Medicinsk luft fremstilles oftest på stedet i modsætning til de andre rørledte medicinske gasser, som typisk leveres til hospitaler i flasker. Dette sker ved at trække luft udefra ind i en kompressor til medicinsk luft, som er tilsluttet rørsystemet, der forsyner anlægget. På grund af dårlig kvalitet af den omgivende luft kan der sjældent produceres medicinsk luft ved at blande komprimeret flaske nitrogen og oxygen. På grund af den store mængde luft, som de fleste hospitaler bruger, er produktion på stedet normalt den mest praktiske og økonomiske forsyningsmetode. Der er dog en bagside, idet det udstyr, der er nødvendigt for at producere medicinsk luft, som er egnet til patientbrug, er ret komplekst og som sådan skal installeres og vedligeholdes omhyggeligt for at sikre, at risikoen for forurening eller nedbrud holdes på et minimum.
De fleste anæstesiologer er uvidende om kompleksiteten af de systemer, der anvendes til at producere den medicinske luft, som de bruger. Da medicinsk luft ifølge United States Pharmacopoeia anses for at være et fremstillet lægemiddel, bør anæstesiologer være opmærksomme på kvaliteten af den medicinske luft, der produceres i deres anlæg og leveres til deres patienter. Formålet med denne artikel er at give en grundlæggende forståelse af et typisk medicinsk luftsystem, herunder formålet med og driften af de vigtigste komponenter. Et kendskab til disse grundlæggende elementer bør være tilstrækkeligt til, at anæstesiologer kan foretage forespørgsler vedrørende kvaliteten af den medicinske luft, der leveres til deres patienter.
Medicinsk luft anvendes til en række forskellige patientanvendelser. Mange patienter, der er følsomme over for ilttoksicitet, får luft for at mindske deres eksponering for ilt. Mange af disse patienter har ekstremt sarte åndedrætssystemer eller processer, som er afhængige af en ren og præcis koncentration af medicinsk luft. Nogle eksempler på patienter, der er afhængige af en pålidelig luftforsyning af høj kvalitet, er nyfødte børn og patienter, der lider af respiratorisk depressionssyndrom hos voksne. Medicinsk luft anvendes også under anæstesi som erstatning for lattergas for at reducere den høje koncentration af iltpåvirkning. Selv om kilden til medicinsk luft kan være en manifold med en række trykluftflasker, bruger de fleste hospitaler et kompressorsystem. I denne artikel vil der blive henvist til anlæg med luftkompressorer. En illustration af et typisk medicinsk luftanlæg er medtaget som reference i hele artiklens diskussion. For bedre at forstå det medicinske luftsystem vil vi følge luftens vej, mens den strømmer gennem de vigtigste komponenter, fra kilden til patienten.
Start ved kilden
Det logiske sted at starte med at lære om det medicinske luftsystem er kompressorens indsugningsrør. Indsugningsrøret er normalt placeret på anlæggets tag. Placeringen af indsugningen kan have stor betydning for kvaliteten af den producerede medicinske luft. Luftindtagets placering, udformning og komponenter er beskrevet i NFPA-koder (National Fire Protection Association). NFPA 99, Standard for Health Care Facilities, anbefalinger for udformning af medicinske gassystemer følges i hele USA og vil ofte blive refereret i denne artikel. Du skal dog være opmærksom på, at lokale regler kan erstatte NFPA-reglerne. NFPA 99 Sec. 4-3.1.9.2 angiver, at luftindtaget skal være placeret udendørs over tagniveau, i en afstand på mindst 3 m (10 fod) fra døre, vinduer, andre indtag eller åbninger i bygningen og i en afstand på mindst 3 m (10 fod) over jorden. Luftindtag skal være nedadvendt og afskærmet eller på anden måde beskyttet mod indtrængen af skadedyr eller vand med en afskærmning, der skal være fremstillet af eller bestå af et ikke-korrosivt materiale, f.eks. rustfrit stål eller andre egnede materialer. NFPA tillader fleksibilitet, når tagene er forskudt i højden, og antyder, at faktorer som f.eks. tagets størrelse, afstanden til nærmeste døre og vinduer og tilstedeværelsen af andet udstyr på taget kan påvirke den endelige placering. Indsugningsrøret behøver ikke altid at være højere end det højeste tag.
