Medicinsk luft tillverkas oftast på plats, till skillnad från andra medicinska gaser som vanligtvis levereras till sjukhusen i flaskor. Detta sker genom att man drar in utomhusluft i en medicinsk luftkompressor som är ansluten till det rörsystem som försörjer anläggningen. I sällsynta fall, på grund av dålig kvalitet på den omgivande luften, kan medicinsk luft produceras genom att man blandar komprimerat cylinderkväve och syre. På grund av den stora mängd luft som de flesta sjukhus förbrukar är produktion på plats vanligtvis den mest praktiska och ekonomiska leveransmetoden. Det finns dock en nackdel, nämligen att den utrustning som krävs för att producera medicinsk luft som är lämplig för patientanvändning är ganska komplex och därför måste den installeras och underhållas noggrant för att se till att risken för kontaminering eller haveri hålls så liten som möjligt.
De flesta anestesiologer är omedvetna om komplexiteten hos de system som används för att producera den medicinska luft som de använder. Eftersom medicinsk luft enligt United States Pharmacopoeia anses vara ett tillverkat läkemedel bör anestesiologer vara medvetna om kvaliteten på den medicinska luft som produceras i deras anläggning och levereras till deras patienter. Denna artikel är avsedd att ge en grundläggande förståelse för ett typiskt medicinskt luftsystem, inklusive de viktigaste komponenternas syfte och funktion. En förtrogenhet med dessa grunder bör vara tillräcklig för att anestesiologer ska kunna göra förfrågningar om kvaliteten på den medicinska luft som levereras till deras patienter.
Medicinsk luft används för en mängd olika patienttillämpningar. Många patienter som är känsliga för syretoxicitet får luft för att minska sin exponering för syre. Många av dessa patienter har extremt känsliga andningssystem eller processer som är beroende av en ren, exakt koncentration av medicinsk luft. Några exempel på patienter som är beroende av en tillförlitlig lufttillförsel av hög kvalitet är nyfödda barn och patienter som lider av andningsdepressionssyndrom hos vuxna. Medicinsk luft används också under anestesi som ersättning för lustgas för att minska den höga koncentrationen av syreexponering. Källan till medicinsk luft kan vara en grenrör med en rad tryckluftscylindrar, men de flesta sjukhus använder ett kompressorsystem. Den här artikeln kommer att hänvisa till installationer med luftkompressorer. En illustration av en typisk medicinsk luftanläggning finns som referens under hela diskussionen i denna artikel. För att bättre förstå det medicinska luftsystemet kommer vi att följa luftens väg när den strömmar genom nyckelkomponenterna, från källan till patienten.
Start vid källan
Den logiska platsen att börja lära sig om det medicinska luftsystemet är kompressorns inloppsrör. Intaget är vanligtvis placerat på anläggningens tak. Intagets placering kan ha stor betydelse för kvaliteten på den medicinska luft som produceras. Luftintagets placering, utformning och komponenter beskrivs i National Fire Protection Association (NFPA) koder. NFPA 99, Standard for Health Care Facilities, rekommendationer för utformning av medicinska gassystem följs i hela USA och kommer att refereras ofta i den här artikeln. Du bör dock vara medveten om att lokala föreskrifter kan ersätta NFPA:s föreskrifter. I NFPA 99 Sec. 4-3.1.9.2 står det att luftintaget ska vara placerat utomhus ovanför taknivå, på ett avstånd av minst 3 meter från dörrar, fönster, andra intag eller öppningar i byggnaden och på ett avstånd av minst 6 meter över marken. Intagen skall vara nedfällda och avskärmade eller på annat sätt skyddade mot intrång av skadedjur eller vatten med hjälp av en avskärmning som skall vara tillverkad eller bestå av ett icke korrosivt material, t.ex. rostfritt stål eller annat lämpligt material. NFPA tillåter flexibilitet när taken är förskjutna i höjdled och föreslår att faktorer som takens storlek, avståndet till närmaste dörrar och fönster och förekomsten av annan takutrustning kan påverka den slutliga placeringen. Intaget behöver inte alltid vara högre än det högsta taket.
