医院医用气体的发展及其使用方式
高其泽 江西省皮肤病专科医院
【摘 要】医用气体是指用于麻醉、治疗、诊断及预防领域的常用气体，包括单一成分或混合成分，其作用对象涵盖患者及医疗器械。这类气体不仅是维系危重患者生命、促进患者康复的关键支持，也是驱动各种医疗设备运行的动力来源，其安全性直接关联到医患双方的生命安全。因此，确保医用气体系统的安全性是一个亟需重视的问题，这直接影响到医院的医疗安全和质量。本文介绍了医用气体在当今医院的重要作用，并通过文献调研和实地考察概述了医用气体在国内外医院使用的发展历程，总结了现有的医用气体类型和医用气体系统。同时结合医院现有建设工艺提出了对未来医院应用医用气体的展望，旨在为医院医疗气体的合理高效使用提供参考。
【关键词】医用气体；医用气体系统；医院；施工安装；安全使用
0引言
随着医疗体系的完善以及科技创新的进步，医用气体的种类及需求量显著上升，其在医疗领域的应用场景也在不断扩展。在此背景下，医用气体的质量管控也面临更严格的标准。本文通过文献调研和实地调研全面探讨了目前医院常用的几种医用气体及其对应的供应系统，概述了医用气体系统工程的施工工艺和验收标准，并对未来的医用气体应用进行了合理且科学的展望，旨在为医院管理人员、设计单位及工程团队在医用气体系统的规划建设与运营维护方面提供参考依据和指导。
1医用气体的起源和发展
现代医用气体应用可追溯至氧气疗法的起源发展：1774年英国化学家普利斯特里通过实验首次确认氧气存在，随着学界对氧气维持生命活动机制的深入研究，氧气开始逐步应用于呼吸系统疾病治疗。1798年英国医师贝多斯在克利夫顿创立肺病专科医院，开创性地开展氧疗临床研究。19世纪工业革命时期，霍尔丹在第一次世界大战中成功实施氯气中毒患者的氧气救治，此举推动了氧疗成为公认的有效治疗手段。至20世纪中叶，北美医疗机构研究证实了长期低氧血症患者接受氧疗的临床价值，研究证实该方法能有效降低特定病种致死率，延长患者生存周期，改善生活质量并优化医疗成本效益[1]。我国医用氧规范化进程具有显著阶段性特征：20世纪80年代前存在工业用氧与医用氧混用现象，直到1988年国家药监部门颁布专项法规，将氧气纳入药品监管体系，严格区分医疗用氧与工业用氧的分界标准，同步规范氧气容器标识、生产工艺及流通渠道。自此建立医用氧专用供给体系。在标准建设层面，1990年首版《中华人民共和国药典》正式收录氧气制剂；1995 年第六版药典规定医用氧纯度需≥99.0%（L/L）；2005 年第八版修订将纯度阈值提升至≥99.5%（L/L）；2015年最新版药典维持该纯度标准，同时补充气态氧产品的外观性状要求，不符合纯度指标的工业氧禁止用于医疗领域应用[2]。
医用氧气的药品属性促使监管部门出台了一系列专项法规体系。2010年12月，国家食药监总局发布《关于加强医用分子筛制氧设备监管的通知》（国食药监械〔2010〕564 号），针对医用分子筛制氧设备监管升级，明令禁止在重症监护及手术区域使用分子筛制氧设备[3]。该政策文件特别强调，医疗用氧制备系统需符合临床安全标准。至2013年5月，监管部门出台了“富氧空气”药品标准，规定其氧气浓度需达到90%~96%。同时，完善临床应用规范，建立了全流程的质量监管机制，重点强化医疗机构用氧安全管理体系建设[4]。
2我国医用气体装备及系统的发展
随着医疗技术的进步和现代医院建设水平的提升，我国医用气体应用日益规范，供应方式从早期钢瓶独立供气逐步发展为融合机械、化工、电子、自动控制、建筑等多领域技术的系统性工程[5]。我国医用气体装备及系统的发展大致经历了以下三个阶段。
