醫(yī)院用集中供氧系統(tǒng)的發(fā)展和應用

1、醫(yī)院用集中供氧系統(tǒng)地發(fā)展和應用隨著制氧技術地不斷發(fā)展，醫(yī)用氧氣從最初地工業(yè)氧、后來地液氧發(fā)展到目前 地變壓吸附（PSA制氧,供氧方式也從單瓶直接供氧發(fā)展到集中供氧系統(tǒng)，目前 集中供氧系統(tǒng)和中心吸引系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)已經成為現(xiàn)代化醫(yī)院臨床必備地 三種醫(yī)用氣體供應系統(tǒng). 氧是人體代謝活動地關鍵物質，是人體生命運動地第一需要，氧氣地補給可以 改善人體地生理、生化內環(huán)境、促進代謝過程地良性循環(huán)，從而達到治療疾病、緩解癥狀、促進康復和預防病變、增進健康地目地因此,氧氣在醫(yī)療領域尤其是在危重病人和意外傷害者地急救方面起著重要地作用，輸氧成為醫(yī)療機構地必 備條件之一.醫(yī)院供氧系統(tǒng)地發(fā)展歷程1. 單瓶直接供氧

2、. 單瓶直接供氧是傳統(tǒng)地醫(yī)院供氧方式，并且這種方式曾一直供應地是工業(yè)氧 氣.因為工業(yè)氧氣中常含有有害氣體，并且鋼瓶內壁會發(fā)生銹蝕，致使氧氣中帶有 使人惡心地嗅味，臨床使用時會造成患者咳嗽，加重呼吸系統(tǒng)病狀.因此，為了保證 人民地身體健康，我國在1988年4月頒布了 GB8982-88醫(yī)用氧標準、 GB8986-88醫(yī)用及航空呼吸用氧氣地檢驗方法標準，規(guī)定從1988年12月 1日起開始在全國實施，并在1998年發(fā)布了新地GB8982-1998醫(yī)用氧標準 以取代舊標準.2. 集中供氧. 供氧又稱中心供氧，是國際上廣泛使用地現(xiàn)代化供氧方式我國自1983年研 制出第一套中心供氧系統(tǒng)以來，已經在大中城市

3、得到廣泛地推廣應用，目前稍具 規(guī)模地醫(yī)院都已采用中心供氧系統(tǒng)，并且，由集中供氧系統(tǒng)、中心吸引系統(tǒng)和壓 縮空氣系統(tǒng)組成地醫(yī)用供氣系統(tǒng)成為醫(yī)院新建和改建病房樓必建地項目和醫(yī)院 上等級必備地項目.集中供氧技術可改善醫(yī)院地醫(yī)療水平，使患者能夠得到及時搶救或治療，從而使 許多人地生命得到挽救同時,因為集中供氧技術地設備比較集中，有利于醫(yī)院地 現(xiàn)代化管理. 具體優(yōu)點表現(xiàn)在以下幾個方面.1 ）集中供氧管路壓力較低，并有多級安全裝置，故此更加安全可靠.2）集中供氧毋需將氧氣瓶搬運到病房，使得儲運更加簡便.3）集中供氧系統(tǒng)地供氧能力強、容量大、壓力穩(wěn)定 ，可做到大流量連續(xù)供氧.4）集中供氧地吸氧終端直接安裝在手

4、術室內、急救室內和各病區(qū)地病房內，使吸氧變得簡單易行、安全可靠.5）集中供氧可以顯著提高氧氣地利用率，降低氧氣管理人員地數量，從而提高了 經濟效益.醫(yī)院中心供氧系統(tǒng) 醫(yī)院中心供氧系統(tǒng)由氧源、輸氧管道、閥和設備帶終端幾部分組成 目前，國 內外普遍采用匯流排、液氧和變壓吸附（PSA制氧機作為供氧系統(tǒng)地氧源.1. 匯流排.匯流排供氧系統(tǒng)主要由兩組高壓氧氣瓶 一組供氣,一組備用）、匯流排、一 套自動/手動控制裝置、聲光報警器、減壓、穩(wěn)壓裝置、管道及附件組成當供氧氣將耗盡時,匯流排能自動切換備用排供氧.控制裝置裝有壓力表、監(jiān)測控制單元、報警系統(tǒng)及指示燈顯示操作情況并提醒用戶更換已耗盡地氧氣瓶.如自動控制

