,见表2-1-2-1。
表2-1-2-1 压力介质质量要求
* :颗粒物等级参考GB/T 13277.1《压缩空气 第1部分:污染物净化等级》
空气过滤器的填料一般由活性炭、脱脂棉花、医用纱布和分子筛等分层叠放而成,压缩空气经空气过滤器底部进入,杂质经过填料的层层吸附、过滤和阻隔,符合要求的压缩空气最终由顶部排出进入氧舱内部。随着国家对压力介质的质量要求越来越高,精密空气过滤器越来越多地用于高压氧舱,其填料为复合滤芯,采用三级串联的形式,过滤精度更高,填料更换更方便。空气过滤器应定期打开底部排污阀排污,同时填料也要定期更换(至少一年更换一次)。空气过滤器见图2-1-2-16。
图2-1-2-16 空气过滤器
呼吸气系统包括呼吸气体供应装置、呼吸装置(含排放装置,下同)、加湿装置、配套管道等。
氧舱内患者医疗一般采用医用氧气,所以呼吸气体供应装置也称为氧源,目前的氧源主要有医用氧气瓶、液氧站和制氧机。
氧气瓶为储存高压气态氧气的压力容器,由于高压氧治疗耗氧量大的特点,氧舱采用氧气瓶做氧源时,一般采用多个40L、15MPa的氧气瓶通过氧气汇流排分组组成,每组都能经过氧气减压器独立向氧舱供氧。由于氧气瓶及汇流排工作时的气体压力高,在使用管理过程中需严格遵守国家相关管理规定。
(1)氧气瓶体应为淡(酞)蓝色,瓶体防震胶圈、钢印、瓶签(合格证)等俱全。
(2)氧气瓶应定期检验,并在检验有效期内使用。
(3)搬运过程中防止碰撞、敲击瓶体,储存氧气瓶要远离油脂、热源等因素。
(4)氧气瓶工具专管专用,不得用于其他工作。
(5)氧气瓶不得排空,必须留有不小于0.01MPa的剩余压力。使用后的空瓶与实瓶要分开存放。
(6)氧气减压器使用时应先彻底松开调节旋钮,然后慢慢打开氧气瓶阀门,再调节减压器到使用压力。治疗结束后应松开减压器调节旋钮。
(7)氧气减压器冻结时,应使用热水解冻,严禁火烤。
(8)储存氧气瓶的房屋应通风,防止氧气泄漏聚集;室内照明等应采用防爆装置。
在压强为101kPa,温度为-183摄氏度左右时,氧气呈淡蓝色液态,称为液氧。液氧在制氧站生产后通过液氧槽罐车运送至医院液氧站,而临床使用的氧气则是液氧站的液氧气化后形成的气态氧气。
液态氧的纯度和利用率高,运输和操作方便,供应量大而且稳定,是一种高洁净度的医用供氧源。因此虽然液氧站的建筑、设备和工作人员的成本投入以及技术要求较高,但是液态氧气的费用仍较氧气瓶低廉。液氧站组见图2-1-2-17。
图2-1-2-17 液氧站
目前使用的制氧机主要为分子筛制氧机。分子筛制氧机利用变压吸附的原理,通过氮气和氧气分子在分子筛上扩散速率不同的特性,把空气中的氧气筛选出来予以储存,氮气则被排出机外。医用制氧机采用A、B吸附塔交替工作的模式,实现氧气的持续供应。制氧机一般使用压缩空气作为气源,对于空气加压氧舱虽然有成套的空气压缩和处理、储存设备,但是按照国家对氧舱设施必须专用的规定,医用制氧机不允许采用氧舱的压缩空气作为气源,而必须配备制氧机专用的空气压缩机及其配套设备。为了保证制氧机产出氧气的质量,压缩空气系统可参照空气加压氧舱压力调节系统要求配置,并且压缩空气质量也可参照空气加压氧舱压力介质质量要求。
分子筛的缺点是在使用过一段时间后,分子筛筛选能力下降,产出的氧气中其他气体成分增加,此时需要及时对分子筛进行“清洗”,以保证产出的氧气浓度。另外需要注意的是,大部分制氧机产出的氧气压力偏低,用于高压氧舱的治疗时可能需要添设增压装置。制氧机系统见图2-1-2-18。
图2-1-2-18 制氧机系统
空气加压氧舱按供氧原理的不同可分为连续供氧(一级供氧)和按需供氧(二级供氧)两种供氧方式。
1.按需供氧(二级供氧)是通过呼吸调节器利用呼吸产生负压开启阀门为吸氧人员供氧的吸氧方式。按需供氧的吸氧装置主要由呼吸调节器、面罩、三通和波纹管等组成。
(1)呼吸调节器是按需供氧的核心部件,传统呼吸调节器其结构见图2-1-2-19所示。感压膜片上部为膜上腔,下部为膜下腔,膜上腔压力与氧舱内舱压相等,膜下腔与吸氧面罩相通,吸氧人员吸气时膜下腔相对于膜上腔产生一定负压,使感压膜片下压摇杆克服弹簧阻力开启进氧活门,氧气进入膜下腔并通过波纹管进入面罩供给吸氧人员。呼气时,膜下腔压力恢复正常,感压膜片复位,摇杆在弹簧作用下复位并关闭进氧活门,氧气停止供给。
图2-1-2-19 呼吸调节器结构图
(2)传统呼吸调节器呼吸阻力较大,易产生疲劳感,更不适用于呼吸功能较差患者,近年来各研究机构研发了多种新型呼吸调节器,以期望减小呼吸阻力,提高患者治疗效果及舒适性。新型双气囊式供排氧器可根据患者治疗需要设计为三种不同的结构形式,第一种供常规患者高压氧舱内吸氧使用,设计为舱内固定安装方式;第二种专供气管切开患者吸氧使用,可根据需要设计为固定或移动式;第三种可以根据患者需求对氧气进行加温、加湿,设计为移动模式。
相对于传统呼吸调节器,新型双气囊式供排氧器具有以下性能优点:
1)吸氧阻力小(-50Pa),适合各类患者吸氧使用,彻底解决普通呼吸调节器(二级减压器)吸氧过程中患者频繁大幅度吸气引起的不适和不良反应,可以根据患者的正常呼吸频率自动按需供氧。
2)呼气排氧阻力小(+ 50Pa),自动控制排氧量,不需要利用舱内环境气体而仅靠舱内与舱外的压差携带排氧,能将患者呼出的废气全部彻底排到舱外(或室外),适合各类患者使用。
3)吸氧与排氧过程均呈单人自动控制状态,不存在“差压式”排氧过程中各排氧通道互通的情况,不会产生交叉汇流。
