医用气体终端的研究发展现状

魏佳男，郭军涛

中国人民解放军空军特色医学中心 医学工程科，北京 100142

引言

在现代化医院中，医用气体管道系统已逐渐成为基础医疗保障工程之一，承担着生命支持、辅助治疗的重要角色[1]。医用气体终端组件（以下简称终端组件）作为医用气体管道系统中传输气体的最终环节，由医护人员直接操作可以实现对空气、氧气、氩气等医用气体及真空的使用，其安全性与患者的生命安全密切相关。本文旨在从结构选型、安装固定、使用维护及管理规范等4个方面系统性阐述医用气体终端研究发展现状，列举终端组件在不同阶段需要注意的常见问题及解决方案，以期促进终端组件的功能完善、使用规范和科学管理。

1 医用气体终端的发展历史及结构类型

1.1 医用气体终端的发展历史

1953年第一套中央供气系统在德国诞生，因其具备性能优良、使用安全、管理科学等优点，受到医院的广泛青睐，逐步成为现代化医院必不可少的医疗保障设施之一[2]。医用气体终端的发展如图1所示，最初医用气体管道系统中无特定终端结构供气，在手术室中麻醉机用气通过柔性管道直接将麻醉机与墙壁气体管道固定接头相连[3]，20世纪60年代气体管道连接头逐渐演变为可快速连接的组件[4]，所有种类气体均采用同种接头，直至1974年第一套具有气体专用标识的终端出现，并列入规范性标准[5-6]，随后医用气体终端结构不断优化，采用插拔式快速自封接头的形式，具有特定气体的唯一专用性，形成了具备包含连通气体管道的底座、双向气体流通的阀结构、带有专用气体连接口的插座等其他零部件的内部结构[7]。

图1 医用气体管道系统及终端组件的发展历史[2-7]

1.2 医用气体终端的结构类型

目前医院常用的标准制式的医用气体终端组件有德式气体终端、美式气体终端、英式气体终端、日式气体终端等，如图2所示，各终端组件均根据国际标准或国家标准设计制造，遵守ISO 9170-1-2008《医用气体管道系统用终端设备 第1部分：供压缩医用设备和真空用的终端设备》[8]的气体警示颜色标识以防错插，具有良好的气密性、抗冲击性和耐腐蚀性，其中美式气体终端进气管可360°旋转，相较其他制式安装方便，英式气体终端一般配套安装盒可实现明装和暗装。德式气体终端出现较早，经不断改进形成两档快速接插设计[9]，第一档插入时不通气，可用于连接湿化瓶或负压吸引调节器，当患者需要用气时第二档插入通气，此设计简单快捷，既节省空间，又方便操作，符合护理流程，可优化医护人员的临床使用。我国生产制造的医用气体终端为国产航天ZT302型，主要借鉴日式终端的制造标准，日式终端插头完全兼容，也具备耐腐蚀、无毒、不燃、气密性良好、可快速插拔的特点。

图2 医用气体终端组件示例

1.3 医用气体终端结构尺寸及规格选型的常见问题及解决方案

由于医院需求升级、供应商变化、病房维修改造等，医用气体终端的结构尺寸及规格选型可能对其安装使用产生不良影响，结合医用气体终端相关标准及管理经验提出以下解决方案（表1）。

表1 医用气体终端结构尺寸及规格选型的常见问题及解决方案

2 医用气体终端的安装固定

2.1 用气体管道系统组成

医用气体管道系统主要由气源部分、管道及附件部分、气体检测部分和病房末端设备部分4个部分组成[1]，如图3所示，医用气体终端一般位于病房末端设备部分，其安装固定形式多种多样，已逐步诞生了条带式设备带、医用吊桥吊塔、装饰性终端箱、壁柜式终端箱以及独立固定终端等不同形式的终端系统。其医用气体终端安装固定形式需要与医疗服务相适应，在医用气体工程设计之初就要根据科室的实际情况考虑终端分布，决定终端组件的安装种类、个数、位置、形式等问题[10]。