第一阶段：单瓶独立供氧阶段。此阶段以单个氧气瓶为核心供气单元，仅能满足单一患者的用氧需求，氧气需通过减压器降压后经浮标式吸入器湿化过滤方可使用，但频繁更换氧气瓶的操作模式不仅增加了医护人员的工作负荷，还因设备的频繁移动带来了一定的安全隐患。
第二阶段：集中供气探索阶段。20世纪80年代初，随着国外先进技术的引进，首套医用中心供氧装置于1983年成功研发并投入使用，实现了由分散供气向集中化供应的转变。这种新型供气模式采用统一气源、多终端输出的方式，显著提升了氧气使用的便利性和安全性。随着医疗需求的增长和经济条件的改善，该技术在全国范围内得到快速普及，同时衍生出配套的负压吸引系统。为规范这一新兴领域的发展，1994年国家相关部门颁布实施了《医用中心吸引系统通用技术条件》（YY/T0186-94）和《医用中心供氧系统通用技术条件》（YY/T0187-94）两项行业标准，对系统的设计、施工和验收等环节提出了明确要求，并将这两类系统被正式纳入Ⅱ类医疗器械管理范畴。
第三阶段：复合集中供气阶段。2012年，我国正式实施《医用气体工程技术规范》（GB50751-2012），推动医用气体供应进入集成化发展时期。该标准实施后，医疗机构可根据实际需求，将氧气、负压吸引等多种气体系统进行整合设计，构建统一、完整的气体供应网络。这种集成化系统不仅能够确保各类医用气体的安全稳定供应，还实现了对气体设备的集中监控。通过智能化管理平台，医院可以远程监测气体使用情况，进行数据记录和分析，为医疗决策提供支持[6]。
3医用气体类型
医用气体是医疗领域中应用的特殊气体统称，其功能覆盖治疗、麻醉及医疗设备驱动等多场景。目前临床常用的医用气体主要包括五类，分别为氧气、氮气、二氧化碳、医用空气和一氧化二氮[7]。这些气体在医疗实践中发挥着重要的作用，是医疗机构不可或缺的资源。
3.1 氧气
氧气（O₂)是医疗领域不可或缺的重要气体，具有双重特性。一方面，作为强氧化剂，高浓度氧气与油脂接触可能引发氧化反应甚至爆炸，故被列为乙类危险品管理。另一方面，氧气又是维持生命活动的基础物质，在呼吸治疗、急救复苏等医疗过程中发挥着关键作用。在医院中，氧气作为最常见的气体之一在医疗中被广泛地用于氧疗，即通过提供纯氧来改善患者组织的供氧情况。氧疗适用于各种呼吸系统疾病，如慢性阻塞性肺病和急性呼吸窘迫综合征等。此外，氧气在手术麻醉和复苏过程中的辅助呼吸中扮演着重要的角色。需要强调的是，临床氧疗需严格控制氧浓度。由于高浓度氧气可能对人体产生毒性作用，医院通常将患者吸入的氧浓度（鼻饲管经空氧混合后进入上呼吸道）限制在30%～40%范围内。一般患者采用湿化瓶给氧，重症患者则需使用呼吸机辅助通气。此外，氧气还广泛应用于高压氧治疗（如减压病、煤气中毒）以及药物雾化吸入等临床治疗[8]。
3.2 氮气
氮气（N₂)作为惰性气体具有稳定的化学特性。常温常压下呈现无色无味状态，不可燃也无毒性，与大多数金属材料不发生反应。在医疗领域，氮气主要用于医疗设备的动力源。其液态形式在临床治疗中应用广泛。液氮冷冻技术已成熟运用于多个专科领域，包括皮肤科（血管瘤、痤疮治疗）、眼科（白内障手术）、妇科（宫颈病变处理）以及生殖医学（配子冷冻保存）等。
液氮作为低温医疗的关键介质是目前冷冻外科中用途最广泛的冷冻剂，也是目前公认的一种优秀制冷剂。通过将液氮注入专用低温器械，可实现类似手术刀的精准切割效果。冷冻疗法的作用机制为通过低温环境促使病灶细胞内外迅速形成冰晶，引发细胞脱水皱缩及电解质紊乱，同时通过减缓局部血流在微血管形成栓塞，最终造成细胞缺氧性死亡。
