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医院特殊功能用房设计要点

0  引言
除了洁净手术室之外,医院里还有一些特殊用途的功能用房,包括血液病房、静脉用药调配中心、正负压切换手术室、隔离病房等,这些用房用途各不相同,比如血液病房和手术室一样,是要提供一个洁净空间,保护病人不受外界污染;而隔离病房却是将病人作为污染源来防范。不同用房的污染源、污染物的散播方式、分布特征以及控制机理均不相同,本文通过实际工程的设计、调研等,汇总各类特殊用途功能用房的特点,通过分析比较,总结出适合的设计理念和送排风方式方法,在满足排除污染物的前提下,应用节能技术,降低医院能耗,节省运行成本,保证医院室内环境。
1  血液病房
本文所讲的血液病房,是指百级血液病房,主要收治白血病患者。患者在进行造血干细胞移植后,要进行放化疗,病人会处于严重的免疫缺乏状态,各种病原微生物会乘虚而入,病人极易发生感染和出现并发症,因此,移植后的病人必须完全处于无尘无菌的保护环境中。最初,采用加强护理的方式,如病人戴口罩、病房紫外线照射消毒、不与外界接触等,以此来降低感染风险,但往往不能有效控制。洁净技术在医学领域的应用,使得移植后病人的状况大有改观。
污染物的控制途径基本从两方面入手:首先从源头上控制,病人自身的消毒、减少人员出入等;其次就是动态过程控制,不断送入洁净空气,过滤掉空气中的微生物,同时压制、稀释室内微生物。
目前,病房建设的主流是空气洁净技术,即采用高效过滤器将微生物等各种微粒过滤掉,这种方法简单、经济可靠,没有任何的副作用。
血液病房建设的几个重点:1)平面布局。目前部分血液病房和走廊之间设置了缓冲室,护士站设置在走廊内,护士需要进入缓冲室进行一些操作,缓冲室设置的必要性值得商榷。通常在不同洁净级别房间之间,或需要严格控制空气流通的2个房间之间设置缓冲室,缓冲室的房门不能同时开启,其洁净级别和高级别房间一致,不超过万级。对于血液病房,为避免感染,医护人员很少会进入病房,而病人治愈之前几乎不会出来,因此很少会有人员进出,带进污染物;另外病房都是正压,能抵制污染物渗入,单向流也具有极高的自净能力,因此缓冲室的设置意义不大。相反,设置了缓冲室,可能会带来一些不必要的操作,产生阻碍护士视线等弊端。2)卫生间的设置。早期建设的病房不设独立卫生间,目的是易于护士集中管理、清洁,但增加了护士的工作难度和强度,另外降低了病人的舒适度,解放军总医院的医护人员调查了182例入住附带卫生间的百级层流病房的造血干细胞移植患者,结果显示绝大部分患者对卫生间的设置都非常满意。该病房卫生间设单独的排风和送风系统,相对病房保持稳定的负压,洁净级别为千级,设置全自动无水箱坐便器,在控制外源性污染物的同时有效控制和消除患者产生的内源性微生物。由于卫生间面积很小,新增风量有限,投入低、收效显著。3)人性化设置。由于病人会长时间呆在病房内,必须考虑病人的心理,建议设置能够看到室外的玻璃窗,设可控百叶,病房通透而又私密。还要考虑家属探视的方便。
要进行血液病房的合理节能通风设计,首先需要充分了解血液病房的平面设计要点,其次要考虑以下几点:1)二次回风。病房空调送风系统的特点是大风量、低负荷,应设计为二次回风系统,节省再热量。2)水平单向流还是垂直单向流。水平单向流的优点是始终将病人置于上风侧,将可能带来污染物的医护人员置于下风侧,缺点是对病人,尤其是头部会有吹风感。水平单向流病房实际是一种准开放的模式,对于经常有医护人员或家属进出的病房,比如儿童病房等,洁净效果会好一些。一般情况下,人员进出很少,还是建议采用垂直单向流。3)风速、温度可控。从节能和舒适性考虑,必须设置室内风速和温度可调,根据病人不同的感受,设定适宜的温度,减少能耗,同时夜间模式下,病人睡眠时,污染物产生量很小,降低风速可减少能耗、降低噪声、减少吹风感。4)面积控制和主流区控制理论。基于建设成本考虑,层流病房的面积通常很小(<8 m2),传统的单向流设计方式为顶送地板回,高效过滤器必须达到一定的满布比,但对于血液病房这类应用环境,必须考虑其特点。首先不必考虑地板回风,再有基于主流区控制理论,可将送风天花集中布置在病床上方,在送风天花尺寸和风量不变的前提下,适当扩大病房面积,或者在同样病房面积情况下,适当缩小送风天花尺寸,但不得小于6 m2,这样可提高病房舒适性,降低造价,从现有经验来看,不会影响室内洁净度。