I det fall det finns mer än ett kompressorsystem på sjukhuset är det tillåtet att förena rör från separata kompressorer till ett intagsledningsrör som måste vara korrekt dimensionerat. Konstruktionen måste dock göra det möjligt att stänga av varje kompressorintag med backventil, blindfläns eller rörlock när en kompressor tas ur drift. Detta är avsett att förhindra att mekanisk rumsluft dras in i systemet från det öppna röret.
Intaget skall vara märkt som källa för medicinsk luft. Det har förekommit ett fall där intaget av medicinsk luft var placerat i anläggningens uppvärmnings-, ventilations- och luftkonditioneringssystem (HVAC-system). Spolarna på ett HVAC-system tvättades med en sur lösning för rengöring och underhåll. Detta resulterade i att ångor ovetandes drogs in i det medicinska luftsystemet och till patienterna.
Luftkvaliteten varierar från region till region och även med närheten till din anläggning. Luften på taket på ett sjukhus som ligger i en storstad är till exempel inte lika ren som luften på ett sjukhus på landsbygden. Ändå kan luften på en anläggning på landsbygden förorenas av närheten till en större motorväg, eller av att luftintaget är placerat för nära det medicinska vakuumsystemets avgasutlopp. Det sistnämnda är inte en ovanlig källa till bakterieförorening där gaserna från vakuumsystem, som bokstavligen är av avloppskvalitet, kan sugas in i det medicinska luftintagsröret. I äldre anläggningar kan luftintaget ha varit korrekt placerat och ursprungligen certifierat, men det finns fall där ett luftintag blev felaktigt placerat när miljön runt intaget förändrades genom expansion av anläggningen. Detta har varit fallet när helikopterplattor, parkeringsplatser och lastkajer för lastbilar har tillkommit och avgaser med hög halt av kolmonoxid och motorföroreningar har på så sätt tillförts den medicinska luften.
Den ökända ”tweety bird” i APSF:s vetenskapliga utställning ”Look Beyond the Walls” är ett exempel på grov partikelförorening av en medicinsk lufttillförsel. I detta fall hade en fågel sugits in i den medicinska luftkompressorn på ett sjukhus och hade stängt av systemet. Den illaluktande lukten från den ruttnande fågeln var ett patientklagomål som föranledde vår kommittémedlem Fred Evans att utföra service på systemet. All slags illalukt i ett medicinskt luftsystem måste undersökas. Om fågeln kom in i systemet genom ett oskärmat takintag bröt sjukhuset mot NFPA-koden. Det är dock högst troligt att den trängde in genom ett brott i insugningsröret som löpte längs taket på en lagerlokal från takintaget till kompressorn. Avbrottet i rörledningens kontinuitet var ett entreprenörsfel.
Interessant nog tillåter NFPA att intaget sker inom byggnaden när luftkällan är lika bra eller bättre än uteluften, som filtreras för användning i ventilationssystem för operationssalar. Den måste vara tillgänglig tjugofyra timmar om dygnet, sju dagar i veckan och regelbundet kontrolleras med avseende på renhet. Det är en god praxis att testa både inomhus- och utomhusluften för att då och då avgöra om inomhusluften är av samma eller bättre kvalitet. Om de inte avlägsnas med hjälp av skrubber eller särskild filtrering kommer alla oönskade gaser som finns i atmosfären där insugningsröret är placerat att komprimeras och levereras genom det medicinska luftsystemet. Exempel på detta behandlades i början av artikeln.
Luftkompressor och dess system
Luftkompressorns process tar åtta kubikfot omgivande luft och komprimerar den till en kubikfot tryckluft. Som ett resultat koncentreras inneslutningar såsom partiklar, pollen, vatten, kolmonoxid och nedbrytningsmaterial från förbränningsmotorer eller andra inneslutningar. Därför är det nödvändigt att ha metoder i tillverkningsprocessen för att eliminera föroreningar. Inloppsfiltret/slampan ska placeras på inloppssidan av luftkompressorn och kan ingå i vissa fabrikspaket för kompressorer. Det är inte ovanligt att vissa system saknar detta filter eftersom NFPA inte erkänner det som en standard. Dess primära funktion är att filtrera grova partiklar från den omgivande luften som sugs in genom det avskärmade intaget som vanligen är placerat på taket. Det fungerar också som ljuddämpare för luftkompressorn för att minska bullerföroreningar.