医用气体的临床应用推动了医疗技术的革新发展。例如腹腔镜配套的气腹箱、氩气刀及人工流产吸引器等新型器械的普及，促进了诊疗技术的进步。同时相关研究还催生了“低温医学”、“气体生物学”等新兴交叉学科。集中供气系统作为现代化医院的重要生命支持工程正逐步在全国医疗机构普及应用。随着医疗技术的持续进步，医用气体在纯度标准、品种多样性等方面都将实现新的突破[9]。
3.3 二氧化碳
二氧化碳（CO2）俗称碳酸气，在进行胃肠镜检查时通常需要注入气体扩张管腔，以便于内镜插入并细致观察黏膜。过去医院常使用空气作为注入气体，虽然方法简单且成本低廉，但因空气的主要成份为氮气，很难被胃肠黏膜吸收。相比之下，二氧化碳由于可被胃肠黏膜迅速吸收，现已广泛应用于腹腔镜手术和肠镜检查。同时二氧化碳也是实验室厌氧菌培养的标准环境气体。另外，二氧化碳经加压（>5.2MPa）和降温（低于-78.5℃)后可以制成干冰。可利用干冰进行冷冻疗法，用来治疗白内障、血管病等疾病[10]。
3.4 医用空气
医用压缩空气在现代医院中多用于如下几个方面：①医疗空气，可用于呼吸机、早产婴儿呼吸床等。这种空气被称为医疗空气，主要用于供给人体的呼吸系统。②器械空气，用于医疗器械中机械设备的控制和动力，在辅助控制单元中使用，通常称为机械空气。③牙科空气，用于口腔卫生清洁和护理，也被称为牙科空气。④医用合成压缩空气，是将压缩空气分离提取其他气体（如氧气、液氮等）供医疗使用，也被称为医用合成空气[1]。
3.5 一氧化二氮
一氧化二氮（N2O）在室温下是一种无色、好闻、气味微甜且不可燃的气体，少量吸入可产生麻醉和止痛的效果，并可能导致面部肌肉发生痉挛，出现微笑的表情，因此被俗称为笑气。若大量吸入可能会导致窒息。在临床麻醉中，一氧化二氮主要与氧气混合，可通过面罩或呼吸机对患者实施麻醉。其临床应用具有显著优势：麻醉诱导迅速，镇痛作用明显，苏醒迅速，对呼吸和肝肾功能无毒副作用。但该气体也存在一定局限性，包括轻度心肌抑制、肌松效果欠佳及整体麻醉功能较弱等。因此单一使用笑气麻醉主要适用于拔牙、骨折复位、脓肿切开等小型牙科及外科操作。对于大型手术的实施通常需联合巴比妥类、琥珀酰胆碱、环丙烷等药物以协同增强麻醉效果[11]。
4医用气体系统
在医院建设与运营管理体系中医用气体系统的成本占比虽低，但其功能性与安全性却不可小觑。要构建完善的医用气体系统，需要设计人员与院方管理者秉承“安全至上”的原则，统筹规划系统架构与运维策略。医用气体的稳定供应是医院正常运转的基础保障，直接关系到医疗安全，因此建立科学规范的管理模式成为医用气体供应系统运维的核心需求。医用气体系统是集气体供应与废弃物处理为一体的综合装置，主要由气源设备、输气管道、控制阀门、终端装置及智能监控装置构成。由于系统各环节的协同性极强，各部分组件故障均可能引发安全风险，因此在设计阶段需对各环节进行全面评估，以杜绝潜在风险。
医用气体系统主要由以下几个部分构成：医用供氧系统、医用空气系统、医用负压吸引系统和麻醉废气排放系统。
4.1 医用供氧系统
医用供氧系统主要有三种配置模式：汇流排集中供气、液氧汽化供应和制氧设备供气（图1）。液氧因便利、经济、安全等优点成为大多数医院首选。需要特别注意的是，液氧系统的储罐和汽化装置必须设置于室外专用区域，并遵守周边建筑和道路安全距规范要求[12]。对于小型医疗机构多采用气瓶汇流排供气方案。这种供氧方式因用气量小、初期投入较低而备受青睐。对于无液氧储罐安装条件的或周边无液氧生产企业的小医院可选用分子筛吸附或膜分离制氧机。这种方案前期投入成本较高，后期维护费用大，富氧空气临床使用使用范围受限，氧气纯度不够稳定，有总比没有强。
4.2 医用空气系统