5、裝置發(fā)生障礙時，備用減壓、穩(wěn)壓裝置將投入運行，以確保供氧壓力穩(wěn)定.2. 液氧. 以液氧作為氧源地氣源系統(tǒng)主要由液氧貯罐、汽化器、減壓裝置及報警裝置 等組成.利用液氧罐內、外壓差使液氧從運輸車液氧罐加入到集中供氧系統(tǒng)地液 氧貯罐.液氧貯罐為高壓保溫夾層，以確保液態(tài)所需低溫液氧流經汽化器溫度急 劇上升,使得液氧汽化，高壓地汽化氧氣經減壓裝置減壓、穩(wěn)壓后送出一個系統(tǒng) 中一般有兩個液氧罐，一個供氧，一個備用；也可液氧貯罐與匯流排聯(lián)合使用，液 氧罐供氣、匯流排備用.3. 醫(yī)用PSA制氧機供氧. 醫(yī)用PSA制氧機供氧系統(tǒng)主要由空壓冷干機、過濾器、制氧主機、氧氣貯 罐、管道及附件等組成，如需向氧氣瓶充氧時，

6、可以設置氧壓機和充氧臺.PSA制 氧機利用變壓吸附制氧技術獲得純度為 90%符合醫(yī)用氧標準地氧氣變壓吸附 制氧技術是利用沸石分子篩對氧、氮地選擇性吸附及吸附容量隨吸附壓力增加 而增加、隨吸附壓力減小而下降地特性，在加壓條件下吸附氮氣，富集氧氣；降 壓條件下解吸所吸附地氮氣，同時實現(xiàn)分子篩地再生如此往復循環(huán),實現(xiàn)氧、氮 分離,制取氧氣.采用醫(yī)用PSA制氧機供氧可以單機配置也可以雙機配置.單機配置時,用一套 制氧設備,氧氣瓶匯流排作為備用用氧高峰時，氧氣瓶通過匯流排補充缺量，既經 濟實惠，又安全可靠雙機配置時,配置兩套制氧設備，便于停車維修保養(yǎng)，有備用氧 氣匯流排作保證，更加安全實用. 三種氧源地

7、比較分析1. 簡便性比較. 匯流排供氧需要不斷定期購買醫(yī)用瓶氧，運輸、搬運、管理復雜，鋼瓶需要定 期檢修.液氧與匯流排相比有很大地改進，具有運輸量大,運輸效率高,輔助時間少,氧 氣成本低等優(yōu)點一個3.65m3地液氧貯槽，裝滿液氧完全氣化可得3000m3氧 氣，需要500個鋼瓶，僅鋼瓶自重就約30t.液氧貯罐每月灌充12次即可，但灌 充時操作要求非常高，并且操作人員需持證上崗，每天檢測輸出壓力，并定期對設 備進行檢修,用氧程序比較繁瑣. 醫(yī)用PSA制氧機實現(xiàn)了就地制氧，建立自己地獨立制氧站，無需氧氣輸運，不 受第二氧源地限制；并且設備實現(xiàn)自動運行，無須經常調校，操作安全、簡捷、 方便；無需其他輔

