壓縮空氣在醫療領域有非常廣的用途，而且有非常嚴格的要求，美國國家消防協會（NFPA）編碼99 2018中的5.1.3.6.1中定義了醫用空氣具有以下特徵：
1.它應由鋼瓶、散裝容器或醫用空氣壓縮機提供，或應由氧氣USP和無油乾燥氮氣NF進行混合。
2.它應滿足醫用空氣USP的要求。
3.它應沒有可檢測得到的液態烴。
4.它的氣態烴含量應少於百萬分之二十五（ppm）。
5.在正常大氣壓下，空氣中微粒的大小應等於或小於1毫克/立方米（mg/m3）。
空氣通過分配管道系統輸送，該系統的末端是房間內的醫用空氣出口。每個房間的醫用空氣出口需要受到美國學會（AIA）醫院和醫療保健設施設計與建造準則的約束。
將設備插入醫療空氣出口以治療患者。為確定醫療空氣壓縮機所需的負載，科研人員進行了許多研究，可以使用幾種方法來計算尺寸。美國使用美式醫療空氣的標準計算方法來計算壓縮機尺寸。要使用此方法進行計算，需執行以下步驟：
1.計算該系統將服務的所有房間的數量。
2.然後乘以同時使用的係數。
3.加上所有佔用的總和。
4.加上呼吸機的數量。
此計算過程按“最壞情況”進行計算，也就是所有房間都將被佔用且都在使用醫療空氣。此時通風機消耗的醫療空氣最多。儘管基本上不會出現上述“最壞情況”，但是，必須為這種情況做準備，這使得大多數醫院不得不配備超大型的醫用空壓機。
醫用空氣中央供應系統
NFPA 99 5.1.3.6詳細說明了醫療空氣的中央供氣系統及其在美國醫療機構中的安裝要求和侷限性。5.1.3.6.2標準要求醫用空氣源只能連接到醫用空氣分配系統，並且只能用於人體呼吸和校準呼吸設備的醫療設備。
醫用空氣不能用於中央無菌操作、運行儀器或除了患者呼吸以外的任何其它用途，因此醫療保健機構中使用了多個空氣壓縮機，但是本文僅關注醫用空氣中央供應系統。
無油空氣壓縮機用於去除潛在的碳氫化合物，最常見的是渦旋式、往復式和螺桿式空氣壓縮機。除空氣壓縮機外，系統中通常還包含冷卻器、乾燥器、過濾器、儲罐和監測設備，例如露點監測器和CO監測器。
冗餘需求：重要的規模因素
為確保患者安全，壓縮機不允許出現任何故障。NFPA 5.1.3.6.3.9（B）規定，醫用空氣壓縮機應滿足最大的空氣壓縮機停止運行時的峰值需求。在任何情況下，空氣壓縮機不得少於兩個。
這意味著需要備用壓縮機，備用壓縮機也需與過濾器和乾燥器配套。在計算空氣壓縮機的尺寸時，即使一臺裝置停止運行，其它壓縮機也要保持負載。因此，在上述三臺渦旋壓縮機中，兩臺空氣壓縮機可以運行，其中一臺作為備用。Quad軟件包可以運行三個甚至更多。空壓機仍將按順序運行，以維持所有空壓機的平均使用壽命。
滿足峰值需求並滿足額外需求的有效方法是使用多個較小功率的壓縮機。過去，醫院安裝了30或50hp的大型醫療空氣壓縮機。這意味著，如果一間手術室投入使用，或者一臺通風機開始運行，則將啟動一臺30匹馬力的空氣壓縮機來滿足需求。該空氣壓縮機將運行兩到三分鐘，達到所需求量，然後關閉。在設備的整個使用壽命中都將重複此循環。
通過使用多個10hp或15hp等較小馬力的空氣壓縮機，醫院可以減少消耗電能。在需求較大時，僅運行一臺空氣壓縮機。如果一臺空氣壓縮機不能滿足需求，那麼另一臺空氣壓縮機可以繼續工作，以此類推（為了保持冗餘，第三臺空氣壓縮機不工作）。 因此，醫院運行的是一臺15馬力的空氣壓縮機，而不是一臺30馬力的壓縮機。在大多數情況下，只需要運行一臺壓縮機就可以滿足需求。
上述系統還可擴建。醫療保健建設項目通常是開放式的，在醫院將要提供的服務中可以有較多選擇。同樣，由於預算限制，有時會留下空間以備將來擴展。這樣可以降低成本，並且該機構可以更好地瞭解其醫療用空氣量。
同時，與變頻單螺桿空氣壓縮機相比，多渦旋空氣壓縮機的多路複用大大減少了空間，節省了可觀的安裝成本，並降低了投資成本。Pattons Medical具有完整的醫用空氣生產系統，在新建築中，可為承包商節省任何額外的組件管道和電線。
乾燥器技術
乾燥器是醫用空氣壓縮機套件的組成部分，會影響壓縮機的尺寸和效率。為了在任何需求水平下維持344.7至379.2kpa，0℃最大露點的要求，並允許防滑設計的靈活性，乾燥器已成為生產醫用空氣的標準。它們在醫療空氣需求常見的低流量條件下運行良好。
乾燥器裝有活性氧化鋁筒。濾筒設計與乾燥劑鬆散相結合，去除了乾燥劑中的粉塵，並根據需求確定尺寸，因此，通過乾燥器的空氣量將大大減少，從而降低空氣壓縮機需求。乾燥器需要進行吹掃以使乾燥劑再生，以保持乾燥空氣的能力。為了提高醫療用空氣的效率，必須利用控制進行淨化，通過露點傳感器監控露點，直到露點達到-10℃時才進行吹掃。乾燥器的另一個好處是可以水平或垂直安裝，以減小整個系統的佔地面積。
滿足小型醫療機構的需求
在過去的15年中，醫療機構均建造了較小的醫療保健設施，以提供急診服務，這些設施都位於大型醫院內。
對於這些應用，醫用空氣壓縮機的尺寸是相同的，但是負載要小得多。可以通過醫用氣瓶的高壓管道輸送醫療空氣。這就要求醫院決定是否可以承擔空氣壓縮機的較大成本或購買醫用氣瓶的運營成本。
如果醫院決定安裝醫用空氣壓縮機，但由於可用空間較小，並且此空間也較為靠近患者時，用於生產醫療空氣的壓縮機可選用渦旋式空壓機。渦旋壓縮機比往復式或螺桿式都安靜得多，並且體積更小。通過利用垂直的水箱和適當大小的乾燥器，滑塊可以小至三乘四英尺。
醫用氣體專家介入
醫療機構必須與醫用氣體專家會面以完成醫用氣體檢測。這將確認最初為機構調節尺寸這一措施是否正確，並且將解決由於安裝了空氣壓縮機而產生的問題。醫用氣體專家將確認供氣量、詢問呼吸治療師、並確定是否存在需要更換的組件。特別是，入口是否符合規定要求，並且主警報面板是否安裝在合適的位置。通常，這一項會被遺漏，並會影響後續新的空壓機的安裝。
關於作者
Pattons Medical銷售和業務開發副總裁hannon McAfee是一位化學工程師，在醫療氣體行業擁有超過18年的經驗。
本文由壓縮機網：Hannon McAfee原創，歡迎關注，帶你一起長知識！
原標題：壓縮空氣系統醫療領域應用淺談
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