医用空气系统是医院中重要的医用气体供应系统之一，该系统不仅为医疗设备（如呼吸机、麻醉机、牙科设备等）提供动力气源，更重要的是为患者提供符合医疗标准的治疗用空气，广泛应用于急诊、门诊、重症监护病房、手术室、新生儿病房等多个临床区域。该系统主要由压缩机、储气罐、干燥装置、过滤器、输气管道和终端设备组成（图2）。该系统通过站房内的空气压缩机将空气压缩，经干燥和过滤装置进行净化缓冲处理后最终在预设压力范围内为临床提供符合标准的高质量气体[13]。
4.3 医用负压吸引系统
医用负压吸引系统由真空泵、气液分离装置、真空储气罐、过滤净化模块及排污收集罐子等主要部件构成，主要功能为吸取患者痰液、清除手术创面脓血及术中污物等（图3）。该系统广泛应用于病房、急诊室、抢救室、麻醉室、检查室、门诊诊疗区和牙科治疗椅等医疗场景，确保医疗环境的卫生和患者的安全。
4.4 麻醉废气排放系统
麻醉废气排放系统借助真空抽吸或正压射流技术，将手术过程中产生的麻醉废气有序地排至室外空间，从而保障室内医护人员职业安全（图4）。呼吸机废气的处理是通过在呼吸机呼出活瓣部位加装延长导气管路的方式，将患者呼出的气体直接导引至室外环境，实现废气的定向排放。该方案操作简便且成本低廉，对患者的呼气功能无显著影响，有效保障了临床医疗操作的安全性和有效性。
5医用气体系统工程
医用气体系统工程是医院基础设施建设和管理的重要组成部分，涉及医用气体的生产、储存、输送和使用等多个环节。在医用气体系统工程设计过程中合理选择气体源供应的方式，正确选择管道系统路线、管材和管径，选择适当的终端设备（如流量计、调压阀、吸入器等终端设备）至关重要。医用气体在临床治疗、手术麻醉、急救等方面具有重要作用，因此良好的医用气体系统工程可以提高医疗服务质量和安全性。医院各个医用气体系统的布置可参考图5所示。
5.1 医用气体管道安装
5.1.1 管路要求
在医院的各建筑中敷设各种医疗气体管道时必须遵守独立原则。对于诸如急救室、手术区、重症监护病房（ICU）及产房等重要医疗场所应当依据这些区域的具体规模、床位数量及其空间布局特征，从供气源头单独引出两路供气管线，以此构建起“日常单线供气、紧急情况双线联动”的主备切换模式。此外高压氧治疗舱的氧气供给系统也应拥有独立设置的供气线路、汽化器和减压设施[7]。
建筑物内的医用气体管道需统一敷设在专用管道井内，严禁与易燃或腐蚀性的气体、液体、蒸汽管道、电气线路及空调风管等共用管井 [14]。位于管井内的医用真空立管在其最低点必须设置小型污物收集器和排污阀门，以确保能够将吸入管内的污染物有效地排出至指定区域。同时宜采用地下埋设的方式敷设室外医疗气体管线。具体的沟槽施工规范及与建筑物和其他地下设施之间所需保持的最小安全距离应当遵循《氧气站设计规范》（GB 50030-2013）的相关规定。
5.1.2 管材要求
由于医用气体直接作用于患者，其管道的洁净度需满足标准。根据国际标准《医用气体管道系统第1部分：压缩医用气体和真空管道系统》（ISO7396-1）中的规定，所有医用气体管道（含真空管道）应优先选用铜材质。国家标准《医用气体工程技术规范》（GB50751-2012）规定，设计真空压力≥27kPa的管道系统应采用无缝铜管或不锈钢管，仅当真空压力<27kPa时可选用其他管材。考虑到铜材具备优良的焊接性能、良好的抗微生物侵蚀能力、施工便捷等综合优势，在实际工程项目中建议将无缝铜管作为首选材料用于医用气体的传输[15]。
5.2 医用气源站
5.2.1 医用空气站