I tilfælde, hvor der er mere end ét kompressorsystem på hospitalet, er det tilladt at samle rør fra separate kompressorer til ét indsugningsrør, som skal have den rette dimensionering. Konstruktionen skal dog gøre det muligt at lukke hvert kompressorindtag af med en kontraventil, blindflange eller rørkappe, når en kompressor tages ud af drift. Dette skal forhindre, at mekanisk rumluft trækkes ind i systemet fra det åbne rør.
Indtaget skal være mærket som kilde til medicinsk luft. Der har været et tilfælde, hvor den medicinske luftindtag var placeret i anlæggets varme-, ventilations- og klimaanlæg (HVAC-system). Spolerne på et HVAC-system blev vasket med en syreholdig opløsning i forbindelse med rengøring og vedligeholdelse. Dette resulterede i, at dampe ubevidst blev trukket ind i det medicinske luftsystem og ud til patienterne.
Luftkvaliteten varierer fra region til region og endda med nærheden af dit anlæg. For eksempel vil luften på taget af et hospital, der ligger i en storby, ikke være lige så ren som luften på et hospital på landet. Alligevel kan luften på et anlæg på landet være forurenet af, at det ligger tæt på en større motorvej, eller at luftindtaget er placeret for tæt på det medicinske vakuumsystems udluftningsudtag. Sidstnævnte er ikke en ualmindelig kilde til bakterieforurening, hvor gasser fra vakuumsystemer, der bogstaveligt talt er af kloakkvalitet, kan blive suget ind i det medicinske luftindtagsrør. I ældre anlæg kan luftindtaget have været korrekt placeret og oprindeligt certificeret, men der er tilfælde, hvor et indtag er blevet placeret forkert, da miljøet omkring indtaget ændrede sig som følge af en udvidelse af anlægget. Det har været tilfældet med tilføjelsen af helikopterpladser, parkeringspladser og lastvognsbroer, hvor udstødningsgasser med et højt indhold af kulilte og motorforurenende stoffer blev indført i fremstillingen af den medicinske luft.
Den berygtede “tweety bird” på APSF’s videnskabelige udstilling “Look Beyond the Walls” er et eksempel på grov partikelforurening af en medicinsk luftforsyning. I dette tilfælde var en fugl blevet suget ind i den medicinske luftkompressor på et hospital og havde tilstoppet systemet. Den ildelugtende lugt fra den rådnende fugl var en patientklage, som fik vores udvalgsmedlem, Fred Evans, til at servicere systemet. Enhver form for ildelugtende lugt i et medicinsk luftsystem skal undersøges. Hvis fuglen kom ind i systemet gennem et ubeskyttet tagindtag, var hospitalet i strid med NFPA-koden. Indtrængningen skete imidlertid højst sandsynligt gennem et brud på indsugningsrøret, som løb langs et lagertag fra tagindsugningen til kompressoren. Bruddet på rørledningens kontinuitet var en fejl fra entreprenørens side.
Interessant nok tillader NFPA, at indsugningen sker inden for bygningen, når luftkilden er lige så god eller bedre end udeluft, som filtreret til brug i ventilationssystemer til operationsstuer. Den skal være tilgængelig 24 timer i døgnet, syv dage om ugen og skal regelmæssigt kontrolleres for renhed. Det er en god praksis at teste både den indvendige og den udvendige luft for lejlighedsvis at afgøre, om den indvendige luft er af samme eller bedre kvalitet. Medmindre de fjernes ved hjælp af scrubbere eller særlig filtrering, vil alle uønskede gasser, der findes i den atmosfære, hvor indsugningsrøret er placeret, blive komprimeret og leveret gennem det medicinske luftsystem. Eksempler på dette blev behandlet i begyndelsen af artiklen.
Luftkompressor og dens system
Luftkompressorprocessen tager otte kubikfod omgivende luft og komprimerer den til en kubikfod komprimeret luft. Som et resultat heraf koncentreres indeslutninger som f.eks. partikler, pollen, vand, kulilte og nedbrydningsmaterialer fra forbrændingsmotorer eller andre indeslutninger. Derfor er det nødvendigt at have metoder i fremstillingsprocessen til at fjerne forurenende stoffer. Indløbsfilteret/lyddæmperen skal være placeret i luftkompressorens indløbsside og kan være en del af nogle fabrikspakker til kompressorer. Det er ikke ualmindeligt, at nogle systemer mangler dette filter, da NFPA ikke anerkender det som en standard. Dets primære funktion er at filtrere grove partikler fra den omgivende luft, der suges ind gennem det afskærmede indsugningsstykke, som normalt er placeret på taget. Det fungerer også som lyddæmper for luftkompressoren for at reducere støjforurening.
