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医院洁净手术部智能化系统设计
日期：2010-03-16 10:39来源：中国中元国际工程公司:张向宏:
手术部作为医院中的重要区域，其建筑功能和空调系统的特殊工艺要求为之服务的智能化系统的设计要更符合其特点和具有人性化

 

摘要：手术部作为医院中的重要区域，其建筑功能和空调系统的特殊工艺要求为之服务的智能化系统的设计要更符合其特点和具有人性化，本文围绕着手术部的洁净度要求和综合管理要求提出智能化系统的配置和实现功能。
关键词：医院 手术部 洁净度 智能化系统
 
一、引言
现代化医院的建设中越来越重视对手术部洁净度的要求，也越来越重视智能化系统在医院中的应用。医院的手术部包括多间手术室和辅助用房，分不同的洁净级别，是医院中最重要也比较特殊的区域，由于其建筑功能和机电设备的特殊性，其智能化系统的应用也有别于通常的智能化系统。
在洁净手术部智能化系统中一般包括净化空调自控系统、手术部电视监控系统、闭路示教系统、医护对讲系统、背景音乐系统和综合布线系统。该系统设计除了遵守通常的各种民用建筑标准规范外，还需遵守综合医院建筑设计规范和医院洁净手术部建设技术规范等行业规范，此外还需综合考虑到系统的先进性、经济性、可扩展性，并注重对手术部的洁净度的保证，对机电设备的综合管理维护和医务人员工作的方便高效。
二、手术部智能化系统总体设计目标
1．手术部洁净度目标
洁净手术部的各类用房按细菌浓度划分为百级、千级、万级、十万级四个级别，并以空气洁净度级别作为必要的保障条件。手术部的洁净度是一个综合指标，需要在手术部的装饰、选材、施工和净化空调机组的选型上进行综合精心的考虑。对于智能化系统，需要通过合理的设置监控点，及时反应手术部的内部环境和工艺设备参数状况。
2．手术部温湿度目标
规范中对手术部温度要求在22℃～25℃，但实践发现该范围太窄，经常设定温度需低于22℃，所以一般控制在18℃～25℃之间（美国的ASHRAE手册的应用篇要求净化空调系统能够保证手术室的温度在17℃～24℃范围），为了增加灵活性，设定温度在手术部内可调。
规范中对百级、千级手术部湿度的要求在40%～60%，万级、十万级手术部放宽到35%～60%。在洁净手术部温湿度控制中强调了对湿度的优先控制，这是区别于一般的空调自控系统的重要一点。这是因为，据研究，相对湿度50%时，细菌浮游10分钟后即死灭，相对湿度更高或更低时，即使经过2小时，大部分的细菌还活着。
3．手术部微压差目标
为防止非洁净空气的污染，高级别的区域相对低级别的区域需要保持一定的微正压，最大静压差不大于30Pa，不能因压差产生哨音。规范中要求相临两室的静压为5Pa～10Pa，对室外直接相通的区域应保持不小于15Pa的正压。
如果某手术室为传染手术室，则需要其保持相对的微负压。
4．手术部风量目标
手术部的新风量需要满足60m3/h.人、4～6次换气/h，同时补偿室内的排风并能保持室内的正压，一般对百级手术室每间不小于1000m3/h，对千级、万级手术室每间不小于800m3/h，对十万级手术室不小于600m3/h。
  