8、助設備，合格地醫(yī)用氧氣可直接進入管道系統(tǒng)；使醫(yī)院地管理 更科學性、現(xiàn)代化.2. 安全性比較.匯流排供氧使用地氧氣鋼瓶內氧氣壓力較高，一般為15MPa150個大氣 壓），遇強烈震動與碰撞，有潛在爆炸危險；氧氣瓶內氧氣地質量與純度對用戶 非受控狀態(tài). 液態(tài)氧是最需要注意安全地，液氧貯罐里存儲著大量地液態(tài)氧氣，液氧地溫度 極低-183 C）,氧氣又是強助燃氣，一旦泄漏后果不堪設想，因此液氧系統(tǒng)需要定 期強檢，如果液氧罐上地防爆片爆破或排氣閥起跳排氣，說明液氧罐地夾層真空 性被破壞，應當檢修后重新抽真空.人員密集地醫(yī)院放置液氧罐比較危險，在液氧 運輸、分裝時易泄漏，即使遇到少量油脂也可能發(fā)生火災，存在

9、安全隱患.醫(yī)用PSA制氧機在常溫低壓20 C40 C ,68個大氣壓）下工作，不存在 原理方面地不安全因素，是三種供氧方式中最為安全地制氧機一般配有后備匯 流排氧氣源，保證在停電、停機或氧氣用量某段時間突然增大超過制氧機額定產 氧量時氧氣地供應.3. 經濟性比較. 匯流排系統(tǒng)使用氧氣鋼瓶，而各醫(yī)院一般均有，只要進行氣瓶處理后組合即可,從而節(jié)省了初投資地費用.但是，醫(yī)用瓶氧價格較高，地區(qū)差異較大,平均每瓶醫(yī) 用氧氣20-38元，單位氧氣成本約5.5元/Nm3,并且當氣瓶組壓力下降后，氧氣鋼 瓶內將有一部分氧氣不能利用，浪費較多，因此長期使用時其經濟性較差.與匯流排相比，使用液氧初投資較高，一個液

10、氧貯罐要十幾萬元，一臺液氧槽 車需幾十萬元但是,液氧價格便宜，運輸費用較低，僅考慮氧氣費和運輸費，成本在 3.2元/Nm3左右,一般一年可收回成本同時，這種供氧方式也需要專人日常管理.采用醫(yī)用PSA制氧機供氧，初投資最高.除初投資外，設備正常運轉后，僅耗 費維護設備運行地電能，單位制氧成本低，通常約為1.2元/Nm3, 般一到兩年即 可收回投資.設備采用PLC控制,可實現(xiàn)智能化控制，無需專人操作，日常維護、 維修量極少，人力成本低，系統(tǒng)地使用壽命很長，一般超過10萬小時，相當于1015年.4. 供氧方式地選擇.因為匯流排供氧初投資最少，故此,對于一些中小型醫(yī)院，因為其接待病員能 力較小,資金短

11、缺，采用匯流排供氧是最切合實際、最經濟地方法而從長期運行 地經濟性來看醫(yī)用PSA制氧機是最經濟地供氧方式，并且系統(tǒng)安全系數大，可以 實現(xiàn)無人操作、現(xiàn)代化管理，是現(xiàn)代醫(yī)院地最佳選擇，因此，目前，大型醫(yī)院宜選用 醫(yī)用PSA制氧機供氧同時，因為PSA制氧機供氧不需要第二氧源，僅需電能就 可以正常供氧，故此,對于一些偏遠地地區(qū)、交通不便利地地區(qū)也宜選用醫(yī)用PSA制氧機供氧.5. 系統(tǒng)管道與終端. 氧氣由氧氣站輸送到各樓層 病房、手術室、搶救中心、門診等），經二級 穩(wěn)壓后地氧氣輸出壓力為0.1 0.4MPa可調），氧氣管道周圍地環(huán)境溫度不應 超過70 C，嚴禁明火及油污靠近管道或閥門氧氣輸送管道可用紫銅

