一、医用气体的种类和用途

1、医用气体的种类

医用气体是指医疗过程中使用的气体。有的用于治疗、有的用于麻醉、有的用来驱动医疗设备和工具。常用的有7种气体：氧气、氮气、氧化二氮、氩气、氦气、二氧化碳和压缩空气 。

医用气体系统还包括负压吸引系统和麻醉废气排放系统。

2、医用气体的性质和用途

（1）氧气

氧气的分子式为O2。它是一种强烈的氧化剂和助燃剂。高浓度氧气遇到油脂会发生强烈的氧化反应 ，产生高温，甚至发生燃烧、爆炸，所以在《建筑设计防火规范》中被列为乙类火灾危险物质。

然而，氧气也是维持生命的最基本物质，医疗上用来给缺氧病人补充氧气。直接吸入高纯氧对人体有害，长期使用的氧气浓度一般不超过30～40%。普通病人通过湿化瓶吸氧；危重病人通过呼吸机吸氧。

氧气还用于高压仓治疗潜水病、煤气中毒以及用于药物雾化等。

（2）一氧化二氮

一氧化二氮分子式为N2O。它是一种无色、好闻、有甜味的气体，人少量吸入后，面部肌肉会发生痉挛，出现笑的表情，故俗称笑气。

一氧化二氮常温下不活泼，无腐蚀性。一氧化二氮在温度超过650℃时会分解成氮气和氧气，故有助燃作用。在高温下，压力超过15大气压时会引起油脂燃烧。

人少量吸入笑气后，有麻醉止痛作用，但大量吸入会使人窒息。医疗上用笑气和氧气的混合气作麻醉剂，通过封闭方式或呼吸机给病人吸入进行麻醉。

用笑气作麻醉剂具有诱导期短、镇痛效果好、苏醒快、对呼吸和肝、肾功能无不良影响的优点。但它对心肌略有抑制作用，肌松不完全，全麻效能弱。单用笑气作麻醉剂，仅适用于拔牙、骨折整复、脓肿切开、外科缝合等牙科、外科小手术。大手术时常要与巴比妥类药物、琥珀酰胆碱、鸦片制剂、环丙烷、乙醚等联合使用，以增强效果。

（3）二氧化碳

二氧化碳分子式为CO2，俗称碳酸气。医疗上二氧化碳用于腹腔和结肠充气，以便进行腹腔镜检查和纤维结肠镜检查。此外，它还用于试验室培养细菌（厌氧菌）。

二氧化碳经加压（5.2大气压）、降温（-56.6℃以下）可制成干冰。医疗上干冰用于冷冻疗法，用来治疗白内障、血管病等。

（4）氩气、氦气

氩气分子式为Ar，氦气分子式为He。它们是一种无色、无味、无毒的惰性气体。医疗上用于氩气刀、氦气刀等手术器械。

（5）压缩空气

压缩空气用于为口腔手术器械、骨科器械、呼吸机等传递动力。

（6）氮气

氮气的分子式为N2。它是一种无色、无味、无毒、不燃烧的气体。常温下不活泼，不与一般金属发生化学反应。医疗上用来驱动医疗设备和工具。

液氮常用于外科、口腔科、妇科、眼科的冷冻疗法，治疗血管瘤、皮肤癌、痤疮、痔疮、直肠癌、各种息肉、白内障、青光眼以及人工受精等。

3、医院中使用医用气体的部门

医院中使用医用气体的部门主要有手术室、预麻室、恢复室、清创室、妇产科病房、ICU病房以及普通病房等。

二、医用气体系统简介

1、医用气体系统的组成

医用气体系统是指向病人和医疗设备提供医用气体或抽排废气、废液的一整套装置。  

常用的医用气体系统有氧气系统、氮气系统、笑气系统、氩气系统、二氧化碳系统、压缩空气系统、负压吸引系统、麻醉废气排放系统等。其中，负压吸引系统用于为病人吸痰和手术中吸脓、血、腹水之用。

麻醉废气排放系统用于排放病人在麻醉过程中呼出的混合废气。麻醉废气的主要成分为氧化二氮、二氧化碳、空气、安氟醚、异氟醚等醚类气体。

医院选用系统的多少由医院决定。但氧气系统、压缩空气系统和负压吸引系统是必备的。

每个供气系统一般由气站、输气管路、监控报警装置和用气设备四部分组成。

以氧气系统为例：气站可由制氧机、氧气储罐、一级减压器等组成；输气管路由输气干线、二级稳压箱、表阀箱、楼层总管、支管、检修阀、分支管、流量调节阀、氧气终端等组成；监控报警装置由电接点压力表、报警装置、情报面盘等组成。用气设备为湿化瓶或呼吸机等。