空气压缩机及其附属设备的安装与调试应严格遵循设备厂家提供的技术说明与安装手册，并符合《医用气体工程技术规范》（GB50751）第五章的相关规定。压缩空气站内所有气体连接管道均需脱脂处理，以满足医用气体管材的洁净度标准。压缩空气站内管道应分段吹扫洁净后方可与各附属设备连接[16-17]。压缩空气站应配置独立的配电柜并接入电网。站内管道应根据《医用气体工程技术规范》（GB50751）进行接地，接地电阻应小于10Ω[18]。
5.2.2 医用真空站
医用真空系统的安装应按照设备厂商提供的说明及安装要求，并遵循《医用气体工程技术规范》GB50751规定。真空泵安装的纵向水平偏差需控制在0.1/1000内，横向水平偏差不超过0.2/1000。液环式真空泵在安装前应注水清洗泵腔，直至放水孔排出清洁水方可停止。同时需检查真空管路及阀门附件，确保管路通径符合设计要求。真空泵排气管道应尽可能缩短长度并保持直线敷设，且管道口径不得出现局部缩小。真空电磁阀安装前应先通电试验，并在运动部位涂润滑防锈油膏。医用真空站应设有独立的配电柜与电网连接。
5.2.3 医用液氧站
立式医用液氧贮罐的罐体倾斜度应小1/1000，必须采用地脚螺栓进行机械锚固，禁止使用焊接方式固定。储罐与汽化器、输液管道之间的法兰连接必须使用设备制造商提供的专用低温密封垫片，连接螺栓应选用铜质或奥氏体不锈钢材质，并按照“常温预紧、低温复紧”的工艺要求进行操作。储罐周边7m半径范围内的所有电气线路都必须采取严格的防护措施，必须设置金属套管保护，严禁出现任何裸露导线，以确保系统运行安全。医用液氧贮罐站应按《建筑物防雷设计规范》（GB50057）的规定采取防雷接地装置[19]。
5.3 医用气体工程系统的验收
医用气体工程竣工完成后必须执行严格的质量验收程序。验收工作需覆盖系统的所有组成部分，包括供气设备、输送管道、连接部件以及隐蔽工程，重点核查以下内容：设备安装的稳固性、管道连接的准确性、系统运行的稳定性以及各类标识的规范性。具体检测项目主要包括但不限于：气密性测试（检查系统泄漏情况）、空气质量分析（检测气体纯度）、设备功能性验证（含启停试验）、压力调节性能评估、减压装置测试、阀门操控性检验、报警系统响应测试，以及管道清洁度和颗粒物检测等。上述系列检测程序是确保医用气体系统安全可靠运行的必要技术保障[20]。
根据《医用气体工程技术规范》（GB50751-2012）的规定，除施工方自检外，还应增加具备相关资质的第三方检测机构开展质量检测，以确保医用气体的质量符合标准要求。在第三方检测合格后院方应联合建设方监理、设计单位及专业施工单位， 组织院内基建、护理、医疗设备、院感、工程等部门，对医用气体设备、输送管路、控制阀门、使用终端、安全报警装置及气源进出口等关键部位开展专项验收工作。在所有验收项目符合相关标准规范要求后，设备才可获准投入临床使用。最后，医院需要通过引入智能化管理系统，更能够提高气体利用效率，减少运营成本，并确保患者治疗的安全性和准确性[21]。
6结语
医用气体系统作为现代医疗体系的重要支撑，不仅在日常诊疗中扮演着关键角色，更在紧急医疗救援、手术室及重症监护等多个领域发挥着至关重要的作用。其安全性与可靠性直接影响临床诊疗质量和患者安全。本文通过梳理国内外医用气体的发展脉络，系统分析了五类常用医用气体的功能特性、核心供气系统的组成部分，及从管道安装验收的基本流程规范。随着医疗系统不断与计算机网络相结合，智能化技术已经逐渐成为其不可或缺的一部分，特别是在医用气体管理领域，数据安全和系统维护面临的挑战仍需关注。展望未来，随着物联网及人工智能技术的高速发展，医用气体管理系统将实现更高水平的智能化和自动化运行，从而显著提高医疗服务的质量和效率。