图3 医用气体管道系统示意图

2.2 医用气体终端的安装固定形式及常见问题

本文以条带式设备带、医用吊桥吊塔、终端箱为例对其安装过程中主要存在问题及解决方案进行阐述，见表2。

表2 医用气体终端的安装固定形式及常见问题

（1）条带式设备带：条带式设备带是医院病房中较为常见医用气体终端安装固定形式，内部空间较大，铺设铜质气体管道，外部采用横向模块化结构装配，可根据实际需要定制化装载照明灯、阅读灯、特殊用途灯、电源插座、电话或网络插座、电气开关、医用气体插座、护士呼叫系统等，面板一般采用铝合金板，容易折卸，便于维修。安装条带式设备带时应符合GB 50751-2012《医用气体工程技术规范》[11]（以下简称GB 50751-2012）的要求，即条带型式的医用供应装置中心线的安装高度距地面宜为1350～1450 mm。

（2）医用吊桥吊塔：条带式设备带内部通常铺设气体软管，功能与条带式设备带类似，可定制化装配照明灯、电源插座、护士呼叫系统等，一般悬挂于手术室、重症监护室等天花板上，位于病床斜上方，可在轨道内灵活移动或旋转，有效利用屋内立体空间为医疗气体取用提供便利。GB 50751-2012[11]对悬挂式设备带的安装高度的要求为悬梁型式的医用供应装置底面的安装高度距地面宜为1600～2000 mm。

（3）终端箱：终端箱包括装饰性终端箱、壁柜式终端箱等，一般设置在特需病房、高档病房、疗养病房等病房内，其具有外形美观又节省空间的优点，对患者康复产生正向积极影响。独立医用气体终端小巧便捷，是一种新兴安装固定形式，在临床实验室中较为常见。独立医用气体终端与终端箱在安装设计时均应符合GB 50751-2012[11]的规定，即医用气体终端组件的安装高度距地面应为900～1600 mm，终端组件中心与侧墙或隔断的距离应≥200 mm。横排布置的终端组件，宜按相邻的中心距为80～150 mm等距离布置。

除以上常见医院内医用气体终端的安装固定形式外，对于战地、抢险、救灾等野外作业环境，医用气体终端常采用悬挂式或台式安装[12-14]，具有可重复使用、灵活移动、快速拆装等优点。随着医院信息化建设步伐加快，医用气体终端设备带也将向着智能化方向发展[15]，它可以作为载体，通过对承载强度、管线空间、模块布局、信息化系统配置等进行创造性设计，实现多种设备统筹布局、集成化管理和信息交互等功能。若将医用气体智能终端与智能化设备带相结合，将大大提高终端组件使用管理的安全性与科学性。

3 医用气体终端的使用维护

安全用气是医用气体工程设计的先验性标准[16]，医用气体终端的安全使用与及时维护在医疗保障工作中至关重要。医用气体终端在使用过程中常常需要注意气体专用性、气密性、气压等问题[17-18]，一旦发生故障立即维修，日常使用中也需要定期维护检测，以保证终端组件正常工作。

3.1 气体专用性

一般情况下医用气体终端与插入件通过机械结构相配合，不同制式的终端组件采用不同位置的定位销或不同形状、大小的插口，插座标志必须符合规范规定，其插入件与终端组件相对应，以防止气体接头误插拔。但现有德式终端与英式终端的插入件外观十分类似，在使用过程中极易混淆，导致无法插入而影响用气，紧急状况下可能强行错误插拔破坏终端。因此，有行业专家设计了利用环形定位槽之间不同结构特征机械配合区分医用气体类型的医用气体终端[19]，也可以通过增加防错定位器确保不同医用气体类型的压盖与终端组件插座相对应[20]，防止在安装或维修过程中造成错装。