图1为某医院血液病房平面图,该病房采用垂直单向流送风模式,病房不设缓冲室,设置独立卫生间,另外设置一间恢复室,供基本痊愈尚需观察的病人使用,有效地降低了建设和使用成本,该工程建成后,验收效果良好,不足之处在于卫生间仅设置了排风,并未设置洁净送风。

此外,目前有些医院病房系统还在使用紫外线消毒,与传统方式不同的是将紫外灯设置在空调送风系统内,虽然有一些检测数据证实这种方法对杀灭空气中的微生物有效,但是采用紫外线进行空气消毒的方法因其固有的弊端,仍不被推荐。原因包括:1)紫外线消毒需要一定的作用时间,而空调风管内的空气处于高速流动状态,作用大打折扣。2)即便是低臭氧的紫外灯,也会有臭氧产生,臭氧是一种对呼吸系统有害的污染物。3)最重要的是紫外线有辐射,能杀死微生物,也能让微生物产生变异,可能生成危害性更强的微生物。
2  静脉用药调配中心
医院住院病人中约70%~80%需要输液,输液量非常大。除常规治疗用静脉输液用药外,有几种特殊的输液类型,要求更加严格。
一种是全胃肠外营养(total parenteral nutrition,TPN)输液,将完全的营养要素由胃肠外途径直接输入到血液中,起到营养支持作用。TPN中含有多种营养要素,应用十分广泛。由于成分复杂,需要医师对患者的营养状态作出正确评定,在基本配方基础上,根据实际情况进行个性化调整,所以TPN的配置复杂。另外TPN每次输液量通常为几L,量很大,因此TPN的配制是医院静脉用药的一个重点,必须防止在调配过程中,外界环境或人员对药品产生污染。
另外一种是危害药品。危害药品是指能产生职业暴露危险或者危害的药品,即具有遗传毒性、致癌性、致畸性,或者对生育有损害作用以及在低剂量下可产生严重的器官或其他方面毒性的药品,包括肿瘤化疗药物和细胞毒药物,这些抗癌药物的作用属非选择性,在破坏患者异常细胞的同时,也能破坏人体的正常细胞,因此如果配制过程中操作不当,造成外泄,对医护人员、陪护家属、环境等都会造成危害。此外,抗生素类药物由于其致敏性,也应属于危害药品。
以往输液的配药、加药通常由护士在治疗室中完成,是临床护士工作的重要内容之一,由于量大、复杂,占据了护士大量工作时间,影响了护理质量。另外,由于治疗室是普通环境,在调配过程中,药物容易受到空气中的粉尘、微粒、细菌的污染,直接进入人体的血液循环,引起静脉炎、血栓、热原反应及过敏反应等。此外,由于没有必要的保护措施,医护人员的健康也受到极大的威胁。医院静脉用药调配中心(pharmacy intravenous admixture service,PIVAS)的建设就是为了改变这种状况。
医院静脉用药的调配需要一个封闭、洁净的环境,一方面要保证药品不受外界污染,另一方面还要保护调配人员和环境不受危害药品的危害。
在制药企业普遍采用的《药品生产质量管理规范》(2010年修订)(GMP)中,对于大输液药物的生产,要求其分装工序的空气洁净度达到A级,即静态动态都达到百级,美国食品药品管理局(FDA)颁布的cGMP也有同样要求。所以对于静脉药品的调配操作应该在百级环境中进行;对人和环境有害的对象的操作,应在类似于生物安全实验室的环境中进行,其基本要求是必须使用生物安全柜操作,同时房间维持负压。
2010年4月,卫生部发布了《静脉用药集中调配质量管理规范》(2010)(以下简称《静脉规范》),用以指导医院静脉用药调配中心(室)的建设,其中规定TPN和危害药品静脉用药应当实行集中调配与供应。
《静脉规范》中要求设置洁净区和非洁净区,洁净区应当含一次更衣室、二次更衣室及调配操作间等,其中一次更衣室、洗衣洁具间洁净度为10万级,二次更衣室、加药混合调配操作间洁净度为万级,另外设置百级层流操作台。对于洁净区应当持续送入新风,并维持正压;抗生素类、危害药品静脉用药调配的洁净区和二次更衣室之间应当保持5~10 Pa负压差。静脉用药调配中心(室)应当配置百级生物安全柜,供抗生素类和危害药品静脉用药调配使用;设置营养药品调配间,配备百级水平层流洁净台,供TPN和普通输液静脉用药调配使用。