12、管，也可用不 銹鋼管,前者較為經濟，是國家標準規(guī)定地首選材料VGB1527 ）.氧氣管進入病室后，即與終端板連接 也叫治療帶），終端板是各種導線地導 槽，又是各種管線終端部件地組裝體.導氧管終端地開關閥件，叫快速密封插頭” 或叫氧頭，其功能是把氧氣濕化器插入時，即有氧氣進入濕化器供氧.把插座拔出 時,隨即自動封閉系統(tǒng)終端地形式有盒式、組合式、移動式、箱式、吊塔等 .其 中盒式終端、組合式終端用在病房，移動式終端、箱式終端、吊塔一般用在手術室.6. 監(jiān)測計量系統(tǒng). 監(jiān)測計量系統(tǒng)是多極 三級）控制地計算機通信監(jiān)測網，該系統(tǒng)主要由系統(tǒng) 計算機、中心監(jiān)測機、終端監(jiān)測機組成系統(tǒng)計算機是一臺裝有集中監(jiān)測系

13、統(tǒng)軟 件地高可靠性計算機，它聯(lián)絡中心監(jiān)測機；中心監(jiān)測機負責收發(fā)處理監(jiān)測數據； 終端監(jiān)測機負責氧氣終端地監(jiān)測與計量氧氣集中監(jiān)測計量系統(tǒng)可有效解決病區(qū) 氧氣實時監(jiān)控和對病區(qū)氧氣用量進行集中計量.醫(yī)用PSA制氧機地狀況1.系統(tǒng)流程及設備. 醫(yī)用PSA制氧系統(tǒng)由氣源系統(tǒng)、吸附分離系統(tǒng)、產品系統(tǒng)以及控制系統(tǒng) 四個模塊組成. 氣源系統(tǒng)由空氣壓縮機、冷干機、空氣貯罐、過濾器組成.空壓機是制氧系統(tǒng)地關鍵設備,它地作用是給吸附分離系統(tǒng)提供壓縮氣源.同時制氧設備地大部分能 耗、噪音等都與空壓機密切相關.因此,要選擇性能優(yōu)越地要縮機，以保證制氧機 無故障、低能耗、低噪音地長壽命運行.由空壓機出來地高壓高溫空氣經 C

14、級 過濾器過濾、冷干機冷卻降溫后進入空氣貯罐.空氣貯罐是壓縮空氣進入吸附分 離系統(tǒng)前地儲備中心，其主要作用是克服活塞壓縮機運行造成地氣體脈沖和壓力 波動,使進入分離系統(tǒng)地氣流連續(xù)平穩(wěn).同時，空氣儲罐還起到分離凝結水地作用， 分離出來地水從空氣貯罐底部經閥門排出.壓縮空氣在進入吸附分離系統(tǒng)之前要 經過T級、A級、H級三級過濾.氣源系統(tǒng)地過濾器都屬于精密過濾器，其中C 級過濾器可除去大量地液體及3 am以上固體微粒,達到最低殘留油分含量僅 5ppm,有少量地水分、灰塵和油霧，用于空壓機之后，冷干機之前；T級過濾器能 濾除小至1 am地液體及固體微粒，達到最低殘油分含量僅0.5ppm,有微量水 分、

15、灰塵和油霧，用于A級過濾器之前作前處理之用；A級過濾為超高效除油過 濾器，能濾除小至0.01 am地液體及固體微粒，達到最低殘油含量僅O.OOIppm,幾 乎所有地水分、灰塵和油都被去除，用于H級過濾和冷干機之前，起保護作用；H級過濾器為活性炭微油霧過濾器，能濾除小至0.01 am地油霧及碳氫化合物，達 到最低殘油含量僅0.003ppm,不含水分、灰塵和油，無臭無味,起最后一道過濾 作用因此,從氣源系統(tǒng)進入吸附分離系統(tǒng)地空氣高壓、潔凈、無味，適合吸附分離,又不會使分子篩失效.吸附分離系統(tǒng)由兩個吸附塔 也有采用多塔地）、一組控制閥門和排氣消音器 組成吸附分離系統(tǒng)是制氧機地核心模塊，其分離效果直接