3.2 气密性

医用气体终端若长期使用，其内部密封圈、弹簧等配件发生老化，可能引起终端组件漏气，还可能导致气体插入件插入后插头无法锁紧固定被气体冲出的后果，增加了操作人员的使用风险。为防止气体泄漏、提高终端组件气密性，有研究者[20]设计两级钢球结构使气体插入件插入后锁接牢固；李忠国[21]还提出，通过增加固定腔体提高终端组件的稳定性并实现自密封功能，可提升终端组件的气密性。当发生气密性问题时；许世宏等[22]和冯小飞等[23]设计了一种可对医用气体进行实时动态监测的气体监测系统，内部设置气密仪和泄漏检测部，可实现24 h监测功能，并通过声光报警器实现自动及时报警以降低气体泄漏造成的安全隐患，既能提高工作效率，也为医用气体管理提供了可靠保障及可追溯性。

3.3 管理监测

由于医用气体终端供气压力和流量不足将无法满足对患者救治的需要，也无法有效驱动相关医疗设备，特别是在救治危重症患者或抢救急诊患者时出现氧气流量不足的情况，严重时可能导致医疗事故的发生[24]。有研究者提出在医用气体终端上增加气压和流量检测、气压异常报警及远程通讯等功能，可使终端组件在保持原有用气功能的基础上及时监测气压及流量变化，显示、记录并存储检测结果，便于操作人员实时了解医疗气体可用情况，提高医院精细化管理水平[25-26]。

3.4 维护

在长期的临床使用中医用气体终端易发生2种故障：一是密封圈弹簧等内部零配件老化造成气体泄漏；二是医用气体洁净度不够或负压吸引过滤不完全造成异物堵塞。无论何种故障都会严重影响临床使用，甚至威胁患者的生命安全，而当故障发生需要维修时，部分早期医用气体管道系统未设置维修阀，维修工程师可能需要关闭整个病区气体管道甚至供气源，因此维修人员为降低对其他在用终端及医疗设备的不良影响，可能在通气情况下进行维修，维修难度大，危险程度高。为便于维修，万吉信等[27]设计了内置维修阀的气体终端，可在不关闭整个病室供气管道的情况下通过拧动维修阀封闭气路，实现气体终端的带气维修。王军安等[28]采用双排钢销和设置全部密封圈的阀门座，不仅可以实现带气维修更换密封圈，还增强了气体插头的固定，防止气体插头在通气状态下意外弹出伤人，提高了终端组件的安全性和稳定性。

尽管已对医用气体终端进行功能完善和管理优化，使其具有防错装、防漏气、可计量等功能，但由于改造后的终端组件装置复杂、体积庞大、改造成本高、通用性差等问题，多数设计并未实现大规模临床推广。此外，难以证明终端组件的实用新型专利设计具有足够的安全性和实用性，这也是其无法广泛应用的原因之一，因此如何验证新型终端组件的临床使用价值也对医用气体终端的相关标准和科学试验方法提出了更高的要求。

4 医用气体终端的管理规范

随着医用气体管道系统的不断推广，由于其在医疗保障工作中的重要性，各国还针对其设计、施工、验收和运行管理总结出了一套完备的标准管理体系，并形成了国际通用标准ISO 7396-1-2007[29]、ISO 9170-1-2008[8]等。我国的医用气体管道系统起步较晚，从20世纪80年代建成第一套医用中心供氧系统发展至今[30]，2012年才形成了现行的综合性国家标准GB 50751-2012《医用气体工程技术规范》[11]，2013年国家卫生行业标准WS 435-2013《医院医用气体系统运行管理》[31]发布，以及YY 1468-2016《用于医用气体管道系统的氧气浓缩器供气系统》[32]、YS/T 650-2020《医用气体和真空用无缝铜管》[33]等医用气体管道系统设备类行业标准不断更新发布。