4)排氧过程中不需消耗舱内环境中的气体,不会影响环境中的温度和湿度,也不需要通风换气,能使舱内环境中的氧浓度能始终保持在相当于常压空气中的氧水平从而减少压缩空气消耗。
(3)双气囊式自动供排氧器由供排氧气囊阀、供排氧器控制阀、连接管路、氧气缓冲罐、吸排氧波纹软管、面罩及壳体等组成,其结构原理如图2-1-2-20所示。供氧气囊阀阀体入口与氧气源管路连接,出口与吸氧波纹管连接,吸氧人员吸氧前供氧气囊处于充盈状态,吸氧时气囊收缩,联动机构上行,打开供氧阀针,氧气自动充盈,以满足下次吸氧的需求。排氧气囊阀阀体入口与排氧波纹管连接,出口通过独立的排氧管路直接通到舱外,吸氧人员呼气前排氧气囊处于正常状态,呼气时,气囊充盈,联动机构下行,打开排氧阀针,呼出废气通过排氧管路直接彻底排到舱外,排氧气囊恢复正常状态,排氧过程不需要通过舱内气体携带排除。气囊的收缩与充盈完全不需要靠吸氧人员下意识地大幅度进行呼吸,只需要根据吸氧人员的正常呼吸频率往复工作,如此供、排氧气囊阀在无阻力的状态下完成自动供、排氧的吸氧与排氧过程。
图2-1-2-20 双气囊式供排氧器
1)固定式双气囊式自动供排氧器安装采用壁挂式结构,即在舱内(或墙壁)上安装铝合金设备带,将双气囊式自动供、排氧器固定安装在舱壁(或墙壁)上。适合普通患者根据需要进舱,按要求佩戴面罩正常呼吸即可达到吸氧治疗效果,患者不需要下意识被动用力吸氧,患者治疗过程舒适,不会产生疲劳感。
2)移动式双气囊式自动供排氧器(图2-1-2-21)通过在舱内侧壁安装多功能连接器,通过快速插拔阀将移动式双气囊式自动供、排氧器与多功能连接器(或医院集中供氧和吸引)的供氧接口和吸引接口相连接,实现移动供氧的效果。适用于气管切开患者,可以根据治疗的需要将该装置移至舱内进行供氧使用,该装置可以根据患者自主呼吸的频率自动供、排氧,达到吸氧治疗的效果。患者不会产生因为长时间直流供氧产生不适,也不会造成大量的氧气浪费及舱内环境氧浓度的迅速增高。
3)加温、加湿移动式双气囊式自动供排氧器(图2-1-2-22),其安装同移动式双气囊式自动供、排氧器。适用于危重或者气管切开等对氧气干燥或者低温比较敏感的患者。该装置可以根据需要对氧气的温度、湿度进行调节,既让患者可以无阻力正常吸氧,又增加了患者吸氧的舒适感,提高患者的治疗积极性。
图2-1-2-21 移动式双气囊式供排氧器
图2-1-2-22 加温、加湿式双气囊式供排氧器
2.连续供氧(一级供氧)是不论吸氧人员呼吸情况如何,也不需要呼吸调节器,稳定地以固定流量向吸氧用具内供氧的方式。
空气加压氧舱的加湿装置可分为舱外加湿和舱内加湿。舱外加湿是对供氧总管道进行加湿的压力容器,容器内装医用蒸馏水,氧气通过蒸馏水后被加湿送入舱内。工作人员应定期更换容器内的蒸馏水,并注意加注的水位必须在容器所标示的刻度线内。舱内加湿装置一般在舱内的吸氧终端装具盒内或是接口处,采用湿化瓶和吸氧面罩相连。舱内加湿相较于舱外加湿,可以根据吸氧人员的个体需要选择是否加湿,也可加入药物进行雾化治疗。
氧气加压氧舱为了加大舱内环境相对湿度,抑制静电,按照国标要求,必须配置加湿装置。氧气加压氧舱一般采用舱外加湿。常见加湿装置见图2-1-2-23。
图2-1-2-23 加湿装置
电气系统包括电源开关、电流过载保护装置、隔离变压器、供电电缆(线)、应急电源装置、继电器、接触器、配电柜(板)、通讯对讲装置、应急呼叫装置、视频监控装置、照明装置(含应急照明装置,下同)、电连接器(含生物电装置,下同)等。
电气系统设计有额定电流,当系统处于超额定电流状态运行时,会因过载导致线路发热、起火等,轻则造成设备损害,重则威胁人员安全。电流过载保护装置包括检测机构、动作机构、复位机构等部件,当检测机构检测到系统电流超过安全电流时,动作机构断开电路,保护系统免受损坏,待工作人员找出电流过载原因并排除故障后,可通过复位机构恢复系统电路运行。电流过载保护装置见图2-1-2-24。
图2-1-2-24 电流过载保护装置
变压器是利用电磁感应原理来改变交流电压的装置,主要部件包括初级线圈、次级线圈和铁芯,通过初级线圈和次级线圈匝数比的不同来调整次级线圈的电压,以实现变压的目的,同时由于初级回路与次级回路的隔离,变压器能过滤高频杂波,减少电路干扰。隔离变压器是变压器的一种,相对于其他变压器,隔离变压器的变比通常是1∶1,但也有的隔离变压器能实现变压。我们日常使用的交流电源零线是与大地相连,火线相对于零线(大地)有220V的电压差,人若是接触火线就有触电的危险,而隔离变压器次级回路任一根线均不与大地相连,也就是与大地之间没有电压差,人接触任一根线都不会有触电的危险。因此,隔离变压器是安全电源,也称为安全变压器,是保证氧舱电气安全的重要部件。隔离变压器见图2-1-2-25。
图2-1-2-25 隔离变压器
医院作为一级重要供电负荷,供电网络应采用双电源结构,当一个电源发生故障中断供电时,另一路电源能立即正常切换供电,因此,氧舱一般不存在停电风险。但在特殊情况下,如地震、海啸等自然灾害,医院建筑发生重大安全事故供电网络被切断,以及氧舱供电设备发生故障的情况下,氧舱需要应急电源装置为核心装置继续供电以确保治疗安全以及舱内舱外的通讯交流。
应急电源在供电网络正常时,将电能储存在电池中,在供电网络中断时,将电池中的电能供给负载使用,同时发出报警信号。应急电源应根据负载情况和供电时间选择容量大小。国标规定:空气加压氧舱应配置带有过放电保护的应急电源装置,在正常供电网络中断时,该电源能自动投入使用,保持应急呼叫、应急照明、对讲通讯和测氧仪的正常工作时间不少于30min;氧气加压氧舱供电中断时,应急电源应能自动投入使用,并保持双工对讲通讯系统和应急呼叫装置持续工作时间不少于20min。