Luftkompressor:
Luften, vanligen från atmosfären, komprimeras av multiplexade medicinska luftkompressorer, ”hjärtat” i det medicinska luftsystemet. Två eller fler kompressorer (vanligtvis två) måste användas för att stödja medicinsk luft. Triplex- och quadraplexsystem finns också tillgängliga för anläggningar som kräver större behov. Simplexsystemkomponenter är inte godtagbara enligt NFPA 99. Dubbleringen av en stor del av de medicinska luftsystemen ger ett reservsystem om en enhet går sönder eller är i behov av reparation. Den multiplexering som tillhandahålls av alternerande enheter förlänger enheternas livslängd och ger backup vid överbelastning. NFPA 99 kräver att varje enhet för sig måste kunna upprätthålla lufttillförseln vid toppbelastning (NFPA 99 Sec. 4-3.9.1.2). Varje kompressor ska vara försedd med en isoleringsventil, en övertrycksventil och en backventil i sin utloppsledning. Varje kompressor ska isoleras från systemet för service genom en isoleringsventil (avstängningsventil) i sin utloppsledning. Såsom anges i NFPA 99 Sec. 4-3.1.9.1: ”De medicinska luftkompressorerna ska vara konstruerade för att förhindra att föroreningar eller vätska förs in i rörledningen genom att: (a) Eliminering av olja någonstans i kompressorn, eller (b) Separering av den oljeinnehållande sektionen genom ett öppet område mot atmosfären som möjliggör kontinuerlig visuell inspektion av den sammankopplade axeln.” Det har förekommit fall där kompressorer som inte är av medicinsk kvalitet har installerats på sjukhus, vilket kan leda till att oljor, vatten och giftiga nedbrytningsprodukter från olja blandas med den medicinska luften.
Det medicinska luftsystemet är avsett att producera gas som uteslutande används för andningsluft som levereras till patienter genom anordningar som: flödesmätare, blandare, anestesimaskiner och respiratorer för intensivvård. Detta skulle också innefatta instrument som släpps ut i svalget, t.ex. tandläkarverktyg och pneumatiskt drivna kirurgiska verktyg. Medicinsk luft bör inte användas för icke-medicinska tillämpningar, t.ex. för att driva pneumatiskt manövrerade dörrar, för tekniska ändamål eller för underhållsbehov. Som anges i NFPA 99: ”Som tryckluftsförsörjningskälla bör en medicinsk luftkompressor inte användas för att leverera luft för andra ändamål eftersom sådan användning kan öka serviceavbrotten, förkorta livslängden och introducera ytterligare möjligheter till kontaminering.”
Efterkylare (vid behov):
I större luftanläggningar kan efterkylare vara önskvärda. Genom kompressionsprocessen värms luften upp och varmare luft innehåller mer fukt. Efterkylare används för att sänka luftens temperatur efter kompressionsprocessen; detta leder till att vatten fälls ut. Detta vatten dräneras sedan bort. Efterkylare bör vara duplexade så att en enhet kan hantera 100 % av belastningen. De bör ha vattenfällor med automatiska avlopp för avlägsnande av vatten och isoleringsventiler för service utan att behöva stänga av systemet. Även om efterkylare avlägsnar stora mängder vatten kan de inte ersätta torkar (se nedan).
Receiver:
Receivern är en stor cylinderformad behållare som lagrar en reservvolym tryckluft för användning. Receivern möjliggör effektiv on/off-drift av kompressorerna. Receivers består vanligtvis av järn och kan vara en källa till rostpartiklar. Även om järnbehållare uppfyller NFPA-standarderna kan detta material oxidera och flagna när det utsätts för fukt. Mottagare av rostfritt stål finns tillgängliga och bör installeras vid nybyggnation, reparation eller utvidgning trots NFPA:s minimistandard. Mottagaren ska vara utrustad med en övertrycksventil, platsglas, tryckmätare och en vattenfälla med automatisk avtappning. Mottagaren bör också vara försedd med en bypass med tre ventiler för att möjliggöra service.