    负压吸引系统由真空站、输气管路、监控报警装置和吸引设备四部分组成。真空站由真空泵、真空罐、细菌过滤器、污物接受器等组成；输气管路由吸引干线、表阀箱、楼层总管、支管、检修阀、分支管、流量调节阀、吸引终端等组成；吸引设备为负压吸引瓶；监控报警装置由电接点真空表、报警装置、情报面盘等组成。

麻醉废气排放有两种方式：真空泵抽气和引射抽气。引射抽气系统由废气排放终端、废气排放分支管、支管、废气排放总管等组成。

2、气源

医院常用的气源有三类：

（1）制气设备

                                         真空吸引站

一般采用的制气设备有液化空气分离装置、分子筛变压吸附分离装置、膜渗透分离装置、空气压缩机等。

工业上制取氧气、氮气等气体一般采用液化空气分馏法。即先除去空气中的水分和二氧化碳，接着对空气进行压缩、降温使之液化，然后利用液氮（沸点-196℃）、液氧（沸点-183℃）、液氩（沸点-186℃）沸点的不同，进行分馏。当液化空气温度升高到超过-196℃时，低沸点的氮气就从液化空气中大量蒸发出来；当温度升高到超过-186℃时，氩气就从液化空气中大量蒸发出来；最后剩下的就主要是液氧了。当然这些气体都是不纯的，还要经过精馏、纯化、干燥才能得到我们需要的高纯度气体。

           双机组分子筛制氧系统                        分子筛高纯氧提取设备            

有的医院也采用分子筛变压吸附分离装置直接将空气中的氧气、氮气等成份分离出来。

    医用氧气一般不采用水电解法生产，因为这种氧气纯度不高，含水量大。

压缩空气一般用空气压缩机生产。空气压缩机有活塞式、离心式、螺杆式等多种形式。按润滑形式分，还可分为有油润滑和无油润滑两类。医用压缩空气要求清洁无油，因此最好采用无油润滑的空气压缩机生产。但有油润滑的空气压缩机目前价格较低，在加装油水分离装置后，也可使用。

用气量大的医院和无供气渠道的医院一般采用这类气源。这种气源一次性投资较大，管理、维修成本较高，但无停气之忧。如能保持连续生产，生产每m3气体的成本也不会高。

（2）液化气储罐加汽化器

压缩空气站

液化气供应方便的地区，医院可采用这类气源。这种气源一次性投资较省，供气量可大可小，适应性

强。但要考虑足够的储备量（不少于3日），以防供应不及时。

（3）气体汇流排

在压缩气体或瓶装液化气体供应方便的地区，小的医疗机构可以采用这类气源。它的投资很省，但要经常换气。采用汇流排同样要有不少于3日的储备量，以防供应不及时。不过，汇流排间的气瓶总数不得超过20瓶。

按GB50333-2002 《医院洁净手术部建筑技术规范》的要求，气体汇流排最好都采用两组气瓶自动切换的类型，以确保供气安全和连续供气。

自动切换气体汇流排

3、输气管路

气站将气源提供的气体进行除油、除水、过滤、减压之后，变成符合医用要求的气体，通过输气干线输送到手术部和病房所在的楼层，然后通过楼层总管、支管、分支管输送到各手术室和病房的气体终端。楼层医用气体管路一般由管道、管道连接件（简称管件）、阀门及二级稳压箱、表阀箱、气体终端设备（嵌壁终端箱、吊塔、设备带）等组成。

（1）管子与连接

供气管道的材料一般采用铜管或不锈钢管。这两种材料的耐腐蚀性较好，在医用气体中不会生成容易脱落的松锈或有害气体，因此不会污染医用气体。负压吸引管和废气排放管可以采用镀锌钢管和PVC管，价格比较便宜。

为便于生产和运输，管材都是裁成一定长度的（小管径的管子有卷材），称为定尺长度。为了制作符合图纸要求的管段和将各管段组装成符合图纸要求的管路，需要对管材进行裁切和拼接。管子的连接方式分为两大类：一类是不可拆连接，例如焊接、胶接等；另一类是可拆连接，例如即螺纹连接、活接头连接和法兰连接等。管子采用焊接连接有利于保证气密性。铜管与管件常采用承插式银钎焊连接。不锈钢管与管件常采用氩弧焊对焊连接。PVC管和管件常采用胶接或塑料焊接。需要拆卸的地方，例如管子与阀门的