为了提高应急电源的使用寿命和工作稳定性,在关键时刻能可靠投入使用,应急电源在日常维护中应注意:
1.应急电源安装在阴凉、避光、防尘的地方,周围留有足够的空间保证其通风散热。
2.应急电源的负载功率不能超过其额定负载,负载一般控制在额定负载的80%以内为最佳,不能接应急电源说明书所明确禁止的负载。
3.第一次使用前应进行充分充电,在日常使用时,应按说明书定期进行放电,以使电池处于最佳状态。
4.应急电源的电池为损耗品,经过一定期限的使用后,电池蓄电能力下降,此时应及时更换电池,以确保应急电源有充足的负载能力。
应急电源装置见图2-1-2-26。
图2-1-2-26 应急电源装置
高压氧舱在治疗期间处于密闭状态,舱内外的交流需要通过通讯对讲装置。对讲系统分为单工方式和双工方式。单工方式指在同一时间内,舱内和舱外一方在传话时,另一方只能收听,而不能同时回话;若要回话,则需按动转换开关使传话方和收听方角色互换来实现。双工方式则不需要转换开关,舱内和舱外能同时进行传话和收听。按照国标要求,氧舱应配备双工通话系统,并且控制台能和每一个舱室进行独立通话,也能和所有舱室进行多路通话。通讯对讲装置还能兼做多媒体影音系统的音响设备以及监控系统的收音设备。氧舱不允许使用无线通讯对讲装置。通讯对讲装置见图2-1-2-27。
图2-1-2-27 通讯对讲装置
应急呼叫装置是舱内人员在不使用通讯对讲装置的情况下呼叫舱外人员的系统。舱内采用无电气触点式按钮,在控制台上应设置声光信号发生装置,在按动舱内按钮时应持续发出声光报警信号,声光报警信号应只能由操作人员在控制台切断。应急呼叫装置见图2-1-2-28。
图2-1-2-28 应急呼叫装置
视频监控装置是治疗期间用于实时观察舱内治疗情况并录制的系统。监控系统由摄像头、传输线路、控制器、显示器和存储器等组成。
摄像头按照形状可分为半球型、球型、枪型等,一般采用通过观察窗进行外视频监控的氧舱多使用枪型摄像头,采用外部安装方式固定在舱内的摄像头多使用半球型或者球型摄像头。应有足够多的摄像头以清楚地观察到舱内每一位吸氧人员的治疗情况。摄像头还可按光圈调整方式分为手动光圈镜头和自动光圈镜头,按焦距是否可调分为定焦镜头和变焦镜头等,不同类型的摄像头价格成本不同,氧舱应根据实际情况选择最合适的摄像头。
摄像头采集的视频信号通过传输线路送到控制器进行处理,并最终显示在显示器上。目前的视频控制器已经能集视频放大器、画面分割器、视频切换器、视频录制器和播放器等多功能于一体,还能通过互联网络实现远程监控与控制。视频监控装置见图2-1-2-29。
图2-1-2-29 视频监控装置
氧舱在治疗期间是高度密闭的环境,加压时,由于舱内气体压力升高,压缩气体对舱内做功放热,造成舱内温度升高;减压时舱内气体对外界膨胀做功放热,造成舱内温度降低。据测,在没有舱内环境调节系统的干预时,加压时,舱内温度可上升6~10℃;减压时,舱内温度可降低6~10℃。因此,舱内温度在治疗期间将经历较大变化,加之舱内人员的活动以及外界环境对舱内的影响,舱内环境始终处于不稳定状态,影响了吸氧人员的治疗舒适感。舱内环境调节系统的作用就是维持舱内治疗环境舒适。国标规定:氧舱治疗舱应设置空调系统,舱内温度值应控制在18~26℃范围内,温度变化率应不大于3℃/min。氧舱每个舱室应在控制台上配置舱内温度监视仪表,温度仪表示值误差不大于±2℃。温度传感器应置于舱室两侧的中部装饰板外,并设置防护罩。
氧舱调节舱内环境均采用空气调节器,简称空调。目前使用的空调中,大部分为分体式空调,由压缩机、冷凝器、蒸发器、四通阀等部件构成。空调制冷过程是由压缩机将低温低压的气态冷媒压缩成高温高压的气态冷媒,随后排至冷凝器(室外机),室外机利用风扇使外部空气吹过冷凝器散热片带走冷媒热量,所以室外机吹出来的是热风,而冷媒则成为高温高压液体。液态冷媒经过节流阀毛细管膨胀后成为低温低压液体,最后进入蒸发器(室内机),室内机利用鼓风机促使舱内空气与蒸发器进行热交换,所以室内机吹出来的是冷风,而冷媒则因为吸收舱内热量成为低温低压气体被压缩机吸入进入下一制冷循环。
空调制热过程是利用四通阀的切换,空调冷媒经历与制冷过程相反的运行方向,即压缩机排出的高温高压冷媒气体,先经蒸发器(室内机)进行散热,再经冷凝器(室外机)热交换,因此室内机吹出的是热风,室外机吹出的是冷风。可见,空调的制热效果受外界环境温度影响较大,大部分空调都在室内机内安装了电辅热装置以提高制热效果,但电辅热装置在氧舱内存在安全隐患,因此氧舱室内机在安装时应提前拆除掉电辅热装置。
由于氧舱对电气系统的特殊规定,通常安装在室内机内的空调系统控制电路板和鼓风电机不能随室内机进舱,控制电路板应安装在控制台上,不得使用无线遥控装置。鼓风电机移至舱外后,与舱内风扇由磁耦合器进行连接,或直接将鼓风电机用磁耦合电机替换。磁耦合电机原理见图2-1-2-30。
图2-1-2-30 磁耦合电机原理图
室内机常见的安装形式有壁挂式、吸顶式等。室外机应安装于氧舱大厅外并注意避光、通风,有足够空间与外界环境进行热交换。
氧舱在最高工作压力下,空调系统的电机应满足:在额定电压的90%时能启动;在额定电压的110%时不过载。空调系统应配置短路和电流过载保护装置,并应独立供电,不得与控制台合用一个电源。
空调是维持舱内舒适环境的重要设备,为了保证空调的正常运行,操作人员应注意:
1.氧舱内加压造成升温,减压造成降温,时间短,温度范围变化大,空调负荷大。特别是在炎热的夏天和寒冷的冬季,外界环境温度的恶劣,进一步加大了空调的热负荷,在极端情况下甚至导致空调因过载而停机、跳闸等。因此在遇到极寒或极热气候时,可采取调整好氧舱大厅环境温度,提前开启舱内空调等措施,减轻空调运行特别是加减压阶段运行的压力。
2.根据前述空调制热、制冷循环原理,可知空调制热、制冷过程运行方向相反,高低压管道互换,因此,空调的制热、制冷模式的切换应至少间隔2~3min,以保护压缩机。
3.空调停机后,也应间隔2~3min再开机。
4.室内机防尘网和蒸发器应定期清洗、消毒。室外机冷凝器散热片一般为免维护、自清洁型,但也应定期检查,以防污物堵塞。
5.由于氧舱的密闭性以及高压力的特点,氧舱空调的冷凝水排水管不能直通舱外,以保证氧舱的气密性。舱内空调的冷凝水一般先收集至舱内某一容器内,到一定容量后,经相关装置手动或者自动排出舱外。手动排水应在每一舱治疗结束前,在舱内还有一定低压力的情况下,由操作人员按动排水开关排水;自动排水应定期检查排水装置是否运行正常以及堵塞。在配有舱外集水井和排水泵的单位还应定期检查水泵的运行状况并定期排水。
常见舱内空调见图2-1-2-31。
图2-1-2-31 舱内空调
消防系统包括水喷淋消防系统(含启动气源、储水罐、配套管道、控制阀门、喷头等)和其他消防器材等。
氧气加压氧舱因氧气浓度高,燃烧时间短且剧烈,目前仍没有有效的灭火办法,因此,氧气加压氧舱的防火重在预防,要求操作人员严格按要求检查吸氧人员和设备,做到安全操作。空气加压氧舱按照国标要求必须设有独立的水喷淋消防系统。
启动气源是在发生火灾时,利用自身压力将储水罐里的水以不小于50L/(m 2 ·min)的强度同时向各舱室供水至少1min,喷水动作的响应时间不大于3s。启动气源应有独立的来源,最好使用氮气瓶组,且在储水罐内水位较低时及时关闭启动气源供气,防止启动气源内气体进入氧舱。
储水罐容量应满足前述喷水强度和喷水时间的储水量。储水罐应采用不锈钢材料并配置液位指示器,内部应做防锈涂层处理。氮气瓶组及储水罐见图2-1-2-32。
图2-1-2-32 氮气瓶组及储水罐
消防系统的配套管道和控制阀门应选用耐腐蚀的铜或不锈钢材料。每个舱室应设置独立的水喷淋控制装置,在舱内、外部均设置独立的控制阀门,并且能够同时正常工作。
喷头的数量和位置应保证能向舱内地板均匀喷水。
其他灭火器材主要指舱内外灭火器。由于舱内灭火器的使用环境为载人的密闭容器,故应选用高效低毒的水基灭火器,或物理灭火器材如黄沙等,而禁止使用干粉、二氧化碳灭火器。
安全附件与安全保护装置及仪表包括安全阀、应急排放装置、安全保护联锁装置、接地装置,以及呼吸气体浓度、压力和氧舱工作压力、湿度、温度等运行参数可自动测定、显示、记录、报警的装置及仪表。
安全阀属于自动阀类,正常情况下为常闭状态,在压力容器内部压力超过安全阀设定起跳值时,阀门自动开启泄压,以保护人员和设备的安全;当压力容器内部压力下降到安全阀的回座压力时,阀门自动关闭,停止泄压。安全阀按照结构可分为重锤杠杆式安全阀、弹簧式安全阀、脉冲式安全阀等。按照国标要求,氧舱使用的是弹簧式安全阀,弹簧微启式安全阀是利用压缩弹簧的力来平衡作用在阀瓣上的力。当压力介质作用在阀瓣上的力超过弹簧力时,阀门自动开启泄压;当压力介质作用在阀瓣上的力小于弹簧力时,阀门自动关闭,停止泄压。螺旋圈形弹簧可以通过调节上面的调整螺母来改变弹簧的压缩量,以此来校正安全阀的整定(起跳)压力。
氧舱可用于治疗的每一舱室应设置不少于2只弹簧式安全阀;不作治疗用的过渡舱至少应设置1只弹簧式安全阀。安全阀的整定压力一般为不大于其所在氧舱舱室最高工作压力的1.1倍。
氧舱应按照设计要求选择合适规格和压力等级的安全阀,安全阀应采购有生产资质的单位产品,并每年送至国家特种设备检验部门进行校定,取得校验合格铭牌并对调整螺母进行铅封。安全阀必须在校验合格有效期内使用,使用期间严禁调整整定压力。
安全阀应垂直于地面安装于氧舱最高处,位置应便于安装和维护,泄压口周围不应有物品遮挡。氧舱及其配套压力容器安装安全阀的管道接口直径不应小于安全阀的公称直径,且在其之间不宜设置截止阀。常见安全阀见图2-1-2-33。
图2-1-2-33 安全阀
应急排放装置是在氧舱内出现紧急情况时,通过此装置可迅速排放压力介质,以达到尽快打开舱门、为抢救生命争取时间的目的。氧舱内外均应设置机械式快速开启的应急排放装置,并配以红色警示标记和标示应急排放装置开、关方向的标记。单人氧舱可以只在舱外设置应急排放装置。应急排放装置应设置在方便操作的地方,舱外应急排放装置应设置在控制台附近,排气口应当设置在室外。应急排放装置能使氧舱各舱室从最高工作压力降至0.01MPa的时间为单人氧舱不大于1min,多人氧舱不大于2.5min。应急排放装置见图2-1-2-34。
图2-1-2-34 应急排放装置
按国标规定,空气加压氧舱和氧气加压氧舱均应配置测氧仪,但是其目的并不一样。空气加压氧舱吸氧人员使用吸氧装具吸氧治疗,测氧仪用于监测吸氧人员周围环境中的氧浓度不超过23%(国标规定),以保证治疗安全;而氧气加压氧舱为了获得更高的氧分压,测氧仪用于监测舱内环境中的氧气含量保持高浓度以保证吸氧人员的治疗效果,而安全问题主要通过设备和进舱人员的安全处理措施来解决。