实际工程中,对于PIVAS的设计建造,通常的做法是分成正、负压2个区域,正压部分用于TPN和普通静脉用药的配制,设置百级洁净工作台,洁净工作台主要由风机和过滤器组成,一般从工作台顶部,由室内吸入部分空气,经高效过滤器后送入操作区,形成百级洁净区域,然后一部分空气由操作窗口进入室内,另一部分空气由操作区里端回到循环风机,形成循环风,其功能是保护操作对象。因为洁净工作台的安放和运转对洁净室的气流和压差均无影响,因此在PIVAS正压区域的设计建设中,只要按照普通洁净室设计即可。
对于负压区域,目前有不同的做法,区别主要在安全柜是选择ⅡA2型还是ⅡB2型。ⅡA2型安全柜采用70%的循环风,30%外排,可满足大部分操作要求;ⅡB2型安全柜从柜体顶部和工作窗口吸入空气,全部由管道排出。ⅡB2型适用场合包括:1)操作中不断有大量气态挥发性污染物产生。对于气态的污染物,如一些有机溶剂气体,高效过滤器是无法过滤的,如果反复循环,会不断沉积,因此必须全部外排。比如在配制细胞毒性药物时,使用的一些有机溶剂。2)操作中产生放射性的污染。放射性污染颗粒如果在循环过程中不断被高效过滤器拦截,会在过滤器上沉积,放射性也会加剧,因此同样需要全部外排。ⅡB2全排风型安全柜每台排风量都在2 000 m3/h以上,冬夏两季能源消耗极大。所以,对于危害药品的静脉用药调配,操作中如果没有挥发性气体污染物产生,采用ⅡA2型安全柜配合个人防护就可以满足要求;如仅有少量挥发气体产生,可使用ⅡA2安全柜,排风密闭式或罩式外排;对于有较多挥发性气体产生的,可仅在此类操作时使用ⅡB2全排风型,其余操作仍使用ⅡA2型安全柜,不建议全部采用ⅡB2型安全柜。
一些医院为了更安全、更保险,全部选用ⅡB2全排风型安全柜,并未充分考虑在系统实际运行中带来的负面影响,如能耗高、控制复杂等。全部采用ⅡB2全排风型安全柜的系统,建议采用送风高、低双态控制,根据房间内排风设备的开启状态,将房间送风设置为两种工作状态点,有利于节能。
3  正负压切换手术室
负压手术室的主要目的是控制病原微生物经空气、飞沫的传播,保护医护人员和环境,主要适用于:1)由污染气溶胶、飞沫核通过呼吸道传播的传染病,如肺结核、SARS、麻疹、水痘等。2)一些特殊感染手术,病原菌感染力强,对周围环境可造成严重污染,如铜绿假单胞菌感染伤口、气性坏疽和破伤风患者的手术等。3)患者不能经过卫生处理的急救手术。
GB 50333—2013《医院洁净手术部建筑技术规范》第7.2.5条强制规定:“负压手术室和感染手术室在出入口处都应设准备室作为缓冲室。负压手术室应有独立出入口。”第8.1.14条强制规定:“负压手术室顶棚排风口入口处以及室内回风口入口处均必须设高效过滤器,并应在排风口出口处设止回阀,回风入口处设密闭阀。正负压转换手术室,应在部分回风口上设高效过滤器,另一部分回风口上设中效过滤器;当供负压使用时,应关闭中效过滤器处密闭阀,当供正压使用时,应关闭高效过滤器处密闭阀。”
传染病医院的手术室为常备负压手术室,大部分普通医院通常设置1间正负压切换手术室,平时做正压手术室,进行常规手术,出现紧急情况时,切换到负压状态。在平面布局上,2004年出版的《洁净手术部建设实施指南》第5.1.3节给出了负压手术室的建设要求,指出“负压手术室应自成一区,有独立出入口,并与手术部外建筑通道建立快捷联系;负压手术室布置应洁污分流,配备专用的无菌储物间、冲洗消毒间以及清洁通道;负压手术室与洁净手术部内洁净通道应设分隔门及缓冲室,以便于对负压手术室隔离封闭。”
如何实现正负压切换手术室的节能通风?首先需要明确一点,如果在负压手术室回风口设置了高效过滤器,并保证其不漏,是可以回风的,而不必全排风。一些国外标准,如美国《医院和卫生设施建设与装备指南》中也规定允许回风。