Lufttorkare:
Torkare är en viktig del av det system som används för att avlägsna det vatten som produceras i tillverkningsprocessen genom komprimering av omgivande luft som kan vara rik på fuktighet. Lufttorkare är vanligen av köldmedie- eller torkmedelstyp. Kyltorkare består av en luft-till-luft-kylmedelsvärmeväxlare, en mekanisk kondensatavskiljare och en automatisk dräneringsfälla. Sorkmedelstorkare använder en adsorptionsprocess för att avlägsna vatten, men torkmedelspartiklar kan förorena medicinsk luft om de inte underhålls eller filtreras på rätt sätt. Torkarna bör vara dubbelkopplade så att endast en torktumlare används vid ett givet tillfälle. Varje torktumlare bör därför kunna hantera 100 % av belastningen. De bör också använda bypassventiler för isolering vid service. Sorptionsmedelstorkare är ungefär 50 % dyrare än kylmedelstorkare.
Finalfilter:
Viktiga komponenter i det medicinska luftsystemet är finalfilter som används för att förhindra att partiklar, olja och lukter förs in från den medicinska lufttillförseln. Vissa föroreningar kan föras in som kolväten från läckande oljetätningar, spill från överbelastade filter, rost som flagnar från en mottagare osv. I NFPA 99 står det: ”Varje filter ska vara dimensionerat för 100 % av systemets beräknade toppbehov vid konstruktionsförhållanden och ha en effektivitet på minst 98 % vid 1 mikron. Dessa filter ska vara utrustade med en kontinuerlig visuell indikator som visar status för filterelementets livslängd.” Behovet av visuell indikering lades till av NFPA 1993. Filtren ska också vara duplexade för isolering och avstängning för service utan att systemet stängs av helt och hållet. NFPA 99 rekommenderar kvartalsvis inspektion av filtren. Vissa tillverkare har filtreringsmöjligheter ner till 0,1 mikronnivå. I miljöer med höga koncentrationer av kolmonoxid kan särskilda skrubber införas på denna plats för att avlägsna denna eller andra föroreningar.
Finalledningsregulatorer:
Finalledningsregulatorer ska ge ett arbetstryck för medicinsk luft i hela anläggningen på 50 till 55 psig. Luftkompressoranläggningen genererar ett arbetstryck på 80-100 psig för att underlätta torkarnas effektivitet. Regulatorerna bör vara duplexade med isoleringsventiler för att möjliggöra service utan att behöva stänga av systemet. I övervakningen av luftkvaliteten från och med 1993 års utgåva kräver NFPA 99 att nya konstruktioner skall ha kontinuerlig övervakning med central larmfunktion för daggpunkts- och kolmonoxidföroreningar nedströms torkarna och uppströms i rörsystemet. Dessa krav har till stor del drivits fram av vatten och förhöjda nivåer av kolmonoxid som hittats i vissa medicinska gassystem.
