变压吸附制氧在医院用氧中的应用.docx

变压吸附制氧在医院用氧中的应用刘学麾我国在过去长期使用高压氧瓶作为医用制氧源，而一些大中城市中的大医院则用液氧为氧气源。但是这两种氧气源都存在不安全、繁重、成本高等缺点，给医院在使用过程中带来了很多麻烦。高压钢瓶氧需要不定期地进行采购，在采购过程中，运输、搬运等环节非常繁重。对使用的钢瓶，需要定期进行检测和更换配件，以防钢瓶和配件出现问题而造成爆炸事故发生。由于瓶装氧在供氧过程中需要进行换瓶工作，因此常出现间断供氧问题。瓶装氧在使用过程中，随着氧气量的减少，供氧压力会发生变化，所以此类氧气压力不稳定。瓶装氧的冲装压力在1315mpa之间，如果遇到强震或碰撞，就有爆炸的危险，很不安全。由于用户对瓶装氧的氧质量、数量和纯度处于非控制状态，因此无法保证氧气质量是否达标。瓶装医用氧的价格较高，根据不同地区和供氧站的距离不同，其价格也有所不同，大约在46元/m3。瓶装氧虽然出现上述问题，但一些医院由于远离制氧厂，所以时刻受氧气供应不稳定的威胁。也有些医院将液态氧改为医用氧气源，而液氧在使用过程中也存在诸多不便。液态氧每月至少要灌装12次，在灌装时操作要求非常严格，需对操作人员严格培训，持证上岗。一旦出现事故，轻者伤人（冻伤比烧伤严重得多），重者引起火灾。液态氧的蒸发较为严重，因此需要每天检测储液氧罐的输出压力，并要定期对液氧设备进行检修。由于对液氧的储存有严格的要求，所以必须保证储存的安全距离。另外，液氧在运输分装时容易泄漏，而且容易发生火灾。这对人员密集的医院来说非常困难，也是非常危险的。液氧的供应在一般地方是很难采购到的，价格也比较高，不同地区的价格也有所不同，一般在34元/m3。由于上述两种医用氧气源都存在不安全、费力、成本高等缺点，所以有很多科学家都想找出一种安全、省力、经济的新型氧气源来代替以上两种医用氧源。随着技术的发展，美国科学家首先采用PSA变压吸附制氧技术研发出了新的医用氧源。变压吸附技术是20世纪60年代由美国联合碳化合物公司实现工业化以后，很快在很多领域应用的一种制氧技术，这种技术也被应用在医疗领域中，并成为医用氧的最新氧源。变压吸附制氧是以空气为原料，采用变压吸附技术，利用沸石分子筛在加压状态下对氮气吸附容量减少的特性，形成加压吸附、减压解吸的循环过程，实现空气中氧、氮的分离来制取氧。变压吸附制氧是物理吸附过程，因此非常安全，无环境污染。变压吸附制氧与高压钢瓶氧、液氧相比，有如下几个特点：1.变压吸附制备医用氧，可以根据不同规模的医院选择不同规格的变压吸附制氧设备。完全可以满足医院用氧的需要。2.变压吸附制备医用氧，可以生产出903%的氧气纯度，完全符合国家规定的医用氧标准。3.变压吸附制氧设备简单，主要由空气压缩机、空气净化系统、吸附塔及电控部分组成。4.变压吸附制氧设备维修量少。由于变压吸附制氧设备简单、故障率低、维修方便，所以设备的运行费用与维修费用仅是钢瓶与液氧的1/81/10 左右。5.变压吸附制氧设备实现了全自动运行，无需经常调校，开关机简捷、方便，无需其他辅助设备。合格的医用氧可以直接进入管道系统，为医院的科学管理提供方便。6.变压吸附制氧氧气的输出压力根据需要可以调节，质量和纯度稳定，并处于用户的可控状态。7.变压吸附制氧设备寿命长。变压吸附制氧设备的动力源是螺杆式空压机，正常情况下可以使用15年以上。而沸石分子筛在制氧过程中是一种物理吸附，属于半永久性物资。在正常情况下使用寿命可以达到10年以上，全机寿命在10年以上。8.变压吸附制氧成本低，每立方米氧气的价格仅为0.6元左右，相当于高压钢瓶氧的1/51/6，是液氧的1/41/5，每年可为医院节省大量医用氧费用。9. 变压吸附制氧设备只要有电就可以就地产氧，无需像高压钢瓶氧和液氧那样需要运输、搬运、换气等繁琐环节。10. 变压吸附制氧设备开机10分钟后，就可以得到合格的医用氧。通过对上述3种医用氧气源的比较，不难看出变压吸附制氧是医用氧气源最理想的供氧技术。