空气加压氧舱每一个舱室至少配置一台测氧仪,满量程一般为30%,其示值误差不大于±3%,当舱内氧浓度超过设定值(不高于23%)时,测氧仪能发出声光报警信号,其报警误差不超过±1%,测氧仪应能自动全程记录氧浓度值并能提供打印方式。氧气加压氧舱至少配置一台测氧仪用于指示舱内氧浓度,满量程为100%,基本误差应不大于3%。目前氧舱使用的测氧仪多为电化学式测氧仪,其氧传感器的寿命应不低于1年。测氧仪采样口应分别与舱室和定标气体(或大气)连通。舱内取样口应设在舱室任一侧的中下部,并伸出装饰板外,采样口应采取有效保护措施,防止污物堵塞。采样流量计的量程应符合测氧仪对采样流量的要求。
测氧仪是保证氧舱特别是空气加压氧舱治疗安全的重要部件。因此,操作人员应注意:
1.每舱治疗前,可通过打开定标阀门,通入定标气体(或大气),检查测氧仪的工作是否正常以及示值误差是否在规定范围内。
2.氧传感器应根据实际情况定期更换,以免因测氧仪无法工作造成氧舱中断治疗,影响医疗工作的开展以及造成经济损失。测氧仪不能正常使用时,严禁开舱治疗。
3.新传感器在使用前应定标,定标前需先热机数十分钟,待示值稳定后再按照说明书进行定标。定标前要先排尽采样管道中残存的舱内气体,确保定标使用的是定标气体(或大气)。
测氧仪见图2-1-2-35。
图2-1-2-35 测氧仪
压力表通过表内敏感元件对压力产生的弹性形变,再由转换机构将形变转换成表盘指针的示值来显示压力大小。氧舱多使用弹簧管压力表,按照测量准确度可分类为普通压力表和精密压力表等;按照测量对象可分类为普通压力表、氧气压力表和真空表等,应根据压力介质的不同选择对应的压力表,氧气压力表表盘应有明显的“禁油”字样,使用前应当进行脱脂、清洗处理;按照显示方式可分类为机械指针式压力表和数字压力表等,同时配有2只压力表的,其中一只应为机械指针式压力表。
国标12130规定:空气加压氧舱应设置供气系统压力表、氧源压力表和供氧压力表,这些表最大量程应为最高工作压力的1.5~2.0倍,精度不低于1.6级。控制台上对应于每一个舱室应配置2只指示舱内压力的压力表,2只压力表最大量程为最高工作压力的1.5~2.0倍,并在最高工作压力处标有红线,精度分别为0.4级和不低于1.6级。递物筒上应配置压力表,压力表的量程应与控制台上的舱室压力表一致,且精度不低于1.6级。其他配套压力容器应根据相关规定要求配置压力表。
国标19284规定:氧气加压氧舱控制板上应设置两只指示氧舱内压力的氧气压力表。压力表的量程应相同,最大量程应在最高工作压力的1.5~2.0倍的范围内,表径应不小于100mm,精度应不低于1.5级。在压力表刻度盘上应划出指示最高工作压力的红线。
压力表应稳固地安装在便于观察、清洁和拆卸维护的位置,周围环境应避免有影响压力表测量精度和稳定性的不利因素存在。压力表和压力容器之间不应存在其他部件和通道,可按相关规定要求安装针型阀。
压力表应按照普通压力表半年校验一次、精密压力表一年校验一次的规则按时送至国家计量检测部门进行校验,凡是发现校验不合格、超过合格有效期以及指针不归零、表盘破裂等影响压力表准确测量的现象的压力表,应立即停止使用并更换。常见压力表见图2-1-2-36。
图2-1-2-36 压力表
微机是微型计算机的简称,是由微处理器、存储器、外设等构成的能处理大规模运算,体积小巧的电子设备。氧舱微机控制系统是以微机为基础,配合采样测量单元、执行单元、记录打印单元等组成的氧舱智能控制系统。
1.舱压控制精准 人工操作舱压波动较大,而微机控制系统能实现舱压平滑变化,实际舱压与理想舱压曲线误差能控制在1kPa以内,吸氧人员几乎感觉不到舱压的波动,舒适感大大增强。
2.空气加压氧舱舱内氧浓度控制 微机控制系统能根据舱内氧浓度的变化和吸氧人数实时计算自动调节控制排氧阀门的开度以及通风换气的流量,以用最小的耗气量维持氧浓度不超标。
3.实时监测并记录压力、氧浓度、温度、湿度以及治疗人数等各项参数,并可以随时调阅,为掌握氧舱的运行情况提供依据。
4.提高工作效率,保证操舱的质量。
1.配备了微机控制系统和电动阀门系统的氧舱,还应在控制台上配置手动操作机械阀门。
2.微机控制系统虽然极大地减少了操作人员的工作量,但是操作人员人数仍然需要按照国家相关规定配置,操作人员在工作期间必须密切关注氧舱系统运行情况,严禁脱岗而任由微机控制氧舱运行。
3.配备了微机控制系统的氧舱操作人员仍需熟练掌握手动操作氧舱程序,在停电、微机故障等意外情况发生时,应立即切换手动操作氧舱。
氧舱控制微机一般为PLC(可编程逻辑控制器)和工业计算机。
1.PLC是用于工业控制的电子运算控制器件。它通过固定在其内部可编程存储器的各项程序,采集各项运行数据,形成控制指令,最后通过数字式或模拟式的输出来控制各类设备或自动化生产过程。PLC相对于工业计算机结构简单,稳定性强,可靠性高,价格低廉,但是PLC需外接采样测量单位和执行单元,并且PLC操作界面也需要额外配置一台计算机作为上位机用于显示。
2.工业计算机其组成部分与家用计算机类似,但为了用于工业环境,其抗摔、抗震性,防尘、散热性以及抗电磁干扰和运行稳定性等均优于家用计算机。工业计算机相比于PLC结构复杂,价格较高,稳定性和可靠性也没有PLC强。工业计算机可根据使用要求,在内部安装或者外接采样测量单元和执行单元,可直接在计算机上进行程序编辑和运行,集成化程度高,使用方便。工业计算机及其运行界面见图2-1-2-37。
图2-1-2-37 工业计算机及其运行界面