5．手术部节能目标
节能目标是净化空调自控系统需要实现的重要指标，能源的浪费将直接影响到用户的经济利益。
6．手术部综合管理高效目标
手术部都会有多间手术室，通过在各手术室及走廊设置摄像机，构成电视监控系统，以对手术部进行最直观的监控和管理，以便高效率的对手术室进行管理，合理安排手术。
7．手术部闭路示教目标
手术过程作为重要的医学教学资料，需要记录和保存。通过设置在无影灯上的高精度彩色摄像机和设置在手术室内的摄像机将整个手术过程全程录象，以便制作播放。
8．手术部信息交流目标
为便于手术室内医务人员与外部人员的交流，在各手术室内设置医护对讲分机。
三、智能化系统总体设计系统图及功能简述
为实现上述目标，洁净手术部智能化系统需配置如下六个子系统：
1．净化空调自控系统
手术部的内部环境的温度、湿度、压力以及洁净度是需要净化空调机组系统来保证的，自控系统需要对手术部的内部环境参数进行监测，按照工艺要求进行设备间的连锁联动，在保证环境参数的前提下，采用节能的控制方式，在提供负荷医务使用要求的环境同时，杜绝能源的浪费。
4．2 医护对讲系统
 手术部中的医务人员在工作中需要及时的信息沟通，尤其在手术过程中手术室内与医务管理之间的信息交流必须得到及时快捷的保障。医护对讲系统完成次功能。
3．电视监控系统
为便于及时掌握各手术室的使用状况，采用电视监控系统为医务管理提供更直观、及时的现场图像，以便优化管理，同时，配合对讲系统，在信息沟通时更直观。
4．闭路示教系统
通过设置在手术室内的高精度摄象机及拾因器对重要手术过程进行全面的记录和作为教学使用。
4.5．背景音乐广播系统
通过在手术部内设置可调音量的背景音乐广播，为医护人员和患者提供轻松的医务、治疗环境，音量可调以适应不同的医务人员的习惯。该系统一般纳入医院的整体背景音乐及紧急广播系统。
6．综合布线系统
在手术部内设置综合布线系统，以适应现代化医院的智能化医疗的发展。该系统一般纳入医院的整体综合布线系统。
四、智能化系统总体设计方案
由于背景音乐广播系统和综合布线系统都为通常的智能化系统，且都应纳入医院的整体系统，本文不详细介绍其设计。
1．手术部净化空调自控系统设计
空气净化处理是手术部洁净目标的关键，手术部的净化空调机组的工艺系统完全不同于一般基本配置的空调机组，区别见下表：
 
 
手术部净化空调机组
一般基本配置空调机组
空气过滤器
至少三级过滤器（初效、中效、高效），规范要求为一次抛弃型
一级过滤器，可清洗后重复使用。
送风机
变频风机或至少双速风机
以单速风机居多
排风机
独立的排风机（变频风机）
一般没有
水路
四管制
以两管制居多
内部元件
机组内部元件要求能够自净
无要求
气流组织
手术台正上方进风，侧壁回风，顶部排风
上进风，上回风
 
