醫用氣體系統構成及智能化控制模式研究

摘要：我國醫療體制日趨成熟，對各種醫療設備功能狀態提出嚴格要求，維持氣體設備系統穩定運行是疾病救治的必然要求。醫用氣體必須借助不同設備完成供輸操作，氣體系統狀態決定了醫用氣體供輸質量，影響著臨床治療服務水平。文章分析了醫療氣體系統的主要構成，總結了氣體供輸設備故障的成因，提出了氣體設備故障一體化處理模式，為醫療系統現代化建設提供科學的指導依據。

關鍵詞：醫療設備；醫用氣體系統；智能化控制；故障處理；氣體供輸設備 文獻標識碼：A

中圖分類號：TP333 文章編號：1009-2374（2015）24-0022-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.24.011

醫療事業發展關系著民生建設，加強醫院內部設施改建是醫療建設重點，能夠為廣大患者創造更加優質的醫療服務環境。氣體系統是現代醫療體系的主要構成部分，負責輸送各種醫療用氣體，為門診室、住院區、手術室等醫療工作提供幫助。由于社會患病率逐漸提升，醫療氣體系統工作荷載不斷增加，氣體設備使用期間的故障率也

明顯增加，做好設備故障監測與處理工作是不可缺少的。

1 醫用氣體類別及應用

醫用氣體的基本種類包括：醫用氧氣、負壓吸引、壓縮空氣、氮氣、笑氣（N2O）及二氧化碳等氣體。每一種氣體都與疾病治療密切相關，體現出了其在臨床治療中的應用價值。例如：氧氣主要用于一般病人吸氧，危急病人吸氧（呼吸機）及用于藥物的霧化等；負壓吸引主要吸痰、膿及血液之用；壓縮空氣用于口腔設備及作為呼吸機動力（混合氣體用）；氮氣作為手術氣動工具的動力；笑氣（N2O）用作手術時的麻醉氣體；二氧化碳氣用于腹腔充氣及試驗室培養細菌。

2 醫療氣體系統的主要構成

醫療氣體系統是行業發展趨勢，采用多種科技融入醫療區域，為臨床患者提供了更加智能化的操控平臺。氣體系統是醫療不可缺少的一部分，將其用于醫療區內設施調度具有諸多先進性，體現了科學技術在醫療功能優化方面的作用。醫療氣體系統成為疾病診治的先進平臺，將其用于病況診治體現了多方面臨床價值?，F階段，氣體系統由多個裝置共同構成，主要包括：

2.1 參數監視箱

監視箱是醫療氣體監視系統的主要構成，對醫用氣體調配具有可控制作用。主要功能：一是監視，區域壓力、純度等數據監測，監測值偏離上下限時發出報警信號，可實現區域氣體的獨立控制；二是告警，臨床病人用氣過程中，一旦發生異常情況可自動告警，提醒醫務人員采取急救措施，避免設備故障造成人員傷亡事故。

2.2 數據采集箱

模擬量采集模塊、開關量輸出模塊，可進行氣體參數采集，數據可傳送至指定模塊。醫用氣體在供輸過程中，要根據患者治療情況條件氣體用量，及時轉變氣體供輸形式，做好相應的氣體調控準備。數據采集箱是氣體系統的調度中心，通過對采集到的用氣數據進行分析，及時啟動氣體供輸控制流程，提高氣體利用率。

2.3 氧氣流量計

氧氣是臨床使用最多的氣體，主要用于疾病救治、維持呼吸等。但是，過度吸入氧氣也會對病人造成危害性，氣體系統設置氧氣流量計可綜合監控氧氣用量，提前做好氣體設備監視與控制工作。例如，具有實時流量與累計流量的計量功能，輸出4-20MA模擬信號與RS485信號，可進行數據采集與網絡傳輸。

2.4 氣體管理系統

信息化改革是醫院建設發展的趨勢，利用信息技術作為醫療操作管理平臺，可減少人工參與氣體供輸管理的難度。智能氣體管理系統是宏觀性的控制平臺，利用智能儀表對醫用氣體進行監測、控制。例如，設備管理系統安裝了專業軟件，可實現實時監控和統計數據輸出，對醫用氣體綜合分析，擬定科學的設備供氣方案。

3 醫療氣體設備應用問題

由于醫用氣體種類繁多，臨床供輸氣體設備形式復雜多樣，并且承載著更多的氣體輸送功能。長期使用發現，醫療氣體系統故障率明顯增加，這與內部收治患者數量增多存在密切聯系。

3.1 設備問題

醫療氣體系統所用設備具有較高的自動化水平，若設備控制不當則會影響到醫療區操作的穩定性，這些都破壞了氣體系統的可利用價值。設備問題主要是氣體系統自身結構存在的問題，如：設備質量不合格、安裝工藝不達標等，這些都會對醫療氣體系統性能產生不利影響。