采样测量单元是利用传感器实时测量相关参数(温度、湿度、压力、氧浓度等),并按照微机运行参数的要求转换成相应的模拟信号或者数字信号送入微机,微机按照一定的时间间隔读取这些信号以获得测量参数的实时数值。传感器的选择应注意测量范围、测量精度、输出电压范围、供电电压等参数与氧舱和微机匹配。常见传感器见图2-1-2-38。
图2-1-2-38 传感器
执行单元是将微机运算出的执行信号(氧舱一般指相应的阀门开度数值)转换成电信号控制执行机构完成指定动作。空气加压氧舱微机控制系统一般控制的是氧舱的舱压和排氧,执行单元对应的也就是每个舱室的电控加压阀、电控减压阀和电控排氧阀。电控阀门一般由电动手操器、电气阀门定位器和气动薄膜调节阀组成。
电动手操器是用于人工操作电控阀门的装置,位于微机输出单元与电气阀门定位器之间,装置上带有切换微机和人工控制的开关以及调整阀门开度的旋钮,并显示电控阀门的实时开度。
电气阀门定位器是将电动手操器传来的电信号转换为驱动气动薄膜调节阀的气信号,通过气信号的大小,来控制气动薄膜调节阀的开度。电气阀门定位器应根据其技术参数设定好气源压力和输入信号电压范围,初次使用前应进行调校。气源应干燥、无油、无杂质,由电磁阀控制启闭。
气动薄膜调节阀是以来自电气阀门定位器的气压信号为动力推动薄膜带动阀门启闭的装置。阀门开度的大小与气压信号大小成正比,在没有气压信号时,依靠内部的弹簧压力闭紧阀门。气动薄膜调节阀安装前应对管道进行吹扫,阀门应垂直安装于水平管道上,前后宜安装截止阀和过滤器,阀门周围空间应方便拆装维护和清扫。电动手操器及其阀门见图2-1-2-39。
图2-1-2-39 电动手操器及其阀门
控制台是操作人员用以监控设备和舱内人员情况及操作运行氧舱的核心平台。空气加压氧舱系统复杂,一般有独立的控制台,而氧气加压氧舱系统简单,一般将控制台固定在舱体一侧。控制台的布局一般有以下特点和要求:
1.空气加压氧舱控制台距离氧舱体应保持合适的距离,便于巡视检查及维修保养。
2.控制台应设置检修门,门平时应能锁闭,防止尘埃进入以及其他人员接触到控制台内各类部件;检修门开度应足够大以方便维护人员进行检查和维修。
3.空气加压氧舱每一个舱室均需在控制台上配有独立的控制区,分区明确,严禁混合一区。
4.每一个舱室的控制区按功能分布,如手动控制区与电动控制区;压力表区、阀门区与流量计区;压力调节系统区、呼吸气系统区与电气系统区等。每一个区域颜色应一致,重要部件可用醒目颜色标出。
5.控制台内部件仅能供氧舱使用,严禁做其他用途,如严禁引出氧气和压缩空气用于其他治疗和吹扫工作、严禁从控制台内引出电源接其他非氧舱用电设备等。
6.控制台部件的安装位置应方便操作人员观察与操作,所有仪表、控制阀件均应排列整齐,做到布局新颖规范,安装平整,显示醒目,操作起来灵活方便、稳妥,视觉上清雅、精致而美观。
各类空气加压氧舱、氧气加压氧舱控制台见图2-1-2-40。
图2-1-2-40 氧舱控制台
考虑到利用医用氧舱进行动物实验存在成本高、氧舱设计参数限制以及影响医疗工作开展等不利因素,并且实验动物和患者使用同一氧舱存在污染舱内环境和影响实验数据准确性等风险,动物实验舱是为了满足动物实验需要而专门设计制造的特殊氧舱。按照筒体材质可分为金属体动物实验舱和有机玻璃体动物实验舱,按照工作压力可分为常规舱(模拟常规高压氧舱)、高压舱(模拟潜水减压舱)、低压舱和多用途舱(高低压)等,压力介质采用空气、氧气、一氧化碳或者混合气体等。实验舱内一般配备鼠笼和狗栓以及消毒杀菌实验装置等,方便实验的开展。
常规医用氧舱的最高工作压力为0.3MPa,且其升降压速率较平缓,不适用于潜水减压训练与治疗时的数十米甚至更深的压力以及较快的升降压速度。潜水减压舱分为固定式安装和移动式安装。固定式安装的潜水减压舱多用在医院和科研机构,部分医院将过渡舱设计成能进行潜水减压操作的多功能舱,其最高工作压力一般在1.0MPa以下,更深的潜水减压训练与治疗在专业潜水机构进行。移动式安装的潜水减压舱多用于国防和深海作业中。
低压舱是通过模拟高原、高空等低压环境来进行实验、适应性训练和治疗特定疾病的装置。与医用空气加压氧舱利用供气系统提供高压环境、利用舱内外压差排气的结构相对应,低压舱通过抽气系统建立低压环境,利用舱外内的压差吸入外界空气以进行通风换气。抽气系统的主要部件是真空泵组,通过真空泵组的启停维持舱内压力,有的抽气系统还配备了真空罐,以获得更好的参数和性能。
氧吧有着与采用按需供氧方式的医用空气加压氧舱类似的呼吸气系统,能使人在常压状态下经呼吸器和呼吸面罩或管道吸入高流量纯氧,提供高于呼吸空气时数倍的氧分压,以达到一定的医疗保健效果,也是不适用高压氧治疗的患者提高氧分压的有效手段。常压下呼出废氧的排除需要借助负压排氧系统。氧吧空间要求通风良好、整洁干净、宽敞明亮,给人吸氧时提供舒适的环境,氧吧室内氧浓度不能超过23%,氧吧人员的安全管理可参照高压氧治疗的要求。
便携式软体氧舱借鉴高压氧舱的治疗原理,采用特殊软性材料制成类似筒体状的舱体,在不使用时方便折叠携带。便携式软体氧舱可分为家用软体舱、便携式医用软体氧舱和便携式潜水减压软体氧舱。家用软体舱的主机设计成移动式的空气压缩机和制氧机,空气压缩机采用无油式压缩机,集压缩空气冷却、净化等于一体,一般不再配备储气容器,而是直接利用空气压缩机对舱体进行加压,舱压通过安全阀的排放或空气压缩机的启停来控制。家用软体舱受设计与使用限制,压力不超过0.05MPa,呼吸氧浓度不超过50%,所以不属医用氧舱管理范畴。便携式医用软体氧舱和便携式潜水减压软体氧舱主要用于国防,高原、矿山和深海作业等特殊环境。