连接一般采用可拆连接，即螺纹连接、活接头连接或法兰连接。活接头连接有球面连接、卡套连接、平面连接等多种形式。

管道应适当分段，段与段之间采用可拆连接，以便安装和维修。例如负压吸引系统经常会发生使用不当引起的堵塞，需要逐段分解进行疏通，不采用活接头连接就很不方便。

a.安全阀

安全阀一般安装在气罐、减压阀等处，以防止阀后的管路超压。

b.减压阀（减压器）

气源产生的气体压力比医院需要的最高使用压力高，就要在气站进行减压，使气站输出的气体压力等于或略高于最高使用压力。气站进行的减压常称为一级减压。如果输送到楼层的气体压力比该楼层需要的压力高，则在楼层进气管处还要进行再次减压，称为二级减压。用于楼层氧气、压缩空气系统减压、稳压的装置常称为“二级稳压箱”。箱内一般装有两个并联的减压器，一用一备，保证用气安全。此外，箱内还装有安全阀、压力表和切断阀等。

c.切断阀

切断阀用于切断管道内气体的通路。装在楼层气体总管上的总阀（在报警表阀箱内）、支管和分支管上（或嵌壁终端箱内）的维修阀均为切断阀。常用的切断阀有截止阀和球阀。它们与管道的连接形式有螺纹连接、法兰连接、活接头连接等形式。为便于维修和更换，一般不采用焊接连接。

    纯氧在管道内快速流动时，如急剧关闭阀门，由此引起的气体冲击、震荡极易引发火灾等危险。所以对于容易引起火灾危险的氧气、笑气管路不应采用球阀。阀门的密封材料一般应采用聚四氟乙烯材料制作，或采用硬密封。

负压吸引系统的切断阀，除需要调节流量者外，一般应采用球阀。因为球阀不易为血块、纱布等杂物堵塞。

    GB50333《医院洁净手术部建筑技术规范》的消防要求中规定：“洁净手术部内应设置能紧急切断集中供氧干管的装置”。装在报警表阀箱内的氧气总阀和专设的氧气防火切断阀即具有这种功能。

d.调节阀

减压阀可用来调节气体的压力。流量调节阀可用来调节气体的流量。普通截止阀虽也有一定的调节功能，但不够精确、不够稳定。针形截止阀比较好些。

（3）医用气体终端设备

医用气体终端一般是采用插拔式自封接头的形式。它由一个气体自封插座和一个气体插头组成。使用时，将空心的气体插头插进气体插座，顶开其中的活门，使管道中的气体能从插座和插头的内腔通过。一旦拔出气体插头，阀座中的弹性元件就将活门关闭，禁止气体通行。

    废气排放终端有时带有气体引射器，利用喷嘴中高速喷出的压缩空气建立负压区，吸引废气并与之混合，带动它一起经废气排放管排出。

一般每个手术室都装有两套医用气体终端。一套装在吊塔上，一套装在嵌壁终端箱内，一用一备。预麻室、苏醒室、ICU病房等房间的医用气体终端一般装在设备带上。如用户用的是吊塔，就装在吊塔上。

嵌壁终端箱的面板上装有各种气体终端及气体的电接点压力表和真空表。箱内则装有气体检修、调节阀。嵌壁终端箱应暗装。面板与墙齐平并保证气密。面板底边的离地高度为1～1.2m。

吊塔按用途分，可分为麻醉科吊塔、外科吊塔、内窥镜吊塔、显示器吊塔等种。按型式分，又可分为

柱式、转臂式、电动升降式三类。其中转臂式又可分为单转臂式和双转臂式两种。电动升降式也可分为单转臂和双转臂两种。此外，按安置设备的平台数分，还可分为单平台和双平台两种。

吊塔的用途不同，上面安装的气体终端品种也不同。例如，麻醉科吊塔一般要装笑气、氧气、压缩空气、负压吸引和麻醉废气排放终端。因为这都与使用麻醉机有关。一般麻醉科吊塔和嵌壁终端箱应安装在手术床上病人的头部右侧。

                      医用设备带

设备带安装在病床头部的墙上，其底边离地高度为1.4m，比病床稍高。设备带上一般装有各种气体终端、电源插座等。还可安装微光灯、呼叫按钮等装置。

4、监控报警装置

    在医用气体系统中，一般装有三级气体监控报警系统。它们的功能是向设备管理人员、医护人员即时提供医用气体系统的状态参数（压力、流量等），一旦参数超出正常范围，便发出声、光报警信号报警。

第一级为气站监控报警系统，安装在气站，用以监控气源、气体处理装置及存储设备的工况。它由安装在高、低压气体管道或气罐上的电接点压力表、安装在气体管道上的流量计、安装在控制箱（柜）内的控制报警装置及报警线路组成。

气站工作时，管理人员可通过压力表、流量计随时检查气站设备的运行情况。一旦管道或气罐内的气体超、欠压，控制箱（柜）上的红灯就亮，蜂鸣器（或电喇叭、电铃）就鸣叫，以提醒管理人员注意。