Luftkompressor:
Luften, som regel fra atmosfæren, komprimeres af multiplexede medicinske luftkompressorer, der er “hjertet” i det medicinske luftsystem. To eller flere kompressorer (normalt to) skal anvendes til understøttelse af medicinsk luft. Der findes også triplex- og quadraplex-systemer til faciliteter, der kræver større behov. Simplex-systemkomponenter er ikke acceptable i henhold til NFPA 99. Duplikeringen af mange af de medicinske luftsystemer giver et backup-system, hvis en enhed går i stykker eller skal repareres. Den multiplexing, der opnås ved vekslende enheder, forlænger enhedernes levetid og giver backup i tilfælde af overbelastning af efterspørgslen. NFPA 99 kræver, at hver enhed for sig skal være i stand til at opretholde luftforsyningen ved spidsbelastning (NFPA 99 Sec. 4-3.9.1.2). Hver kompressor skal være forsynet med en isolationsventil, en overtryksventil og en kontraventil i udblæsningsledningen. Hver kompressor skal være isoleret fra systemet med henblik på service gennem en isolationsventil (afspærringsventil) i udblæsningsledningen. Som anført i NFPA 99 Sec. 4-3.1.9.1: “De medicinske luftkompressorer skal være konstrueret til at forhindre, at der kommer forurenende stoffer eller væske ind i rørledningen ved at: (a) fjernelse af olie overalt i kompressoren, eller (b) adskillelse af den olieholdige sektion ved et åbent område til atmosfæren, som tillader løbende visuel inspektion af den forbundne aksel.” Der har været tilfælde, hvor der er installeret kompressorer af ikke-medicinsk kvalitet på hospitaler, som kan skabe olie, vand og giftige nedbrydningsprodukter fra olie, der blandes med den medicinske luft.
Det medicinske luftsystem er beregnet til at producere gas, der udelukkende anvendes til indåndingsluft, der leveres til patienter gennem apparater som f.eks. flowmålere, blandere, anæstesiapparater og respiratorer til kritisk pleje. Dette vil også omfatte instrumenter, der udsuges i svælget, såsom tandlægeværktøj og pneumatisk drevet kirurgisk værktøj. Medicinsk luft bør ikke anvendes til ikke-medicinske formål, f.eks. til pneumatisk drevne døre, tekniske formål eller vedligeholdelsesbehov. Som det fremgår af NFPA 99: “Som trykluftforsyningskilde bør en medicinsk luftkompressor ikke anvendes til at levere luft til andre formål, da en sådan anvendelse kan øge driftsafbrydelser, reducere levetiden og skabe yderligere muligheder for forurening.”
Efterkølere (hvis nødvendigt)
I større luftanlæg kan det være ønskeligt med efterkølere. Gennem kompressionsprocessen opvarmes luften, og varmere luft indeholder mere fugt. Efterkølere anvendes til at sænke luftens temperatur efter kompressionsprocessen; dette resulterer i udfældning af vand. Dette vand drænes derefter væk. Efterkølere bør være dobbeltkoblede, så én enhed kan klare 100 % af belastningen. De bør være forsynet med vandfælder med automatisk afløb til fjernelse af vand og isolationsventiler, så der kan foretages service uden at systemet skal lukkes ned. Selv om efterkølere fjerner store mængder vand, er de ikke en erstatning for tørretumblere (se nedenfor).
Receiver:
Receiveren er en stor cylindrisk formet beholder, som lagrer en reservemængde trykluft til brug. Receiveren giver mulighed for effektiv tænd/sluk-drift af kompressorerne. Receivere består normalt af jern og kan være en kilde til rustpartikler. Selv om jernbeholdere opfylder NFPA-standarderne, er dette materiale udsat for oxidation og afskalning, når det kommer i kontakt med fugt. Der findes rustfri stålmodtagere, som bør installeres ved nybyggeri, reparation eller udvidelse på trods af den minimale NFPA-standard. Receiveren skal være forsynet med en overtryksventil, et stedglas, en trykmåler og en vandlås med automatisk afløb. Receiveren bør også være forsynet med en bypass med tre ventiler for at muliggøre service.