随着医学科技日益发展,为提高高压氧治疗疗效,保证高压氧治疗安全的高科技医用产品不断涌入。现简单介绍高压氧医学相关仪器及设备。
目前监测血氧分压的手段主要有血气分析、血氧饱和度、经皮氧分压检测仪(TcPO 2 )等。血气分析精准可靠,受环境影响度小,但是采样过程属于有创操作,患者痛苦,不能监测局部组织的含氧情况,且不能连续测量,不适用于氧舱治疗。血氧饱和度目前常用指套式光电传感器测量,通过组织床的光传导强度来进行测算,为临床提供了一种连续无创的血氧测量手段。操作简单可靠,但是测量位置有限,使用具有一定的局限性,亦不适宜于高压氧舱内使用。经皮氧分压也属无创测量血氧分压,只需将传感器贴在患者皮肤表面,即可实时连续地测量出血氧分压数值和变化曲线,可对局部组织进行测量,适用于氧舱治疗。
经皮氧分压检测仪通过传感器测量从毛细血管透过表皮弥散出来的氧气含量,利用氧的电化学作用测得血氧分压数值。正常人从皮肤毛细血管弥散出的氧气含量极其微小,经皮氧分压检测仪通过局部皮肤加热充血(44~45℃),使毛细血管扩张并动脉化后,增加氧的逸出量来实时、持续地反映机体组织的血氧含量。经皮氧分压检测仪测得的数值取决于机体呼吸系统功能、血液循环系统功能和末梢循环系统功能,以上系统任何环节出现问题,都能从经皮氧分压数值变化中反映出来。
高压氧疗是一种让患者在氧舱内呼吸高浓度氧气的治疗方法,目的是增加组织内的氧含量和氧扩散距离以达到治疗目的。但是目前各种疾病的高压氧治疗疗程仅仅依靠临床工作经验及患者临床好转程度来判断,难以形成行业内统一的规范标准;同时对于新生儿患者高压氧治疗虽能极大地改善脑组织缺氧,但是过量的高压氧治疗可能对患儿视网膜造成不良影响,故而应科学合理制定高压氧治疗疗程。经皮氧测量可实现高压氧舱内同步监测组织氧分压,判断患者高压氧治疗效果,对于高压氧治疗效果欠佳的患者应尽早查明原因或终止治疗;对于高压氧治疗反应良好的患者,动态观察患者氧分压变化,制定科学合理的高压氧治疗周期,使患者受益最大化。
可预见的风险及处理预案:经皮氧分压监测过程中可能出现机器加热故障或由于婴幼儿皮肤娇嫩所致的局部皮肤烧伤,但由于电极与身体接触面积有限、加热过程较缓慢,一般为小面积Ⅰ度~浅Ⅱ度烧伤。对此,在整个检测过程中应密切观察患者局部皮肤情况,一旦患者诉烧灼感或患儿突然哭闹不安,则暂停监测,观察皮肤变化,必要时大量冷水冲洗局部皮肤,并涂抹外用烧伤药剂。经皮氧分压检测仪需要定期进行检查及保养,专人负责,并记录每次的检查、保养详情。
氧舱经常要收治需要吸痰护理的患者,这些患者如不能及时吸出痰液,有可能危及生命安全。氧舱配有的负压吸引装置需要在舱压升至20kPa左右时才能形成足够的压差以提供给患者吸痰,因此,当需要吸痰的患者处在舱外等候以及舱压低于20kPa的这段时间,是一个十分危险的阶段。氧舱必须为这段危险时间提供额外的吸痰工具——负压吸引器。
氧舱常用的负压吸引器有脚踏式吸引器和电动式吸引器。
脚踏式吸引器的主要部件包括:机座、脚踏式真空泵、真空表、集液瓶、管路等,吸引器由操作人员持续踩踏真空泵踏板,抽出机器内部空气形成负压来进行吸痰护理。脚踏式吸引器在使用时,操作人员动作幅度大,损耗体力无法进行长时间作业,在某些情况下需要两位操作人员相互配合,一人吸痰,一人不断踩踏踏板,而且提供的负压压力不稳定。优点是成本低,对使用环境没什么要求,舱内舱外均可使用,便携。脚踏式吸引器见图2-1-4-1。
图2-1-4-1 脚踏式吸引器
电动式吸引器利用电动机作为动力源带动真空泵产生负压,主要部件包括:真空泵、电动机、机座、集液瓶、过滤器、真空表、脚踏开关、管路等。过滤器的用途是防止污物进入真空泵,安全阀能保证电动机按规定方向运转,防止反转对患者造成的伤害,脚踏开关方便操作人员在进行吸痰的同时操作吸引器电动机的启闭。电动式吸引器相比于脚踏式,可以提供不间断、稳定的负压引力,操作人员可专心在吸痰护理操作上,节省人力、体力。缺点是成本高于脚踏式吸引器,对使用环境有要求。电动式吸引器按电能来源可分为插电式和电池式。由于强电及电动机等设备不能进入氧舱,限制了电动式吸引器在治疗期间的舱内使用,电动式吸引器一般通过在舱外连接舱内负压吸引装置排气管,为舱内提供负压引力,在舱压升至20kPa以后再断开与舱内的连接。插电式与电池式吸引器的区别在于,插电式吸引器需要接通市电插座才能使用,限制了其使用位置,而电池式吸引器在充满电后可携带到任意需要使用的位置。
负压吸引器在日常使用中应注意:
1.使用之前仔细检查设备运行情况,管路连接是否正确,瓶塞、管路接口处密封性是否良好、有无老化等。
2.使用完后应及时处理集液瓶内污物,按相关流程清洁、消毒机器,晾干。
3.严格按操作规程使用负压吸引器,集液瓶内容物不允许超过上位线。
高压氧治疗中最常见的不良反应为中耳气压伤,因此,高压氧舱配备耳镜,在患者入舱前以及发生中耳不良反应后及时检查患者耳道的情况,对评估患者是否能持续进行高压氧治疗十分重要。耳镜有很多种,如窥耳器、鼓气耳镜和电子检耳镜等。其中电子检耳镜,因其结构小巧,方便携带,自带光源,不需要额镜和反光源等,尤其是对于卧床患者和婴幼儿十分方便;自带放大镜、焦距可在一定范围内调整,可以提供更大的视野,观察到更微小的病变。电子检耳镜的检查可以方便、快速地观察到耵聍阻塞、外耳道异物、外耳道炎等,还能清楚地观察到鼓膜是否充血、破裂等,为患者的治疗安全,降低不良反应提供科学依据。
鼓室是介于外耳和内耳之间的一个不规则的小气腔,其外侧壁就是鼓膜,内侧壁是内耳的外壁。正常人鼓室通过咽鼓管和鼻腔相通,传导声音就是通过鼓膜的震动来实现的,因此,鼓室压力随时会有一些细小的变化。
