医用气体系统构成及智能化控制模式研究

摘要：我国医疗体制日趋成熟，对各种医疗设备功能状态提出严格要求，维持气体设备系统稳定运行是疾病救治的必然要求。医用气体必须借助不同设备完成供输操作，气体系统状态决定了医用气体供输质量，影响着临床治疗服务水平。文章分析了医疗气体系统的主要构成，总结了气体供输设备故障的成因，提出了气体设备故障一体化处理模式，为医疗系统现代化建设提供科学的指导依据。

关键词：医疗设备；医用气体系统；智能化控制；故障处理；气体供输设备 文献标识码：A

中图分类号：TP333 文章编号：1009-2374（2015）24-0022-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.24.011

医疗事业发展关系着民生建设，加强医院内部设施改建是医疗建设重点，能够为广大患者创造更加优质的医疗服务环境。气体系统是现代医疗体系的主要构成部分，负责输送各种医疗用气体，为门诊室、住院区、手术室等医疗工作提供帮助。由于社会患病率逐渐提升，医疗气体系统工作荷载不断增加，气体设备使用期间的故障率也

明显增加，做好设备故障监测与处理工作是不可缺少的。

1 医用气体类别及应用

医用气体的基本种类包括：医用氧气、负压吸引、压缩空气、氮气、笑气（N2O）及二氧化碳等气体。每一种气体都与疾病治疗密切相关，体现出了其在临床治疗中的应用价值。例如：氧气主要用于一般病人吸氧，危急病人吸氧（呼吸机）及用于药物的雾化等；负压吸引主要吸痰、脓及血液之用；压缩空气用于口腔设备及作为呼吸机动力（混合气体用）；氮气作为手术气动工具的动力；笑气（N2O）用作手术时的麻醉气体；二氧化碳气用于腹腔充气及试验室培养细菌。

2 医疗气体系统的主要构成

医疗气体系统是行业发展趋势，采用多种科技融入医疗区域，为临床患者提供了更加智能化的操控平台。气体系统是医疗不可缺少的一部分，将其用于医疗区内设施调度具有诸多先进性，体现了科学技术在医疗功能优化方面的作用。医疗气体系统成为疾病诊治的先进平台，将其用于病况诊治体现了多方面临床价值。现阶段，气体系统由多个装置共同构成，主要包括：

2.1 参数监视箱

监视箱是医疗气体监视系统的主要构成，对医用气体调配具有可控制作用。主要功能：一是监视，区域压力、纯度等数据监测，监测值偏离上下限时发出报警信号，可实现区域气体的独立控制；二是告警，临床病人用气过程中，一旦发生异常情况可自动告警，提醒医务人员采取急救措施，避免设备故障造成人员伤亡事故。

2.2 数据采集箱

模拟量采集模块、开关量输出模块，可进行气体参数采集，数据可传送至指定模块。医用气体在供输过程中，要根据患者治疗情况条件气体用量，及时转变气体供输形式，做好相应的气体调控准备。数据采集箱是气体系统的调度中心，通过对采集到的用气数据进行分析，及时启动气体供输控制流程，提高气体利用率。

2.3 氧气流量计

氧气是临床使用最多的气体，主要用于疾病救治、维持呼吸等。但是，过度吸入氧气也会对病人造成危害性，气体系统设置氧气流量计可综合监控氧气用量，提前做好气体设备监视与控制工作。例如，具有实时流量与累计流量的计量功能，输出4-20MA模拟信号与RS485信号，可进行数据采集与网络传输。

2.4 气体管理系统

信息化改革是医院建设发展的趋势，利用信息技术作为医疗操作管理平台，可减少人工参与气体供输管理的难度。智能气体管理系统是宏观性的控制平台，利用智能仪表对医用气体进行监测、控制。例如，设备管理系统安装了专业软件，可实现实时监控和统计数据输出，对医用气体综合分析，拟定科学的设备供气方案。

3 医疗气体设备应用问题

由于医用气体种类繁多，临床供输气体设备形式复杂多样，并且承载着更多的气体输送功能。长期使用发现，医疗气体系统故障率明显增加，这与内部收治患者数量增多存在密切联系。

3.1 设备问题

医疗气体系统所用设备具有较高的自动化水平，若设备控制不当则会影响到医疗区操作的稳定性，这些都破坏了气体系统的可利用价值。设备问题主要是气体系统自身结构存在的问题，如：设备质量不合格、安装工艺不达标等，这些都会对医疗气体系统性能产生不利影响。