楼宇自控系统监控点的设置必须在分析实际净化空调机组工艺的基础上，以标准规范为依据，以实现环境目标、保证设备安全和保证节能措施可操作为原则来综合考虑。详细叙述如下：
依据规范要求及多年的实践经验，手术部内温度控制目标在18℃～25℃，具体设定温度可调。手术部内相对湿度控制目标在40%～60%，具体设定湿度可调。手术室内的微正压控制目标在10～15Pa，具体设定压力可调。
为实现该目标，楼宇自控系统相应必须设计如下功能及设备配置：
·对手术室内温度、湿度、微压差的监测。相应配置室内温度传感器、室内湿度传感器和室内微压差传感器等设备。
对手术室内的温度、湿度进行自动调节。相应配置冷水电动调节阀、热水电动调节阀及其执行机构和用于控制加湿量的加湿电磁阀（加湿器一般由暖通工艺系统提供）。在夏季，空气一般高温高湿，则在新、回风混合后，先在表冷段进行冷却除湿，以达到要求的湿度，这是一般温度会低于设定温度，然后在加热处理，以上升到要求的温度。在冬季，空气一般低温干燥，则在新、回风混合后，先进行加热处理，然后进行加湿，以达到要求的温湿度。在过渡季节，监测室外的温湿度，以尽量利用室外的凉爽空气。
对手术室内的微正压的自动调节，由控制变频风机和排风机的风速而改变风量来实现，相应需控制和监测送风机和排风机的运行频率，监测送风出口和排风出口的风压，相应设置风道压力传感器（风机的变频装置包括在净化空调机组工艺设备中）。
由于手术部的洁净度为整个手术室的综合指标，涉及到自控系统，需要保证对三级过滤器两端压差的监视，当超出设定范围时报警更换。
·按规范要求，第一级空气过滤器设置在新风口或紧靠新风口处，第二级应设置在系统的正压段，第三级应设置在系统的末端或紧靠末端的静压箱附近。对这三级空气过滤器的两端压差进行监视，相应的设置空气压差开关传感器。
·由于规范要求过滤器为一次抛弃型，所以过滤器的堵塞报警限的设置需要根据现场进行整定。
·在风机停止运行时，关闭新风阀，阻止室外脏空气的进入。
手术部必须保证最小新风量的要求，百级手术室要求换气4～6次/小时，该目标主要由暖通工艺设备在选型时保证，对于自控系统，需要保证风机启动与风阀的联动，保证最小的送风机运行频率。
·对新风阀、回风阀进行控制和开度监测，相应配置新风阀执行机构、回风阀执行机构。
·对室内CO2的浓度进行监测，当浓度超限时，提高风机的频率，加大送风量。
自控系统的设计必须保证手术室内的医务人员对环境控制的简便快捷。
·在手术部设置分监控室，设置监控计算机，便于医务人员对手术部的净化空调自控系统进行全面的监控和管理，监视及记录手术部的环境参数及工艺设备的工作、故障状态，远程对环境参数的设定进行修正，远程对控制参数进行调整，异常时对设备进行远程控制。相应设置计算机一套（主机、显示器、打印机和不间断电源）及软件系统。
·在手术室内设置智能综合监控面板。便于医务人员在手术过程中就地读取手术室内的温度、湿度、微压、风机状态，显示机组的运行状态和故障报警，就地改变温度的设定值，就地改变机组的工作模式（开机、待机和关机）等。为了手术室的美观和操作方便，该面板也集中对医疗气体压力的监测、照明灯的控制、时钟显示、医护对讲分机、背景音乐音量调节等其他功能。
自控系统的设计必须考虑到节能目标。节能的措施完全由软件编程实现。
·对室外温度、湿度的监测，以为节能控制提供参考数据，相应设置室外温度传感器、室外湿度传感器。
·设置机组的开机、待机、关机三种工作模式。不同模式下，风机运行、水阀调节、控制精度不同，以在保证使用的要求前提下，节省能量消耗。在手术室内的综合智能面板上配置三种工作模式的切换开关。关机模式时（如夜间），不对温湿度进行控制，仅保证手术室内微正压，此时一般可以间歇停风机或低速运转风机，关风阀及水阀；当手术室处于待机模式时（如白天暂时不用），送风机可在低频率下运行，减小新风量，降低能耗，适当放宽温湿度范围（如温度扩大到±2 ℃ ，湿度扩大到± 20%，粗调）；当手术室需要使用时，再设置为开机模式，风机高速运行，并缩小温湿度范围（如温度保证±1℃，湿度保证在± 10%内，细调），并在短时间内保证足够新风量。
·通过对手术部的电视监控管理，及时掌握手术室的使用状况，为设备的节能使用创造条件。
·在湿度保证的前提下，禁止冷、热水阀的同时打开，杜绝能量的抵损。
·在过渡季节，参考室外温度和湿度，尽量利用室外的凉爽空气进行吹扫；在夏季，利用夜间的凉爽空气对手术室进行吹扫；
自控系统的设计必须保证工艺设备的连锁联动、安全保护。
·对送风机和排风机的工作状态、手自动状态、故障状态进行监测，对送风机和排风机进行开关控制，保证送风机和排风机的联动。该部分需要与风机的强电控制箱进行电气接口，要求相应电气回路应留有弱电接口。
·风机运行与风阀开关连锁，在风机运行前，打开风阀，保证风量要求；风机停止，关闭风阀，阻止外部脏空气的进入，延长过滤器的使用寿命。
·风机运行与冷热水阀开关连锁，当风机停止时，在非冬季，关闭冷水阀和热水阀，即机组停止工作；在冬季，关闭冷水阀，但热水阀保持一最小开度，防止盘管冻裂。