Lufttørrere:
Tørrere er en væsentlig del af det system, der anvendes til at fjerne det vand, der produceres i fremstillingsprocessen ved komprimering af den omgivende luft, som kan være rig på fugt. Lufttørrere er normalt af kølemiddel- eller tørretumblerteknologi. Køletørrere består af en luft-til-luft-kølemiddelvarmeveksler, en mekanisk kondensatudskiller og en automatisk afløbsfælde. Mens tørremiddel-tørrere anvender en adsorptionsproces til at fjerne vand, kan tørremiddelpartikler forurene den medicinske luft, hvis de ikke vedligeholdes eller filtreres korrekt. Tørretumblerne bør være dobbelte, således at der kun anvendes én tørretumbler på et givet tidspunkt. Hver tørretumbler skal derfor kunne håndtere 100 % af belastningen. De bør også anvende bypass-ventiler til isolering under service. Tørretumblere er ca. 50 % dyrere end køletørretumblere.
Finallinefiltre:
Vigtige komponenter i det medicinske luftsystem er finallinefiltre, der anvendes til at forhindre indførsel af partikler, olie og lugte fra den medicinske luftforsyning. Nogle forurenende stoffer kan indføres som kulbrinter fra utætte olietætninger, spild fra overbelastede filtre, afskalning af rust fra en modtager osv. I NFPA 99 står der: “Hvert af filtrene skal dimensioneres til 100 % af systemets beregnede spidsbelastning under designbetingelser og skal have en effektivitet på mindst 98 % ved 1 mikron. Disse filtre skal være udstyret med en kontinuerlig visuel indikator, der viser status for filterelementets levetid.” Behovet for visuel indikation blev tilføjet af NFPA i 1993. Filtrene skal også være dobbeltsidede for at kunne isoleres og lukkes ned for service uden at systemet lukkes helt ned. NFPA 99 anbefaler kvartalsvis inspektion af filtrene. Nogle fabrikanter tilbyder filtreringsmuligheder ned til et niveau på 0,1 mikron. I miljøer med høje koncentrationer af kulmonoxid kan der indsættes særlige scrubbere på dette sted for at fjerne dette eller andre forurenende stoffer.
Final line regulatorer:
Final line regulatorer skal give et driftstryk for medicinsk luft i hele anlægget på 50 til 55 psig. Luftkompressoranlægget genererer et driftstryk på 80 til 100 psig. for at lette tørretumblerne effektivitet. Regulatorerne bør være dobbelte med isolationsventiler for at muliggøre service uden at skulle lukke systemet ned. I forbindelse med overvågning af luftkvaliteten kræver NFPA 99 fra 1993-udgaven, at nybyggeri skal have kontinuerlig overvågning med central alarmfunktion for forurenende stoffer med hensyn til dugpunkt og kulilte nedstrøms tørretumblerne og opstrøms rørsystemet. Disse krav er i høj grad blevet stillet på grund af det vand og de forhøjede niveauer af kulilte, der er fundet i nogle medicinske gassystemer.