Avstängningsventiler:
Källans avstängningsventil ska vara placerad så att hela matningskällan kan isoleras från rörsystemet. Denna ventil är placerad vid luftkompressorn och dess tillbehör nedströms från slutledningsregulatorerna. Alla avstängningsventiler ska vara kvartsvarvade, särskilt rengjorda kulventiler som är lämpliga för medicinska gastillämpningar. Avstängningsventilen för huvudtillförseln ska placeras nedströms från källventilen och utanför kapseln, källrummet eller där huvudledningens källa först kommer in i byggnaden. Syftet med denna ventil är att stänga av tillförseln i nödfall eller om källventilen är otillgänglig. Varje stigningsledning som distribuerar gaser till de ovanliggande våningarna ska ha en avstängningsventil i anslutning till stigningsledningsanslutningen. Varje sidoförgrening eller zon ska vara försedd med en avstängningsventil som reglerar gasflödet till patientrummen på denna gren. Ventilen för grenar/zoner ska göra det möjligt att styra gaserna till det specifika området och inte påverka gasflödet någon annanstans i systemet. Tryckmätare ska finnas nedströms varje avstängningsventil för sidogrenar. NFPA 99 anger också följande: ”Bedövningsplatser och andra vitala livsuppehållande och kritiska områden, t.ex. återhämtning efter anestesi, intensivvårdsavdelningar och kranskärlsavdelningar, ska försörjas direkt från stigningsröret utan mellanliggande ventiler…” ”En avstängningsventil ska finnas utanför varje bedövningsplats i varje ledning för medicinsk gas, så att den alltid är lättillgänglig och kan användas i en nödsituation”. Det är viktigt att alla avstängningsventiler märks med en varning, gasens namn och den eller de platser som ventilen kontrollerar. Det har inträffat många incidenter där medicinska gaser stängts av på grund av dålig märkning (om någon) av ventilen och de platser som den försörjer.
Larm:
En automatisk tryckvakt ska vara placerad nedströms från avstängningsventilen för huvudförsörjningsledningen. Ett visuellt och akustiskt larm ska indikera en ökning eller minskning av huvudledningstrycket över eller under det nominella ledningstrycket. Larmet ska vara placerat på en plats där det övervakas kontinuerligt under hela anläggningens drifttid. I NFPA 99 står det: ”Områdeslarm ska finnas för bedövningsplatser och områden för kritisk vård. Varningssignaler ska finnas för alla rörsystem för medicinsk gas som försörjer dessa områden …”. Områdeslarmet i anestesiplatsen är avsett att övervaka alla platser på en enda gren, inte varje enskilt operationsrum.
Rörledningar:
Rörledningar som används för systemet nedströms från källans avstängningsventil ska bestå av koppar. NFPA anger följande: ”Rörledningar ska vara hårddragna sömlösa medicinska gastuber typ K eller L (ASTM B819) och vara försedda med en av följande märkningar: OXY, MED, OXY/MED, ACR/OXY eller ACR/MED.” Medicinska luftrör ska vara av samma material och kvalitet som syrgasrör.
Den typ av material som används med kompressorerna och med rörsystemet ska vara icke korrosivt. Koppar och mässing används oftast. Röret som för luft från det yttre intaget till kompressorn ska vara icke korrosivt eftersom det utsätts för fukt och atmosfäriska föroreningar. Även om NFPA inte anger specifika sammansättningar för insugningsröret, vilket den gör för kompressorn och rörledningen nedströms, bör insugningsröret inte vara av järn. Det är inte ovanligt att VVS-entreprenörer som anlitas för att installera medicinska rörledningar behandlar rörledningarna som vanliga vatten- eller avloppsrör. Galvaniserat stål är också oacceptabelt eftersom förzinkningen kan flagna av under trycket och gasflödet.
En nyligen (1995) genomförd större sjukhusinspektion visade att det fanns järnrör mellan den medicinska luftkompressorn, torkarna, mottagaren och efterkylarna. Systemet hade certifierats uppfylla NFPA-koderna sju år tidigare. Korrigering av sådana konstruktionsfel kan bli dyrt. Det är mycket rimligare att anestesiologerna känner till de grundläggande byggnormerna och har inflytande över en korrekt installation från början. Järn och galvaniserade rör kan oxidera, vilket resulterar i att partiklar flagnar av från trycket och flödet, och kommer att resultera i att de transporteras nedströms där de kan störa gasflödet eller den korrekta driften av stationsuttag, ventilatorer, blandare, anestesisystem eller andra delar av sekundärutrustningen.
Stationspatient- och stationsuttag:
Stationspatient- och stationsuttag består av primära och sekundära backventiler som gör det möjligt att koppla sekundära delar av utrustningen till den medicinska gasledningen. Stationsuttag ska endast användas för leverans av gaser avsedda för medicinsk användning. Utloppet ska också utformas så att det är gasspecifikt genom att använda storlek eller nyckelade olikartade anslutningar som är specifika för varje enskild gas. Varje uttag ska vara märkt med namnet eller den kemiska symbolen och den specifika färgkodningen för den gas som levereras.