第二级为楼层监控报警系统，安装在用气的楼层，用以监控供气干管向该楼层供气的状况。它由安装在搂层气体报警装置表阀箱上的电接点压力表、安装在楼层气体总管上的流量计、安装在报警装置表阀箱或护士站的控制报警装置及报警线路等组成。该楼层的医护、维修人员可通过压力表、流量计随时检查楼层气体总管内气体的状况。一旦管道内的气体超、欠压，控制报警装置上的红灯就亮，蜂鸣器（或电喇叭）就鸣叫，以提醒有关人员报警。

第三级为手术室监控报警系统，安装在各手术室，用以监控气体系统向该手术室供气的状况。它由安装在嵌壁终端箱上的电接点压力表、安装在手术室情报面盘中的控制报警装置及报警线路等组成。

手术室的医护人员可通过压力表随时检查手术室的供气情况。一旦气体出现超、欠压，情报面盘上的红灯就亮，蜂鸣器（或电喇叭）就鸣叫，以提醒医护人员报警。

三、医用气体系统的设计要求

1、用户对医用气体系统提出的要求

    我们的设计是为用户服务的，归根结蒂，是为人民大众服务的。满足用户提出的正当要求，是我们责任。全国医疗机构很多，业务重点也不尽相同，所以对医用气体系统提出的要求也五花八门。但个性中蕴涵着共性，医疗行业把这种共性——基本要求归纳总结出来，定为设计标准，这就是：

（1）GB50333《医院洁净手术部建筑技术规范》；

（2）YY/T0186《医用中心吸引系统通用技术条件》；

（3）YY/T0187《医用中心供氧系统通用技术条件》；

  （4）JGJ49《综合医院建筑设计规范》；

（5）YFB001《军队医院洁净手术部建筑技术规范》；

（6）YFB004《军队医院洁净护理单元建筑技术标准》等。

当然，这只是一般要求，用户在合同中提出的特殊要求我们也要在设计中实现。

此外，我们还要执行下列法规和技术标准，这是确保产品质量和安全的需要。

2、《医院洁净手术部建筑技术规范》的有关规定

国家标准《医院洁净手术部建筑技术规范》中有关医用气体系统的规定有：

1 使用要求

（1）气体终端处的流量和压力要符合表3-1的规定。

（2）气体终端气量应充足、压力稳定、流量可调。气体应有3日储备量。

（3）手术室气体终端装置有两种形式：吊塔和嵌壁式终端箱。一用一备。

（4）气体终端采用插拔式自封快速接头。

（5）嵌壁终端箱面盘应与墙面齐平合缝，内部应密封。高度恰当。

2 安全性要求

（1）气源双路供气，自动切换。手术部气体应专线供气，并确保不断气。

（2）有压力指示和超、欠压报警装置。有安全阀。

（3）各手术室有气体切断阀。楼层氧气有防火切断阀。

（4）不同气体的终端插头、插座不能互换。插座上要有明显不同的标志。

（5）正压气体管道采用耐腐蚀、使用中不产生松锈的材料。管道须经过除锈清洗、脱脂处理才可安装。施工中要防止焊渣等异物进入管内。

氧气管道为什麽要脱脂处理？这是因为

（a）纯氧是强烈氧化剂，遇油脂会发生强烈氧化反应，产生高温，甚至引起燃烧，这将使管路强度降低，甚至发生爆炸；

（b）油脂污染吸入的气体，对人体有害；

（c）油脂会堵塞阀门、气体终端的喉道，造成机械故障。

  （f）限制气体流速不大于10m/s。金属管道、减压切换装置要接地，消除静电。

管道为什麽要静电接地？这是因为

（a）管内气体流动会产生静电，管路带静电会引发火灾；

（b）医生和病人受静电刺激会造成医疗事故；

（c）静电会加速管道腐蚀，缩短系统的使用寿命。

  （7）医用气体管道要防腐蚀、防受热、防通电。医用气体管道与燃气管道、蒸汽管道、腐蚀介质管道、电线要保持间距，并采取隔离措施，并且不能与它们共用管井（也不能用空调管井）。管道与支架要绝缘，防静电腐蚀。

为什麽气体管道要与燃气管道、蒸汽管道、腐蚀介质管道、电线保持间距？这是因为

（a）防止管内气体受热膨胀使压力超过安全限度；

（b）防止管道受腐蚀，壁厚变薄，发生爆炸；

（c）防止管路带电，危及人身安全。

3 维护性要求

（1）各手术室有气体切断阀；楼层各气体总管有切断阀。

（2）各气体管道上要作标记，以志区别。

（3）阀门应设置在检修口附近。

（4）需要检修的成品、仪表等与管道的连接应为可拆连接。需要定期校验的仪表、设备，其接管处应有检修阀，以便封闭管口。

4 经济性要求

（1）在满足使用要求和安全性的前提下，尽量采用价格较低的材料。

（2）管径不宜过大，余量要适度。管径可根据流量适当分级。

（3）管路布置应尽力减少管路长度，少拐弯。