该技术在一些发达国家医院已得到广泛应用，而我国一些发达地区的医院近年来也在应用，而且发展很快。有些厂家的产品从配件到整机和自动化程度很高，价格也比国外同类产品便宜，是可以信赖的。同时，我们也应该看到，尽管目前国内的变压吸附制氧机生产厂家很多，但其生产技术水平参差不齐，一些厂家缺乏技术和经验，产品质量不敢保证。而这些生产处于劣势的厂家，为赢得用户他们往往会打价格战，所以用户在选择医用氧气源时，一定要擦亮眼睛。变压吸附制氧设备，目前在国内已形成了一定的市场，并有迅速发展的趋势。它不仅是城市医院医用氧的优异选择，同时也为农村地区的医疗卫生机构带来了福音。摘要 本文分析目前医院常用的高压钢瓶氧、液态氧两种医用氧气源存在的问题及缺点，介绍一种新的制氧技术，即变压吸附制氧方法（PSA）可解决医院传统供氧方法中存在的问题。医用变压吸附制氧设备的应用要求一、医院供氧方式的选择现代医院供氧基本采取集中供氧，氧气瓶直接进病房或手术室的方式逐渐被淘汰。集中供氧基本可分为如下三种方式：由瓶氧经氧气汇流排减压集中供氧；由液氧贮槽经液氧汽化器汽化、减压、稳定后集中供氧；由变压吸附制氧设备生产医用氧气，连续供氧。早期的集中供氧基本上都采用第一种方式。上世纪80年代后期随着大型制氧机的增多以及国内外各种资本投资兴建大量的专业气体供应站，液氧汽化供氧也逐渐成为氧源丰富地区医院一种重要的供氧方式。中国变压吸附网了解，上世纪90 年代以来，随着变压吸附技术的成熟，相比钢瓶汇流排集中供氧的和液氧汽化集中供氧，这种医院自己拥有制氧设备且经济、方便、安全、可靠的供氧方式马上受到医院的青睐，成为大中型医院的首选，而迅速普及。在一些边缘省份，氧源比较远，运输不便的医院也最适合选择变压吸附制氧设备供氧的方式。因为这种供氧方式只要有电能生产出合格的医用氧气，节省大量的人力、物力、财力。关于以上三种医用氧的供氧方式的优缺点，有不少文章已经作了比较总结，这里不在赘述。无论西方发达国家还是我国，医院选择医用变儿吸附制氧设备供氧已是大势所趋。二、制氧站的要求及有关注意事项1、制氧站的要求医用变压吸附制氧设备的空气或氧气压力均属于低压范围，氧气是助然气体，不是氢气等易燃气体，国家或行业没有对医用变压吸附制氧设备做氧源的制氧站作出专门的规定，也没有相应的规范，医院可以因地制宜，制氧站安排在地上或地下室都可以。但因为氧气毕竟是助然气体，也有一定的压力，制氧站必须采取必要的安全措施。2、安全事项1、制氧设备是医院的重要设备，制氧站内除工作人员外，严禁其他人随意进入室内。2、严禁在制氧站界区内吸烟和用火，容器或管道维修需要用火时，必须采取安全措施，并经医院安技部门检查同意后方可施工。3、制氧站界区内应保持整洁，不准堆放易燃易爆物品，人行通道上不准堆放物品，确保道路畅通。4、操作人员在上岗前必须经过安全教育和操作方法的学习和实习，独立掌握制氧设备操作方法方可上岗工作。5、操作人员在上岗必须着装整齐，严禁携带易燃易爆物品进入制氧站，严格按照使用说明书的规定进行操作。6、制氧站大门入口处和制氧站内醒目处，必须标志“严禁烟火”、“注意安全”等警告牌和安全标志以示警。7、制氧站内应至少配备四个以上“1121”或“1301”小型干粉灭火器。8、制氧站设接地防雷装置一组，接地极埋地深度和接地电阻的要求按照有关规定进行。9、制氧设备使用的压力表应每年校验一次，合格后打上铅封。10、设备在卸压之前，不得进行任何与压力有关的维修工作。卸压时应注意安全。11、应每两周检查设备管路和管件的气密性，发现漏气应及时检修，合格后方能开车。12、制氧站灌充间的照明、通风设施建议采用本质安全型电路。13、每套设备出厂前均调试合格，并附有合格证，但并不能完全预防运输及装卸过程中发生的损害，故首次开机前应他细检查系统的各个方面，以防故障发生。14、制氧设备使用的原料为空气，应保持制氧站围空气不受污染。3、使用安装技术条件1、制氧站室内应保证通风良好。