正常的鼓室压力在1到50之间,因为个人体质不一样,所以两边耳朵的鼓室压力可能稍有差别,但只要在正常范围内便可。高压氧治疗患者如有咽鼓管功能异常、鼓膜异常或者患有中耳炎、鼻炎等疾病时,则在治疗升压期间容易引发耳痛等不良反应,甚至导致鼓膜穿孔等不良事件。因为咽鼓管功能异常、鼓膜异常,或者患有中耳炎、鼻炎等疾病时,会造成鼓室内的压力变化,所以,通过测量鼓室压力,可以预判患者的耳部高压氧压力耐受度,为避免的治疗并发症提供依据。
鼓室压力测量,通过固定的频率在一定压力范围内测量鼓室压力以获得鼓膜和中耳的健康状况。测量鼓室压力的设备一般包括鼓室压力测量仪、中耳分析仪、声阻抗测量仪等,根据氧舱的工作特点,建议配备便携式鼓室压力测量仪,使用电池作为电源,能在数秒内完成测试,形成鼓室压力图,方便医护人员在查舱时对入舱人员进行测量。
鼓室压力测量仪在使用中应注意:
1.定期清洁机体。耳塞为一次性使用,每次使用完应更换。
2.使用时应注意不要让污物堵塞探头孔道。探头密封圈如有磨损应立即更换。使用完后放在专门保管装置内。
3.每年对仪器进行校准。
在高压氧治疗加压过程中,由于咽鼓管不通畅、鼓膜功能异常等,导致鼓膜内外压力不平衡,会造成吸氧人员耳痛不适,甚至鼓膜破裂无法继续完成治疗等情况。一般状况下患者能通过捏鼻鼓气、做吞咽动作等完成中耳调压缓解症状,但如果调压动作失效,可借助咽鼓管吹张器,帮助恢复中耳内外压力平衡。
咽鼓管吹张器在使用时,先含一小口水,用手堵住一侧鼻孔,然后用吹张器硅胶头抵住另一侧鼻孔,打开机器开关,向鼻腔内输入一定流量的气压流约5s后做吞咽动作,如果感到咽鼓管打开或者压力平衡则关闭机器开关,停止操作,否则需要重复操作或换一个鼻孔重复操作。
咽鼓管吹张器在使用中应注意:
1.应注意吹张器的使用压力、电池参数等在氧舱工作范围内。
2.硅胶头应专人专用、一次性使用。
3.每舱完毕应消毒,清除污物,防止堵塞。
4.儿童咽鼓管发育不完全,应注意吹张器压力不能过高。
肺功能检查主要用于检测呼吸道的通畅程度、肺容量的大小等,对于早期检测肺和气道病变十分重要。在高压氧舱内治疗时,由于舱内压力高、舱内气体密度大、呼吸阻力增大,同时患者呼吸高浓度氧气,会对人体呼吸系统功能产生影响,造成吸氧人员呼吸频率减慢、肺活量增大、呼吸系统工作量增加。因此,高压氧治疗环境下的呼吸阻力增大与氧分压增高这两种相反作用使得肺功能欠佳的患者对高压氧耐受度降低,严重情况下甚至会造成呼吸骤停危及生命。
因此,对呼吸系统功能下降的人群以及超高压力高压氧治疗患者于治疗前进行肺功能测量,明确其呼吸功能是否减损,损伤类型与程度十分重要。肺功能可由肺功能检测仪检测。氧舱一般配备便携式肺功能检测仪,方便随时对入舱吸氧人员进行检测。肺功能检测仪在使用中应注意:
1.使用前应根据使用说明书和相关国家标准进行校准和定标。
2.尽量使用一次性耗材。
3.使用完后注意检查是否有污物堵塞,并进行清洗、消毒、晾干水分后妥善保存。
高压氧舱每舱治疗完成后需要进行空气消毒。空气消毒主要采用紫外线消毒灯和紫外线空气消毒机。紫外线消毒灯能对空气和物体表面进行消毒、杀菌,而紫外线空气消毒机仅能对空气进行消毒,舱内物体表面需要工作人员进行人工消毒。但由于紫外线消毒灯在作业时,存在紫外线照射不到的地方无法消毒;人员必须离开消毒环境以免灼伤皮肤和眼睛、损害身体甚至引发癌变;氧舱有机玻璃等材料在紫外线照射下会加速老化,在使用紫外线灯消毒前,需要对相关设施进行遮盖处理,工作量较大等缺点,因此,紫外线消毒灯在氧舱消毒中的使用越来越少,取而代之的是紫外线空气消毒机。
紫外线空气消毒机是利用离心风机将环境中的空气吸入机器内部,并利用内部的大功率紫外线灯对流入的空气中的细菌进行杀灭,通过空气流通循环对消毒环境中的空气进行消毒。相比于紫外线消毒灯,紫外线空气消毒机具有以下优势。
1.紫外线空气消毒机消毒过程中,辐照量大且没有紫外线外泄,在能更高效杀灭细菌的同时,不影响人员在消毒环境内的活动。
2.使用紫外线空气消毒机时,不需要对氧舱有机玻璃等材料进行遮盖。
3.紫外线空气消毒机采用程控设计,能够方便地读取到消毒时间,辐照功率,紫外线灯管寿命,通风量等数据,能设定开机、关机时间自动消毒。
紫外线消毒机在使用时应注意:
1.根据舱容选择合适规格和数量的消毒机,消毒机工作期间应关闭舱门并尽量减少人员进出。
2.定期检查紫外线辐照功率,发现功率下降一般为灯管损坏,应及时进行更换。
3.定期检查消毒机通风量,发现风量减少时,应先检查并清洗进风口过滤网,如无改善,可能是离心风机故障,需要联系厂家维修。
4.定期清洁消毒机体。
脑电仿生电刺激仪是一种采用数字频率合成仿生物电波,对机体进行电流刺激治疗设备,它能模拟产生α、β、θ波等脑电成分及神经递质超慢波和智能诱导波成分。通过经皮电刺激耳后乳突处,无创克服颅骨屏障,刺激脑部,明显增加大脑局部血流量,扩张脑血管,改善大脑微循环,减轻脑部炎症反应,降低神经细胞兴奋性毒性损害,降低神经元电兴奋性抑制去极化波,明显缩小脑梗死体积,减轻脑水肿及改善各种神经症状。
脑电仿生电刺激与高压氧治疗同时应用能产生叠加效应。在高压氧治疗时,由于受舱内高压的影响,患者机体内小动脉会引起一定的收缩,而小动脉收缩会减弱高压氧的治疗作用(减少供血),如果此时加用脑电仿生电电刺激治疗,就能增加局部血流量,从而能极大地提升高压氧治疗效果,并且提升患者在使用高压氧治疗时的体验感。
(吴致德 祖映翔)