3.2 功能问题

功能问题主要表现在可操控性，医疗内部设施功能无法正常发挥，导致系统功能受损而出现异常状况。其中，气体系统功能缺失是比较常见的问题，气体系统对外供输气体信号感应准确性不足，以及气体设施调控方法不当，不仅无法正常执行气体操作，对气体设备功能也造成了损坏，这些都是医疗气体系统面临的安全问题。

3.3 控制问题

医疗气体系统控制也存在着诸多问题，导致医疗区内控设施达不到预定效果，设备功能失效是普遍存在的问题，这些都会影响到病房区气体系统运行水平，不利于医疗自动化控制体系形成，大大降低了医疗工作效率。

4 医疗气体系统故障处理模式设计

当前，国内医疗工程改造开始以智能化为中心，医疗气体系统是工程科技化的必然产物。各种气体是临床医疗效果的基本保障，为患者提供必要输气条件有助于病况恢复。为了避免医疗气体设备故障造成的不利影响，必须设计符合气体供输设备实况的故障处理系统，综合保障用气治疗工作有序进行。医疗气体系统中，设备故障处理系统对异常信号也具有告警功能，这需要借助智能传感器完成操作控制，利用传感报警器完成安全监控，大大降低了人工操控的难度。

4.1 全面检测

气体系统是医疗气体系统区的必备设施，可对医疗区提供安全防护、自动调控等多方面功能。故障处理系统是人工智能改造的新系统，为气体系统自动识别提供了科技化措施，全面检测纯度、压力、状态、流量。HG管理系统可以实现医用气体供给系统的全面监控。数据采集仪将对意外情况和操作信号进行记录，并可在整个网络内进行查询。数据可在本地显示，也可在中央监控站显示。

4.2 智能组件

医疗气体系统选用多功能故障处理作为处理中心，从医疗区内部系统功能完成在线监测，进而提高了气体系统的可操控性，避免系统设施出现各种异常损耗。该系统由一系列独立组件构成，并通过数据线进行通讯。每个组件被设计用于专门的任务，并可对来自系统的重要数据进行处理。专用的报警系统接口可采集来自压力监控和可选气体消耗仪表的数据，并可通过系统进行查询。

4.3 标准接口

随着故障处理技术不断发展，气体系统开始添加智能存储模块，主要用于医疗区内人员识别与记录控制。存储模块是由微型数据库构建的录入平台，完成对医疗气体故障处理与存储工作，进而提升存储器结构的可利用空间。通过使用Gateway，可传输来自中央建筑管理系统的信号。Gateway将来自管理系统的信号转换为多数常见的控制系统可进行处理的通用标准。

4.4 定制配置

模化块设计，管理系统可根据现场环境进行精确定制。根据信号的数量，可定制不同数量的数据采集器或监控面板。系统软件对各组件进行集中管理。气体系统应用于医疗事业是技术创新产物，为广大患者创造优越的住院治疗环境。随着故障处理技术的快速发展，气体系统控制模式进一步升级，故障处理系统具有人工智能、自主识别、快速控制等特点。

4.5 拓展平台

基于定制配置，系统可在设计初期或后期对监测功能进行修改。满足国家相关标准要求，并可持续升级。故障数据处理与控制是气体系统的核心部分，也是系统最重要的部分，数据处理是否准确直接关系着气体供输功能，对医疗区结构安全控制具有决定性作用。

5 气体设备日常维护事项

加强日常维护是防范设备故障的有效方式，可维持气体系统处于相对稳定的供气状态，避免医用气体供输不当造成的医疗隐患。医用气体设备维护可借助信息科技，集合现代工业网络控制技术，采用总线分布式数据采集方式，对各科室用其设备综合管理。对运行数据和报警数据进行查询、搜索、报表打印等功能通讯的方式将各监控现场的主要气体监控参数进行采集，通过数据总路线传输至监控中心监控计算机中，由计算机对相关运行数据进行采集、控制和处理，对所有运行参数形成完善的数据库文件，及时发现设备异常状况。

6 结语

医疗气体系统是临床治疗操作不可缺少的一部分，利用气体控制技术完善区域治疗模式，为临床患者提供了诸多治疗条件。从安全医疗角度考虑，医院必须对医疗气体系统结构实施优化设计，根据实际用气操作要求进行优化改进，为病人创建更加优质的治疗服务。同时，针对医疗气体系统存在的故障隐患，应安排技术人员完成设备诊断与处理工作，及时发现气体设备故障，做好检修与维护工作，全面保障疾病治疗方案的有序进行。

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作者简介：肖犁，男，湖南涟源人，中机国际工程设计研究院有限责任公司工程师，研究方向：医疗气体管道系统、车间动力管道、燃气管道等压力管道及动力站房设计。

（责任编辑：周 琼）