空压机进气应保证干净、无污染，室内温度应保持在538。2、配电箱所配电源为三相动力电源（三相四线，另加一根地线），380V、50HZ，功率不于制氧设备所需的容量。3、排污口排放的污染物应排出室外，以免污染现场。4、制氧设备的安装要求（经如设备的布置）参见平面布置图等文件资料。5、设备放置的地面平整即可，无特殊要求。4、储运贮存条件1、制氧设备在运输过程中应防倒置、防碰撞、防雨淋、防剧烈震动。2、包装后的制氧设备应储存在相对湿度不超过80%、无腐蚀性气体和通风良好的室内。三、医院用氧的特点在医院，氧气是人命关天的大事，麻醉机、呼吸机、ICU 病房、高压氧舱、急救室、普通病房等很有可能24 小时在不停地用氧气抢救或治疗病人，这就是要求中心供氧系统源源不断地供应压力、流量、纯度合格的医用氧气。1、麻醉机、呼吸机和ICU 病房用氧的特点ICU 病房就是重症监护室，实际上也是呼吸机的用氧。麻醉机、呼吸机用氧基本有以下向个特点：1、1 供氧时间麻醉机和呼吸机用来做手术或抢救危重病人，ICU 病房用的呼吸机则可能用呼吸机来维持病人的生命，所以必须保证时时刻刻连续供氧，一刻也不停能。1、2 供氧压力现在国产或进口的麻醉机、呼吸机的用氧压力大多都在表压0.4MPa 以内。氧气报警压力低于0.3MPa0.4MPa(各厂家产品略有差异）就报警。为保证其正常使用压力，一般制氧设备氧气输出压力应不低于0.45MPa。1、3 供氧流量一般，麻醉机的正常供气流量为010L/min，快速供气流量为3575L/min。通常情况下氧气和笑气的流量比例是1：3，也就是说一台麻醉机的正常氧气流量为03L/min，快速供氧流量约为15L/min。ICU 病房、急救室、手术室用的呼吸机用氧的自主流量约为10L/min。实际上，麻醉机和呼吸机等医疗器械的用氧流量和用氧压力密切相关。尤其瞬时用氧量较大的时候，如果氧气总流量不足，则中心供氧系统的氧气压力就会下降，甚至低于用氧医疗器械的下限报警压力，影响用氧医疗器械的使用。2、高压氧舱的用氧特点高压氧有以下向方面的特点：1.高压氧可增加血及组织中的物理溶解氧，由此高压氧下可实现无血生命，即将动物体内红细胞去掉，在高压氧下，动物的生命平稳。2.高压氧可增加氧的穿透力，由此可治疗因为血管阻塞、血管痉挛，或细胞水肿所致的局部组织细胞缺氧。3.高压氧可增加组织中氧的储备，可使机体对缺氧的耐受力提高，从而可使机体渡过危险期赢得时间，高压氧下可在无体外循环下做心脏手术。4.高压氧可杀灭压氧菌，对气性坏疽有很好的治疗效果。5.高压氧可压缩体内禁锢的气体，对治疗刺激性毒气中毒时的气泡阻塞呼吸道、治疗减压病、肠胀气、肠气囊肿病有独特的效果。但用常压氧治疗就达不到以上这些医疗效果，因而现在不少医院都配备了高压氧舱。据全国高压氧医学学术委员会统计：1982年6月，全国仅有氧舱116个，到1991 年5 月，已有各种类型的氧舱880 多个。中国变压吸附网了解到目前为止，估计全国拥有的氧舱数量约千余座。高压氧舱的用氧特点是瞬时用氧量大，氧气压力高。一般来讲，进入氧舱的氧气压力不低于0.55MPa，吸氧比较舒服，不费力。氧气压力低于0.5MPa，吸氧就有一些吃力，感觉不好。通常要求氧气压力不低于0.55MPa为宜。有一些高压氧舱不用带吸氧面罩，氧气压力可以低一些，通常氧气压力0.4MPa即可。高压氧舱的用氧流量通常不低于每人每分钟10L，具体要看医院拥有多少台高压氧舱，分别是几人舱的。据此计算出高压氧舱的最大用氧量。同样，高压氧舱的用氧流量和用氧压力也是密切相关的。如果氧气流量不够，氧气压力也会下降。3、普通病房的用氧特点普通病房用氧是指病人在常压状态下吸氧。常压氧可以增加血液中的血氧饱和度。当病人因为心脏、肺或中枢神经系统等原因所致呼吸困难，导致血氧饱和度异常时，通常进行常压氧治疗效果明显。中国变压吸附网认为国家医药标准YY/T 0187-94“医用中心供氧系统通用技术条件”中规定一般病房病人吸氧，病房终端氧气压力不低于0.2MPa。