Afspærringsventiler:
Kildeafspærringsventilen skal være placeret således, at hele forsyningskilden kan isoleres fra rørsystemet. Denne ventil er placeret ved luftkompressoren og dens tilbehør nedstrøms for slutledningsregulatorerne. Alle afspærringsventiler skal være kvartdrejede, specielt rengjorte kugleventiler, der er egnede til medicinske gasanvendelser. Hovedforsyningsafspærringsventilen skal være placeret nedstrøms for kildeventilen og uden for kabinettet, kilderummet eller der, hvor hovedledningens kilde først kommer ind i bygningen. Formålet med denne ventil er at lukke for forsyningen i nødstilfælde, eller hvis kildeventilen er utilgængelig. Hver stigrør, der distribuerer gasser til de overliggende etager, skal have en afspærringsventil i nærheden af stigrørsforbindelsen. Hver sideforgrening eller zone skal være forsynet med en afspærringsventil, som styrer gasstrømmen til patientrummene på den pågældende forgrening. Afgrenings-/zoneventilen skal gøre det muligt at styre gassen til det pågældende område og må ikke påvirke gasstrømmen andre steder i systemet. Der skal forefindes trykmålere nedstrøms for hver sideafsnitsafspærringsventil. I NFPA 99 står der også følgende: “Anæstesilokaliteter og andre vitale livshjælpende og kritiske områder, såsom postanæstesiopvågning, intensivafdelinger og koronarafdelinger, skal forsynes direkte fra stigrøret uden mellemliggende ventiler…” “En afspærringsventil skal være placeret uden for hver anæstesilokalitet i hver medicinsk gasledning, således at den til enhver tid er let tilgængelig til brug i nødstilfælde.” Det er vigtigt, at alle afspærringsventiler er mærket med en advarsel, navnet på gassen og det/de sted(er), som ventilen kontrollerer. Der har været adskillige hændelser, hvor medicinske gasser er blevet lukket af på grund af dårlig mærkning (hvis nogen) af ventilen og de steder, som den forsyner.
Alarmer:
En automatisk trykafbryder skal være placeret nedstrøms for hovedforsyningsledningens afspærringsventil. En visuel og akustisk alarm skal angive en stigning eller et fald i hovedledningstrykket over eller under det nominelle ledningstryk. Alarmen skal være placeret på et sted, hvor den løbende overvåges i hele anlæggets driftstid. I NFPA 99 står der: “Der skal være områdealarmer for anæstesilokaler og områder med kritisk pleje. Der skal være advarselssignaler for alle rørsystemer til medicinsk gas, der forsyner disse områder…” Områdealarmen i anæstesiested er beregnet til at overvåge alle steder på en enkelt gren, ikke hver enkelt operationsstue.
Rørføring:
Rørføring, der anvendes til systemet nedstrøms for kildeafspærringsventilen, skal bestå af kobber. NFPA anfører: “Rør skal være hårdttrukne sømløse medicinske gasrør af type K eller L (ASTM B819) og være forsynet med en af følgende mærker: OXY, MED, OXY/MED, ACR/OXY eller ACR/MED.” Medicinske luftrør skal være af samme materiale og kvalitet som iltrør.
Den type materiale, der anvendes sammen med kompressorerne og med rørsystemet, skal være ikke-korrosivt. Kobber og messing er de mest almindeligt anvendte materialer. Røret, der fører luft fra det ydre indsugningssted til kompressoren, skal være ikke-korrosivt, da det er udsat for fugt og atmosfæriske forureninger. Selv om NFPA ikke præciserer indblæsningsrørets specifikke sammensætning, som den gør det for kompressoren og rørledningen nedstrøms, bør indblæsningsrøret ikke være af jern. Det er ikke ualmindeligt, at VVS-installatører, der er ansat til at installere medicinske rørledninger, behandler rørledningerne som almindelige vand- eller kloakledninger. Galvaniseret stål er også uacceptabelt, da zinkbelægningen kan flage af under trykket og gasstrømmen.
Ved en nylig (1995) større hospitalsinspektion blev det konstateret, at der var jernrør mellem den medicinske luftkompressor, tørretumbler, modtager og efterkølere. Systemet var syv år tidligere blevet certificeret som værende i overensstemmelse med NFPA-koderne. Det kan være dyrt at rette op på sådanne konstruktionsfejl. Det er langt mere rimeligt, at anæstesiologerne er bekendt med de grundlæggende byggeforskrifter og har indflydelse på korrekt installation fra begyndelsen. Jern og galvaniserede rør kan oxidere, hvilket resulterer i, at partikler flager af under tryk og flow, og vil resultere i at blive ført nedstrøms, hvor de kan forstyrre gasstrømmen eller den korrekte drift af stationsudtag, ventilatorer, blandere, anæstesisystemer eller andet sekundært udstyr.
Station Patient/udtag:
Stationsudtag består af primære og sekundære kontraventiler, som gør det muligt at tilslutte sekundære stykker udstyr til den medicinske gasledning. Stationsudtag bør kun anvendes til levering af gasser beregnet til medicinsk brug. Udløbet skal også konstrueres gasspecifikt ved at anvende størrelses- eller nøgleformede forskellige forbindelser, der er specifikke for hver enkelt gas. Hvert udtag skal være mærket med navnet eller det kemiske symbol og den specifikke farvekodning for den leverede gas.