Mer om föroreningar och partiklar:
Vatten är den vanligaste föroreningen som finns i medicinska luftledningar och är kanske den mest försåtliga av de föroreningar som finns. Det kan också orsaka några av de mest kostsamma skadorna på sekundärutrustning. Vatten kan, till skillnad från partiklar, passera genom partikelfilter och ta sig in i anestesiapparater, respiratorer, annan vanligt förekommande sekundärutrustning och även i patienten. Jerry Lavene, chef för Ohmedas center för reparation av anestesiförångare, säger: ”Den vanligaste föroreningen som vi hittar i förångare när de demonteras för återtillverkning är fukt. Fukt eller de kombinerade effekterna av fukt och anestesimedel kan skapa problem i förångarens interna mekanismer.” Vissa ventilatorer för intensivvård som var mättade med vatten kunde inte repareras och fick skrotas av en anläggning. Anestesimaskinerna krävde en fullständig översyn för att återställas i användbart skick. Närvaron av vatten kan också utgöra ett medium för bakterietillväxt. Vatten i medicinska luftledningar som utsätts för låga temperaturer kan frysa och hindra gasflödet. Vatten kan också underlätta oxidation av kopparrören inne i den medicinska luftledningen.
Vatten kan föras in på olika sätt. Otillräcklig borttagning av vatten genom underdimensionerade, mättade eller avsaknad av lämpliga lufttorkare är vanligt förekommande. Vatten kan föras in genom dåligt fungerande komponenter i luftkompressorer med vätskering. Fel på automatiska dräneringar i efterkylare, mottagare, torkar eller andra komponenter i den medicinska luftanläggningen är ett område med frekventa fel som gör att oönskat vatten kan komma in i systemet.
Oljor kan föras in genom att en luftkompressor av icke-medicinsk kvalitet installeras. Detta kan ske genom felaktig utrustningsspecifikation eller felaktigt inköp. Kompressorer av medicinsk kvalitet är kända för att haverera och föra in olja i systemet. Det finns nu vissa medicinska luftkompressorer som använder en helt oljelös kompressorteknik för att förhindra denna möjlighet. Anta inte att den luftkompressor som används i din anläggning är lämplig för luft av medicinsk kvalitet. Möjligheten till oljeförorening har resulterat i krav på övervakning av kolväten.
Konstruktionsrester som sand, lödning, flussmedel, smuts, ohyra och så vidare har påträffats i medicinska luftledningar på grund av dålig teknik i byggprocessen. Dessa partiklar kan föras in nedströms från filtreringssystemet som är placerat vid den medicinska luftanläggningen. Detta kan undvikas genom korrekt utformning, installationsförfaranden och tekniker samt slutprovning (certifiering) av det nya systemet eller tillägget. Det finns processer tillgängliga för att avlägsna dessa föroreningar som finns i befintliga system. Medicinsk luft är en viktig livsuppehållande gas som ofta används i våra anläggningar. Anestesiologer bör känna till vilka personer som ansvarar för övervakningen av det medicinska luftsystemet och deras kvalifikationer. Under byggnationen bör de känna till specifikationerna för konstruktion och installation. Program för förebyggande underhåll bör finnas och resultaten av så många som 17 tester som utförs med föreskrivna intervall bör granskas och utvärderas.
Vigilans kommer att leda till att patienterna får ren och säker medicinsk luft. Fråga dig själv: ”Skulle du vilja att din familj skulle få tillgång till ditt nuvarande medicinska luftsystem?”
Dr. Moss, verkställande medicinskt ansvarig för New Jersey State Society of Anesthesiologists, är styrelseledamot i APSF och ordförande i arbetsgruppen för säkerhet för medicinska gaser.
Mr. Nagle är chef för marknadsföringen av Ohmeda, Madison, Wl, som tillhandahåller testtjänster på fältet för system för leverans av medicinska gaser i rörledningar.