也就是说，氧气压力大于0.2MPa 即可，压力比较容易达到。普通病房的用氧量，一般来讲每个吸氧终端的氧气流量为3L/min5L/min即可，由于普通病房的数量较多，用氧量一般较大。通过分析麻醉机和呼吸机等医疗器械、高压氧舱以及普通病房的用氧特点，在配置制氧设备的时候，产品氧气的流量和压力如何选择，应根据医院拥有用氧医疗器械、高压氧舱和普通吸氧终端的具体情况和近期的发展情况。包括中心供氧系统氧气管道的管径等都要综合考虑。确保医院放心、安全用氧。本系统由PSA变压吸附制氧机，纯度监控，氧气精化，贮气，配气等部分组成。特点：启动速度快，5min即可正常供气，原料来源于空气，制氧成本低约1Kwh/m3。根据病区用气量自动调节负荷，自动调节氧气纯度，自动启动备用机或开启备用贮气系统，自动诊断系统故障，运行数据自动记录。主要技术参数：供氧量：0.5-800Nm3/h 供氧纯度：93%3%供氧压力：0.05-0.5Mpa(可加配增压储气系统)氧气含尘量：0.1m 氧气露点：-60成品气组份：氧气：93% 氮气：2.5%氩气：约4.5% 二氧化碳：10ppm根据医院现用氧量来选择设备型号规格：一、医院采用钢瓶集中供氧量根据医院目前实际用氧瓶数，来换算每小时需制氧量，选择设备型号。M（瓶/月6.0(m3/瓶)24(小时)每小时需制氧量二、医院采用液氧集中供氧量根据医院目前每月用液氧数量，换算每小时需制氧量，来选择设备型号。K（公斤/月）0.75(m3/公斤)30(天)24(小时)每小时需制氧量三、新置添装医用PSA供氧设备根据医院所需床位进行造型，例如需医院床位数为350床，利用以下公式换算出所需设备流量型号：其中L=所需供氧流量 C=床位数 Y=70（每1m3 /h约供氧床数）L=CY350（床供数）70（每1m3 /h约供氧床数）=51m3 /h（所需供氧流量）JY/ZMS-Y 医院供氧系统型号规格表规格型号氧气氮量 Nm3/h装机功率 Kw适用氧范围(瓶/月)输出压力(Mpa)JY/ZMS-Y-2l232400.05-0.50JY/ZMS-Y-4l22322402JY/ZMS-Y-4l45.5480JY/ZMS-Y-8l425.524802JY/ZMS-Y-6l67.5720JY/ZMS-Y-12l627.527202JY/ZMS-Y-8l811960JY/ZMS-Y-16l821129602JY/ZMS-Y-13l13151560JY/ZMS-Y-26Y/ZMS-Y-18l18222160JY/ZMS-Y-36Y/ZMS-Y-22l22302640JY/ZMS-Y-44l22230226402JY/ZMS-Y-32l32373840JY/ZMS-Y-64l32237238402JY/ZMS-Y-38l38454560JY/ZMS-Y-72l38245245602JY/ZMS-Y-45l45555400JY/ZMS-Y-90l45255254002必康美德：细微之处，呵护生命科讯网信息中心 san编辑2007年08月02日一般吸附式干燥机的连续再生将消耗总流量的15%配备再生节能控制装置的干燥机根据用气量按比例再生，不用气时不再生，能够将再生气体需求量减少15%细微之处，呵护生命必康美德助力中国医院推行医用压缩气体的规范化和标准化在医院使用的形形色色的药品之中，医用气体也许算是最特殊的一种药品了。通常医用气体有两种制造方式，一种是在医院以外的场所进行生产和灌装，通过特殊容器进行储存后送入医院使用，而由于大多数医院在操作中所需要的压缩空气数量巨大，在医院中使用压缩机组进行现场制造是最经济而切实可行的供气方法。这种在医院里进行现场制造和操作的医用气体，如医用压缩空气,是唯一在医院中生产的药品。下面就以医用压缩空气为例来说明其在医院应用中的重要性。医用压缩空气广泛应用于各种病患的呼吸，对患者的治疗和康复具有非常重要的作用。