3.2 功能問題

功能問題主要表現在可操控性，醫療內部設施功能無法正常發揮，導致系統功能受損而出現異常狀況。其中，氣體系統功能缺失是比較常見的問題，氣體系統對外供輸氣體信號感應準確性不足，以及氣體設施調控方法不當，不僅無法正常執行氣體操作，對氣體設備功能也造成了損壞，這些都是醫療氣體系統面臨的安全問題。

3.3 控制問題

醫療氣體系統控制也存在著諸多問題，導致醫療區內控設施達不到預定效果，設備功能失效是普遍存在的問題，這些都會影響到病房區氣體系統運行水平，不利于醫療自動化控制體系形成，大大降低了醫療工作效率。

4 醫療氣體系統故障處理模式設計

當前，國內醫療工程改造開始以智能化為中心，醫療氣體系統是工程科技化的必然產物。各種氣體是臨床醫療效果的基本保障，為患者提供必要輸氣條件有助于病況恢復。為了避免醫療氣體設備故障造成的不利影響，必須設計符合氣體供輸設備實況的故障處理系統，綜合保障用氣治療工作有序進行。醫療氣體系統中，設備故障處理系統對異常信號也具有告警功能，這需要借助智能傳感器完成操作控制，利用傳感報警器完成安全監控，大大降低了人工操控的難度。

4.1 全面檢測

氣體系統是醫療氣體系統區的必備設施，可對醫療區提供安全防護、自動調控等多方面功能。故障處理系統是人工智能改造的新系統，為氣體系統自動識別提供了科技化措施，全面檢測純度、壓力、狀態、流量。HG管理系統可以實現醫用氣體供給系統的全面監控。數據采集儀將對意外情況和操作信號進行記錄，并可在整個網絡內進行查詢。數據可在本地顯示，也可在中央監控站顯示。

4.2 智能組件

醫療氣體系統選用多功能故障處理作為處理中心，從醫療區內部系統功能完成在線監測，進而提高了氣體系統的可操控性，避免系統設施出現各種異常損耗。該系統由一系列獨立組件構成，并通過數據線進行通訊。每個組件被設計用于專門的任務，并可對來自系統的重要數據進行處理。專用的報警系統接口可采集來自壓力監控和可選氣體消耗儀表的數據，并可通過系統進行查詢。

4.3 標準接口

隨著故障處理技術不斷發展，氣體系統開始添加智能存儲模塊，主要用于醫療區內人員識別與記錄控制。存儲模塊是由微型數據庫構建的錄入平臺，完成對醫療氣體故障處理與存儲工作，進而提升存儲器結構的可利用空間。通過使用Gateway，可傳輸來自中央建筑管理系統的信號。Gateway將來自管理系統的信號轉換為多數常見的控制系統可進行處理的通用標準。

4.4 定制配置

?；瘔K設計，管理系統可根據現場環境進行精確定制。根據信號的數量，可定制不同數量的數據采集器或監控面板。系統軟件對各組件進行集中管理。氣體系統應用于醫療事業是技術創新產物，為廣大患者創造優越的住院治療環境。隨著故障處理技術的快速發展，氣體系統控制模式進一步升級，故障處理系統具有人工智能、自主識別、快速控制等特點。

4.5 拓展平臺

基于定制配置，系統可在設計初期或后期對監測功能進行修改。滿足國家相關標準要求，并可持續升級。故障數據處理與控制是氣體系統的核心部分，也是系統最重要的部分，數據處理是否準確直接關系著氣體供輸功能，對醫療區結構安全控制具有決定性作用。

5 氣體設備日常維護事項

加強日常維護是防范設備故障的有效方式，可維持氣體系統處于相對穩定的供氣狀態，避免醫用氣體供輸不當造成的醫療隱患。醫用氣體設備維護可借助信息科技，集合現代工業網絡控制技術，采用總線分布式數據采集方式，對各科室用其設備綜合管理。對運行數據和報警數據進行查詢、搜索、報表打印等功能通訊的方式將各監控現場的主要氣體監控參數進行采集，通過數據總路線傳輸至監控中心監控計算機中，由計算機對相關運行數據進行采集、控制和處理，對所有運行參數形成完善的數據庫文件，及時發現設備異常狀況。

6 結語

醫療氣體系統是臨床治療操作不可缺少的一部分，利用氣體控制技術完善區域治療模式，為臨床患者提供了諸多治療條件。從安全醫療角度考慮，醫院必須對醫療氣體系統結構實施優化設計，根據實際用氣操作要求進行優化改進，為病人創建更加優質的治療服務。同時，針對醫療氣體系統存在的故障隱患，應安排技術人員完成設備診斷與處理工作，及時發現氣體設備故障，做好檢修與維護工作，全面保障疾病治療方案的有序進行。

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作者簡介：肖犁，男，湖南漣源人，中機國際工程設計研究院有限責任公司工程師，研究方向：醫療氣體管道系統、車間動力管道、燃氣管道等壓力管道及動力站房設計。

（責任編輯：周 瓊）