Mere om forurenende stoffer og partikler:
Vand er det mest almindelige forurenende stof, der findes i medicinske luftledninger, og det er måske det mest lumske af de forurenende stoffer, der findes. Det kan også forårsage nogle af de mest kostbare skader på sekundært udstyr. Vand kan i modsætning til partikler passere gennem partikelfiltre og finde vej til anæstesiapparater, respiratorer, andet almindeligt anvendt sekundært udstyr og også til patienten. Jerry Lavene, leder af Ohmedas reparationscenter for anæstesiapparater, udtaler: “Det mest almindelige forurenende stof, vi finder i fordamperne, når de skilles ad med henblik på genfremstilling, er fugt. Fugt eller den kombinerede virkning af fugt og det anæstetiske middel kan skabe problemer i fordamperens interne mekanismer.” Nogle respiratorer til intensiv pleje, der var mættet med vand, kunne ikke repareres og måtte skrottes af et anlæg. Anæstesiapparaterne krævede et komplet eftersyn for at genoprette dem til brugbar tilstand. Tilstedeværelsen af vand kan også skabe grobund for bakterievækst. Vand i medicinske luftledninger, der udsættes for lave temperaturer, kan fryse og blokere gasstrømmen. Vand kan også lette oxidationen af kobberrørene inde i den medicinske luftledning.
Vand kan indføres på flere forskellige måder. Utilstrækkelig fjernelse af vand gennem underdimensionerede, mættede eller mangel på egnede lufttørrere er almindeligt forekommende. Vand kan føres ind gennem dårligt fungerende komponenter i væskerringluftkompressoren. Fejl i automatiske dræn i efterkølere, modtagere, tørretumblere eller andre komponenter i det medicinske luftanlæg er et hyppigt forekommende fejlområde, der tillader uønsket vand i systemet.
Olier kan indføres ved installation af en luftkompressor af ikke-medicinsk kvalitet. Dette kan ske ved ukorrekt specifikation eller køb af udstyr. Kompressorer af medicinsk kvalitet har været kendt for at svigte og indføre olie i systemet. Der findes nu nogle medicinske luftkompressorer, som anvender en fuldstændig oliefri kompressorteknologi for at forhindre denne mulighed. Du må ikke antage, at den luftkompressor, der anvendes til dit anlæg, er egnet til luft af medicinsk kvalitet. Muligheden for olieforurening har resulteret i krav om overvågning af kulbrinte.
Konstruktionsrester såsom sand, lodde, flusmidler, snavs, snavs, skadedyr osv. er blevet fundet i medicinske luftledninger på grund af dårlige teknikker i konstruktionsprocessen. Disse partikler kan blive introduceret nedstrøms filtreringssystemet, der er placeret på det medicinske luftanlæg. Dette kan undgås ved hjælp af korrekt design, installationsprocedurer og -teknikker og endelig afprøvning (certificering) af det nye system eller den nye tilføjelse. Der findes processer til at fjerne disse forurenende stoffer, der findes i eksisterende systemer. Medicinsk luft er en vigtig livsoprettende gas, der almindeligvis anvendes i vores faciliteter. Anæstesiologer bør være opmærksomme på de personer, der er ansvarlige for tilsynet med det medicinske luftsystem, og deres kvalifikationer. Under opførelsen bør de være opmærksomme på design- og installationsspecifikationerne. Der bør være forebyggende vedligeholdelsesprogrammer på plads, og resultaterne af så mange som 17 test, der udføres med de krævede intervaller, bør gennemgås og evalueres.
Vigilance vil resultere i, at patienterne får ren og sikker medicinsk luft. Spørg dig selv: “Ville du ønske, at din familie skulle være anbragt på dit nuværende medicinske luftsystem?”
Dr. Moss, administrerende medicinsk direktør for New Jersey State Society of Anesthesiologists, er medlem af bestyrelsen for APSF og formand for arbejdsgruppen om sikkerhed for medicinsk gas.
Mr. Nagle er service marketing manager for Ohmeda, Madison, Wl, som leverer field testing services for piped medical gas delivery systems.