有些患者对氧气的毒性非常敏感；有些患者的呼吸系统受到损伤变得十分脆弱，非常依赖纯净的，具有精确浓缩度的医用气体；还有一些患者，包括刚出生的婴儿和患有成人呼吸窘迫综合症的病人，他们需要的则是运作稳定，高质量的空气供应系统。而作为药品的同时，医用气体还可作为一种医用工具，广泛运用于手术室和牙科诊所。另外，医用气体还能够作为麻醉气体使用，取代通常所用的一氧化二氮（笑气），以避免过浓的氧气成份对患者造成不良影响。医疗气体作为唯一由医院制造的，有着严格质量要求的“ 药品”，在制造和使用上必须严格遵从美国和欧洲药典要求。在欧洲，医用气体的物理及化学成分、污染物的最高含量及对气体的管理、储存方式都在欧洲药典及医药法中作了规定。药典还特别规定了医用产品制造商必须获得制造及销售授权许可证。这些证书不仅在产品制造工艺上有着严格的质量控制要求，并且要求对其在病人使用中的安全、功效及品质进行临床验证。世界上现有三大医用气体标准：美国NFPA99，英国HTM2022和国际ISO标准。而由于种种原因，中国至今未能制定出医院现场制造的医用气体的生产和使用标准。 “这一空白直接导致的后果就是许多医院都采用工业用空气压缩机系统来取代专业的医疗级别的空气压缩机组”，全球最大的专业医用气体设备制造厂商必康美德的技术经理马琪伟介绍道：“无论NFPA，还是HTM 或者欧洲药典，对医用压缩气体含油量都有着严格的规定，如欧洲药典规定必须 0.1mg/m，而NFPA明确规定应采用无油压缩机，而普通工业用空压机相对医疗用空压机组的最大区别就是压缩空气中含油量偏高。压缩空气中的油份无论对病人，对设备，还是对医院的安全都是一个不可忽视的隐患。”由于医用气体大多数是与氧气共同使用，氧气加上油分就增加了火灾的可能性，而含有油份的压缩空气进入病人体内后能直接对病人造成伤害（如碳氢化合物引起的肺炎），另外，油还可能堵塞昂贵的呼吸机或麻醉设备，造成维修费用和设备故障率的提高。同时，油份的长期存在也人为增加了系统运行的成本（如油的更换，废油的处理，及过滤器及干燥剂更换频率的增加等等）。“除了油份外，压缩空气中的水分也是所有医疗气体系统共同面临的问题，”马琪伟介绍：“医院需要干燥的压缩空气，来抑制细菌的生存及繁殖，防止低温下凝结成液态水，防止零度以下时结冰堵塞管道等等，而如果空气中含水过高，液态水进入麻醉机或呼吸机后会损坏设备，同时设备管道内潮湿度高还会造成管道氧化。因而监控并阻止水的进入，防止水分积聚也是所有标准中都有明确规定的。”现在一般医院采用的大多都是工业用的冷干机，只能产生+3C左右的压力露点，而NFPA规定的医用空气所需的露点温度在任何状态下必须在0C以下，而英国HTM更为严格，规定-46C，所以就需要采用为医用气体专门设计的吸附式干燥机，而不是在医用空气机组上简单的装上工业干燥机。以必康美德的“生命线”医用空气干燥机为例，所有的“生命线”吸附式干燥机都能持续地提供低于-12C露点的医用空气（用气量较低时露点可达到-60 to -80C），而且比冷干机要多吸收50%的水分，从而彻底消除了水和露点报警的问题。 另外，“生命线”干燥机配备了再生节能控制装置，根据用气量按比例再生，不用气时不再生，能够将再生气体需求量减少15%，从而有效解决了一般吸附式干燥机因需要连续再生，增加空压机负担的问题。（见图一及二）此外，由于医院用气量在一天或一段时间内是不断变化的，因而在对系统的控制上，为确保任何状况下都能连续供气并确保足够流量，通常采用多级机组，且必须带有至少一台备用机。根据当时用气量的大小，控制系统决定压缩机运行台数。同时控制系统还必须确保每台压缩机的运行时间的平衡（包括备用压缩机）。必康美德在系统设计上有着非常丰富的经验，只要医院给出用气的要求，如床位数，手术室及ICU数量等，便能精确计算出用气体流量并给用户推荐合适的医用气体产品。从而避免了选型太小而造成系统流量不足，或选型过大而造成浪费等国内常见的令人头疼的问题。同时，必康美德还可根据医院建筑设计图纸提供完整的符合NPFA