医用中心供氧系统的发展和应用

随着制氧技术的不断发展，医用氧气从最初的工业氧到后来的液氧再到目前的变压吸附(PSA)制氧，供氧方式也从单瓶直接供氧发展到集中供氧系统，目前集中供氧系统和中心吸引系统、压缩空气系统已经成为现代化医院临床必备的三种医用气体供应系统。
 氧是人体代谢活动的关键物质，是人体生命运动的第一需要，氧气的补给可以改善人体的生理、生化内环境、促进代谢过程的良性循环，从而达到治疗疾病、缓解症状、促进康复和预防病变、增进健康的目的。因此，氧气在医疗领域尤其是在危重病人和意外伤害者的急救方面起着重要的作用，输氧成为医疗机构的必备条件之一。
 医院供氧系统的发展历程
 1、单瓶直接供氧。
 单瓶直接供氧是传统的医院供氧方式，并且这种方式曾一直供应的是工业氧气。由于工业氧气中常含有有害气体，并且钢瓶内壁会发生锈蚀，致使氧气中带有使人恶心的嗅味，临床使用时会造成患者咳嗽，加重呼吸系统病状。因此，为了保证人民的身体健康，我国在1988年4月颁布了GB8982─88《医用氧》标准、GB8986─88《医用及航空呼吸用氧气的检验方法》标准，规定从1988年12月1日起开始在全国实施，并在1998年发布了新的GB8982-1998《医用氧》标准以取代旧标准。
 2、集中供氧。
 供氧又称中心供氧，是国际上广泛使用的现代化供氧方式。我国自1983年研制出第一套中心供氧系统以来，已经在大中城市得到广泛的推广应用，目前稍具规模的医院都已采用中心供氧系统，并且，由集中供氧系统、中心吸引系统和压缩空气系统组成的医用供气系统成为医院新建和改建病房楼必建的项目和医院上等级必备的项目。
 集中供氧技术可改善医院的医疗水平，使患者能够得到及时抢救或治疗，从而使许多人的生命得到挽救。同时，由于集中供氧技术的设备比较集中，有利于医院的现代化管理。
 具体优点表现在以下几个方面：
 1）集中供氧管路压力较低，并有多级安全装置，故此更加安全可靠。
 2）集中供氧毋需将氧气瓶搬运到病房，使得储运更加简便。
 3）集中供氧系统的供氧能力强、容量大、压力稳定，可做到大流量连续供氧。
 4）集中供氧的吸氧终端直接安装在手术室内、急救室内和各病区的病房内，使吸氧变得简单易行、安全可靠。
 5）集中供氧可以显著提高氧气的利用率，降低氧气管理人员的数量，从而提高了经济效益。
 医院中心供氧系统
医院中心供氧系统由氧源、输氧管道、阀和设备带终端几部分组成。目前，国内外普遍采用汇流排、液氧和变压吸附(PSA)制氧机作为供氧系统的氧源。
 1、汇流排。
 汇流排供氧系统主要由两组高压氧气瓶（一组供气，一组备用）、汇流排、一套自动/手动控制装置、声光报警器、减压、稳压装置、管道及附件组成。当供氧气将耗尽时，汇流排能自动切换备用排供氧。控制装置装有压力表、监测控制单元、报警系统及指示灯显示操作情况并提醒用户更换已耗尽的氧气瓶。如自动控制装置发生障碍时，备用减压、稳压装置将投入运行，以确保供氧压力稳定。
2、液氧。
以液氧作为氧源的气源系统主要由液氧贮罐、汽化器、减压装置及报警装置等组成。利用液氧罐内、外压差使液氧从运输车液氧罐加入到集中供氧系统的液氧贮罐。液氧贮罐为高压保温夹层，以确保液态所需低温。液氧流经汽化器温度急剧上升，使得液氧汽化，高压的汽化氧气经减压装置减压、稳压后送出。一个系统中一般有两个液氧罐，一个供氧，一个备用；也可液氧贮罐与汇流排联合使用，液氧罐供气、汇流排备用。
3、医用PSA制氧机供氧。
医用PSA制氧机供氧系统主要由空压冷干机、过滤器、制氧主机、氧气贮罐、管道及附件等组成，如需向氧气瓶充氧时，可以设置氧压机和充氧台。PSA制氧机利用变压吸附制氧技术获得纯度为≥90%，符合医用氧标准的氧气。变压吸附制氧技术是利用沸石分子筛对氧、氮的选择性吸附及吸附容量随吸附压力增加而增加、随吸附压力减小而下降的特性，在加压条件下吸附氮气，富集氧气；降压条件下解吸所吸附的氮气，同时实现分子筛的再生。如此往复循环，实现氧、氮分离，制取氧气。
采用医用PSA制氧机供氧可以单机配置也可以双机配置。单机配置时，用一套制氧设备，氧气瓶汇流排作为备用。用氧高峰时，氧气瓶通过汇流排补充缺量，既经济实惠，又安全可靠。双机配置时，配置两套制氧设备，便于停车维修保养，有备用氧气汇流排作保证，更加安全实用。
 三种氧源的比较分析
 1、简便性比较。
 汇流排供氧需要不断定期购买医用瓶氧，运输、搬运、管理复杂，钢瓶需要定期检修。