对于负压手术室,按照规范规定的要求去做即可。对于正负压切换手术室,在设计过程中,会在以下几方面有不同的方式:1)排风机的设置。为了让手术室从正压变为负压,必须加大手术室的排风量,变频控制的方法并不经济,常规做法是除常规排风机外,另设1台负压排风机。2)回、排风口和排风位置。按照GB 50333—2013《医院洁净手术部建筑技术规范》的要求,正负压切换手术室分别设置中效正压回风口和高效负压排风口,在不同工作状态下切换,回风系统从中效切换到高效时,系统回风会增加阻力,除需要变频控制空调机组的风机外,有可能还需要调整新风阀,以平衡阻力,防止增大新风量。对顶置排风口并没有建议,如果依靠顶排风口产生负压,一是另设1个顶置高效排风口和1台排风机,互相切换;二是排风口加大,并常设高效过滤器,排风机变频控制。依靠下回风口产生负压时,如果利用原来的回风口,必须安装高效过滤器,如果另设高效(回)排风口,需要进行切换。综合不同的回排风形式,会产生多种组合方式。表1对几种不同的正负压切换手术室设计方式进行了对比,表2对几种方式的优缺点进行了评价,医院应根据具体的使用情况,合理选择。
 
4  隔离病房
医院建设隔离病房的目的是收治呼吸道传染疾病的患者,保护医护人员和环境,在隔离病房的建设中,要注意以下一些关键点。
一是平面布局上,隔离病房必须设置缓冲室。由于开关门的卷吸作用,以及人员进出的裹带作用,仅靠房间的负压是不能够控制污染物外逸的。缓冲室可以起到重要的动态隔离作用。通过计算:设置一道缓冲室,隔离效果提高20~40倍,如果走廊外再有一道缓冲室,总隔离效果提高2 000~3 000倍。通常每间隔离病房至少应设置一道缓冲室。再有就是每间病房设计卫生间,大大减少污染物外泄的机会,方便病人。GB 50849—2014《传染病医院建筑设计规范》规定负压隔离病房与其相邻、相通的缓冲室、走廊,保持不小于5 Pa的负压差,参考GB 50346—2011《生物安全实验室建筑技术规范》,为了保证有效隔离,建议将病房设计成-30 Pa,缓冲室-15 Pa,如果有卫生间,卫生间应对病房保持负压。二是如何控制室内污染物的浓度。传染病学的研究证明,致病微生物气溶胶浓度是造成传染的重要因素,所以要不断送入洁净空气,稀释污染空气。对于负压隔离病房的通风量,通过实测和模拟分析,当换气次数在6~12 h-1之间,污染物扩散高度与换气次数基本呈线性关系;当换气次数达到12 h-1后,随着换气次数的增加,污染物扩散高度的变化速度明显变慢。GB 50849—2014《传染病医院建筑设计规范》中规定:呼吸道传染病区的病房,最小换气次数应为6 h-1,负压隔离病房最小换气次数应为12 h-1。建议条件允许时,可适当提高换气次数、增强稀释效果,但综合考虑投入和效果,不建议换气次数过高。合理的布局、适合的通风量,是负压隔离病房保证效果、经济运行的关键。
图2和图3是某医院隔离病房的平面图。传染病房应尽量设置成单人间,但出于节省运行成本考虑,对于已确诊的同类同期传染病人,可以安排在双人病房。但其效果需要评价,利弊需要进一步分析,建议都设置成单人病房。每个病房都设置独立卫生间,除了供医护人员进出的前室,在外侧的病人走廊也设置缓冲室,洁污分流、充分隔离。整个隔离病房区域均为绝对负压区域。值得注意的是,在风口设计上,如图2,3所示,根据动态隔离原理,隔离病房的送风采用主流区送风口与次送风口相结合、流向回风口的定向流送风方式,送、排风口的定位使清洁空气首先流过房间中医护人员可能的工作区域,然后流过病人传染源进入排风口,有效防止污染物传播。各区域均为独立的空调系统,以防止交叉感染。该项目各区域设置独立的空调送风系统,隔离病房每套设独立的全空气系统,分高、低两态(即全新风工况和回风工况),可随时切换,这样做能根据需求调节运行方式,有效节约运行成本,降低空调系统能耗,病房通风系统原理图如图4所示。

5  结语
医院一些特殊用途的功能用房各有特点,污染物的产生方式、保护对象、控制机理和方式等都有所不同,在实际工程中,需要针对不同项目的特点,采取适宜的方式方法,控制污染物,在确保医疗环境的基础上,尽力做到高效、节能。要做到这一点,首先要对医院的医疗措施、环境、要求进行详细的了解,和医护人员全面沟通,现场考察工程实际情况,认真总结经验,如此,才能真正为广大医护人员和病人提供安全、舒适、友好的医疗卫生环境。

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