·如果在北方地区，设置防冻开关，在冬季，如果温度过低时，将热水阀开到最大并关闭新风阀，以保护冷、热盘管。需要相应配置防冻开关。
·为防止对室外空气的污染，需要对排风过滤器进行监测。相应设置排风过滤器压差开关传感器，当排风过滤器堵塞时进行及时的报警更换。
2．手术部电视监控系统设计
    手术部电视监控系统是现代化智能医院的一项新的需求，该系统设置的目的不同于通常的基于安防考虑的电视监控系统。该系统除了能提供基本的安全防范技术手段外，还基于如下考虑：
·为了合理的安排手术，使病人得到及时的治疗，优化管理，医护管理人员必须随时了解每个手术的进展情况，以便灵活安排。同时，在手术过程中，监控系统可配合手术室医护对讲系统进行方便的沟通，使手术得以顺利的进行。
·能将各手术室的手术过程进行录像，以供事后分析。
·手术部作为医院的重要、关键区域，在医院领导或上级领导需要视察和同行需要参观学习交流时，可通过电视监控系统查看手术部的画面进行远程观察，而不用经过繁琐的清洁程序进入手术室，充分体现了医院手术部的先进性和现代化。
在各手术部和走廊设置彩色摄像机，视频信号送分监控室显示和录象。对于用于闭路示教的手术室的监视视频信号通过分频器后还需送入闭路示教系统。
3．手术部闭路示教系统设计
对于手术室而言，由于受室内面积限制和手术规程要求，不可能容纳很多人员，通过在无影灯上安装的摄像及录音系统，在辅之以手术室墙面上的摄像机，将可以对手术过程细节一览无遗，是为医院手术实施情况进行记录、保存，提供教学的宝贵资料，并作为教学的重要手段。
在手术室的无影灯上设置一台高精度的彩色摄像机和拾音器，视频和音频信号送入示教控制室控制主机。
设置在手术室内的用于电视监控系统的摄象机的信号通过分频器同时送入示教控制室。
示教控制室内设置数字硬盘录象机和2台显示器，分别显示无影灯上摄像画面和手术室整体摄像画面。该示教室内仅用于医务人员的实时观摩、学习。
4．手术部医护对讲系统设计
医护呼叫对讲系统是医院必不可少的部分，它关系到病员的人身安全和手术室医疗抢救应有的及时呼叫配合。
一般为手术部设计一套医护呼叫对讲系统。主机设在分监控室，各手术室内设置免提式的对讲分机。实现医务人员之间的双向呼叫对讲。实现如下功能：
·呼叫站的信号台接通电源后,分机只要有按动呼叫器的按钮,呼叫器、主机信号台指示灯点亮，同时信号台上传出乐曲，通知值班人员某手术室在呼叫。无呼叫时，信号台及各呼叫器处于受话状态。
·值班人员拿起信号台上的话筒,即切断音乐,按下通话按钮,即可与呼叫人通话。
·当值班人员要与某一手术室内通话时,只要拿起话筒,同时按下信号台相应分机的指示灯键,此时呼叫器上指示灯亮,双方即可通话。
·主机信号台、分机上均有复位按钮可同时清除所有呼叫。
·主机信号台上装有两个电位器,可调整呼叫信号及对讲音量。
·主机信号台上有万年历显示窗口。
·主机具有三级护理设定的功能，并用不同颜色指示灯显示和不同声音提示。
·高级呼叫可中断低级呼叫。
5．手术部智能化系统分监控室设备
手术部作为医院的最关键、最重要的区域，一般应独立设计分监控室。之所以这样设置，基于如下考虑：
·手术部是医院内相对比较封闭的区域，并在医院中的作用至关重要。
·手术部从管理角度也是医院的重点，对其管理要求更高。该分监控室的管理应归口于医办部门，是直接为医务人员服务的。而医院的楼宇中控室的管理应归口于医院物业部门。
·手术部的机电设备比较集中，控制工艺复杂及控制精度要求高，可靠性要求高，灵活性要求也高，需要设置监控计算机进行监控，以便于管理维护。
·手术部的电视监控系统是为了直观的合理优化使用手术室，其管理应属于医办部门；与医院内基于安防考虑的电视监控系统的使用目的不同，该管理属于保卫部门。
·示教系统、医护对讲系统相对独立，也主要服务于医务人员。
分监控室内智能化系统设备配置及功能，在分监控室内，安装有如下设备：
·楼宇自控系统操作计算机（主机、显示器、打印机、不间断电源），对各净化空调机组的所有参数（室内温度、湿度、微正压、过滤器状态等）进行监测对各空调机组的运行状态、故障状态进行监测远程设置各手术室内的设定温度、湿度，远程调整控制参数，保证环境参数的恒定和符合要求。
异常情况下，远程手动开启各空调机组的风阀、水阀，远程开关机组。
报警数据弹出显示、重要数据历史记录、打印
·电视监控系统电视墙及控制主机，对各手术室、走廊的状况进行直观监视对重要影象画面进行录象保存
·医护对讲主机，与各手术室内的分机进行双向通话，通过与电视监控系统配合，更直观进行信息交流。
五、结束语
经过多年的医院智能化系统设计和工程实践经验，我们感觉到，只有充分了解具体医院建筑功能及布局、相关机电设备、医疗业务流程和医院信息管理系统，才能设计出用户满意的切合具体医院实际的智能化系统方案。
 
注：本文发表于《智能建筑与城市》2003.3
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