医用气体终端组件主要参照2010年制定的行业标准YY 0801.1《医用气体管道系统终端 第1部分：用于压缩医用气体和真空的终端》[34]、YY 0801.2《医用气体管道系统终端 第2部分：用于麻醉气体净化系统的终端》[35]、YY/T 0799《医用气体低压软管组件》[36]等标准实施。医用气体终端行业标准对终端组件的设计、制造、安装及维护提出了基本要求，GB 50751-2012[11]的第六部分及附录D也对终端组件的安装布局进行了规范，具体要求体现在材料、气体专用性、耐久性、外观标识、插入件、机械强度、连接力与力矩、压降与泄漏和电气安全等方面，见表3。

表3 国内标准对医用气体终端组件的具体要求

尽管GB 50751-2012[11]和YY 0801.1[34]/YY 0801.2[35]已综合性地涵盖了医用气体终端组件的基本规范要求，实现了我国医用气体工程标准从无到有，但结合临床实践工作现有标准存在滞后和缺失等问题[37]，例如，在结构制式方面，YY 0801.1[34]/YY 0801.2[35]要求非标准规定的终端和部件或其中的零件能证明其达到同等的安全程度即予以认可，但未明确同等安全程度的具体定义，不仅易对专业检测造成困扰，还使医院等使用单位缺少一定的结构安全性验证标准，同时由于难以验证实用新型终端组件的安全性，导致这些新型终端组件无法实际应用于临床。

国际标准化组织相关委员会每年都对医用气体供应系统的相关国际标准作出修正和更新，新版本ISO 9170-1-2017《医用压缩气体和吸引的终端》[38]于2017年发布，英国卫生部卫生技术指南HTM 2022《医用气体管路系统 设计、安装、检查和验收》[39]已更新至2022年，我国的医用气体工程标准也需要从设计、安装、功能、性能、测试、调试、文档以及安全等几个方面进行完善，充分考虑特殊作业环境等因素规范医用气体管道及终端组件的使用管理。另外，医院新建、改扩建和维修医用气体系统后，应严格落实采用专业的第三方检测机构对医用气体系统进行全面的检测和验收的要求[40]，确保医用气体系统工程质量和气体品质满足规范要求，以保障医院的安全用气。

在医院管理层面，由于我国医用气体管道系统在医疗器械和建设工程之间无明确分界，现行标准将部分医用气体系统包含医疗空气压缩机组、医用真空机组、医用分子筛制氧机组等列为医疗器械，而医用气体终端组件、医用设备带、医用吊桥吊塔等不作为医疗器械管理，实际上医用气体管道系统通常随医疗建筑建设而建设，终端组件及其安装固定形式应用在临床一线，因此目前国内终端组件的管理部门仍存在争议。参考国外医用气体系统相关标准规定，英国、美国、日本等均不将医用气体系统作为医疗器械进行管理，德国不将医用气源及管网系统作为医疗器械对待[41]，因此针对医用气体管道系统及终端组件的管理需要根据实际情况更新调整，使管理制度更加合理可行。在进一步明确医用气体终端的管理模式之外，还应严格落实规范、标准、法规等对医用气体终端组件的要求，参考其他国家的经验和规范及国内外专家意见[42-43]，从合理采购和安装、专业验收及检测、使用人员操作规范化及预防性维护保养等几个方面进行专业化建设和标准化管理，例如，加强人员培训实现临床科室对医用气体终端组件的安全使用，建立符合医院实际使用情况的安全管理规范等。

5 总结与展望

医用气体管道系统承担着维系危重患者生命、改善医疗环境、促进治疗康复的重要角色，医用气体终端的使用管理对患者生命及医院运转具有十分重要的意义。了解终端组件的结构选型、安装固定、使用维护及管理规范等研究发展现状，对促进医用气体终端创新发展，完善医用气体终端科学管理，保障临床工作安全有序具有重要作用。医用气体终端设计、安装、使用及管理等方面的问题已在临床实践工作中逐渐显露，下一步需要更加有效便捷的科学手段实现并验证医用气体终端的安全性，制定更加严谨实用的管理标准，以保障医用气体终端在临床工作上的使用。