 液氧与汇流排相比有很大的改进，具有运输量大，运输效率高，辅助时间少，氧气成本低等优点。一个3.65m3的液氧贮槽，装满液氧完全气化可得3000m3氧气，需要500个钢瓶，仅钢瓶自重就约30t。液氧贮罐每月灌充1～2次即可，但灌充时操作要求非常高，并且操作人员需持证上岗，每天检测输出压力，并定期对设备进行检修，用氧程序比较繁琐。
 医用PSA制氧机实现了就地制氧，建立自己的独立制氧站，无需氧气输运，不受第二氧源的限制；并且设备实现自动运行，无须经常调校，操作安全、简捷、方便；无需其他辅助设备，合格的医用氧气可直接进入管道系统；使医院的管理更科学性、现代化。
 2、安全性比较。
 汇流排供氧使用的氧气钢瓶内氧气压力较高，一般为15MPa（150个大气压），遇强烈震动与碰撞，有潜在爆炸危险；氧气瓶内氧气的质量与纯度对用户非受控状态。
 液态氧是最需要注意安全的，液氧贮罐里存储着大量的液态氧气，液氧的温度极低（-183℃），氧气又是强助燃气，一旦泄漏后果不堪设想，因此液氧系统需要定期强检，如果液氧罐上的防爆片爆破或排气阀起跳排气，说明液氧罐的夹层真空性被破坏，应当检修后重新抽真空。人员密集的医院放置液氧罐比较危险，在液氧运输、分装时易泄漏，即使遇到少量油脂也可能发生火灾，存在安全隐患。
 医用PSA制氧机在常温低压（20℃～40℃，6～8个大气压）下工作，不存在原理方面的不安全因素，是三种供氧方式中最为安全的。制氧机一般配有后备汇流排氧气源，保证在停电、停机或氧气用量某段时间突然增大超过制氧机额定产氧量时氧气的供应。
 3、经济性比较。
 汇流排系统使用氧气钢瓶，而各医院一般均有，只要进行气瓶处理后组合即可，从而节省了初投资的费用。但是，医用瓶氧价格较高，地区差异较大，平均每瓶医用氧气20-38元，单位氧气成本约5.5元/Nm3，并且当气瓶组压力下降后，氧气钢瓶内将有一部分氧气不能利用，浪费较多，因此长期使用时其经济性较差。
 与汇流排相比，使用液氧初投资较高，一个液氧贮罐要十几万元，一台液氧槽车需几十万元。但是，液氧价格便宜，运输费用较低，仅考虑氧气费和运输费，成本在3.2元/Nm3左右，一般一年可收回成本。同时，这种供氧方式也需要专人日常管理。
 采用医用PSA制氧机供氧，初投资最高。除初投资外，设备正常运转后，仅耗费维护设备运行的电能，单位制氧成本低，通常约为1.2元/Nm3，一般一到两年即可收回投资。设备采用PLC控制，可实现智能化控制，无需专人操作，日常维护、维修量极少，人力成本低，系统的使用寿命很长，一般超过10万小时，相当于10～15年。
 4、供氧方式的选择。
 由于汇流排供氧初投资最少，故此，对于一些中小型医院，由于其接待病员能力较小，资金短缺，采用汇流排供氧是最切合实际、最经济的方法。而从长期运行的经济性来看医用PSA制氧机是最经济的供氧方式，并且系统安全系数大，可以实现无人操作、现代化管理，是现代医院的最佳选择，因此，目前，大型医院宜选用医用PSA制氧机供氧。同时，由于PSA制氧机供氧不需要第二氧源，仅需电能就可以正常供氧，故此，对于一些偏远的地区、交通不便利的地区也宜选用医用PSA制氧机供氧。
 5、系统管道与终端。
 氧气由氧气站输送到各楼层（病房、手术室、抢救中心、门诊等），经二级稳压后的氧气输出压力为0.1～0.4MPa（可调），氧气管道周围的环境温度不应超过70℃，严禁明火及油污靠近管道或阀门。氧气输送管道可用紫铜管，也可用不锈钢管，前者较为经济，是国家标准规定的首选材料（GB1527）。
 氧气管进入病室后，即与终端板连接（也叫治疗带），终端板是各种导线的导槽，又是各种管线终端部件的组装体。导氧管终端的开关阀件，叫“快速密封插头”或叫氧头，其功能是把氧气湿化器插入时，即有氧气进入湿化器供氧。把插座拔出时，随即自动封闭。系统终端的形式有盒式、组合式、移动式、箱式、吊塔等。其中盒式终端、组合式终端用在病房，移动式终端、箱式终端、吊塔一般用在手术室。
 6、监测计量系统。
 监测计量系统是多极（三级）控制的计算机通信监测网，该系统主要由系统计算机、中心监测机、终端监测机组成。系统计算机是一台装有集中监测系统软件的高可靠性计算机，它联络中心监测机；中心监测机负责收发处理监测数据；终端监测机负责氧气终端的监测与计量。氧气集中监测计量系统可有效解决病区氧气实时监控和对病区氧气用量进行集中计量。