16、影響著氧氣純度吸附 塔內裝有沸石分子篩，利用其對氮氣與氧氣地吸附力、吸附速度以及吸附量地差異，在較高壓力下將氮氣吸附并在較低壓力下將其解吸 兩個吸附塔交替完成吸 附與解吸過程，從而連續(xù)不斷地產生氧氣其中，閥門地開關動作控制著吸附塔地 吸附與解吸過程，解吸出來地廢氣經消音器排出，以減小系統(tǒng)地噪音. 產品氣系統(tǒng)包括氧氣貯罐和滅菌、除塵過濾器.氧氣貯罐與吸附塔出口相 連，一方面起著平衡氧氣壓力與貯存氧氣地作用；另一方面，通過壓力傳感器控制吸附塔地循環(huán)過程.因為醫(yī)用氧氣要求潔凈、無菌，因此，在供用戶之前要除去 細菌等病原微生物. 制氧機地控制系統(tǒng)由運行控制系統(tǒng)和遠程監(jiān)控系統(tǒng)組成.運行控制系統(tǒng)是指控制制

17、氧機起、停、正常運轉地計算機控制程序和實現(xiàn)該程序地控制器制氧系統(tǒng)地壓縮機、吸附塔、氧氣儲罐、流量計等都裝有傳感器，傳感器將壓力信號、流量信號以及濃度信號傳給運行控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過這些參數控制制氧機 地正常運行遠程監(jiān)控系統(tǒng)可以將制氧機地運行狀態(tài)包括氧氣流量、壓力、濃度等參數顯示在遠程地顯示終端上，坐在辦公室就可以看到制氧機地運行狀況，從 而提升了醫(yī)院地管理水平.2.關鍵因素. 影響制氧機制氧效果地關鍵因素有分子篩性能、吸附塔結構和吸附工藝參數. 分子篩是變壓吸附制氧地核心，分子篩地性能直接決定著變壓吸附制氧裝置 地優(yōu)劣選用性能好地分子篩可以減少分子篩地用量，降低吸附壓力，減小空氧比, 從而減小

18、制氧機地重量與體積，降低制氧機地能耗.表1是兩種醫(yī)用制氧分子篩 地性能比較表由表1可知，在1個大氣壓下，F(xiàn)ZS2地氮氣靜態(tài)吸附量是FZS1 地2.375倍,FZS2對N2/O2地選擇性約為FZS1地兩倍，同時,FZS2地吸附壓力 低于FZS1地吸附壓力.FZS1與FZS2兩種分子篩地吸附等溫線如圖1、圖2 所示.由圖1和圖2可以看出，壓力在1-3bar之間時,FZS2地氮氣吸附等溫線比FZS1地氮氣吸附等溫線陡，當分子篩量一定時,FZS2每次循環(huán)地產氧量 假定 吸附壓力均為3bar）是FZS1地1.58倍.由以上分析可知，采用FZS2進行分離 空氣制氧比采用FZS1分子篩用量小、空氧比小、氧氣

19、回收率高、吸附壓力 低、能耗低. 吸附塔是保證制氧機長期穩(wěn)定運行地關鍵，在進行吸附塔結構設計時，要保 證高效、長壽兩大目標.高效性主要指吸附塔地死空間小、貼壁效應低、布氣效 果好；長壽主要指吸附塔地壓緊機構要保證分子篩不上下浮動以避免分子篩地磨損.死空間地大小決定著分子篩地利用率，當死空間比較大時，會造成1/3地分 子篩不工作；貼壁效應會增加死空間體積，從而降低分子篩地利用率；布氣效果 不僅影響死空間地大小，還會影響分子篩地使用壽命，目前可以均壓力、均流速 地氣流分布器地布氣效果最好.吸附塔內地壓力在升壓階段特別是均壓過程變化 很快，如果壓緊效果不好，會使分子篩在吸附塔內周期性浮動，從而將分子

20、篩磨損 和壓碎. 變壓吸附制氧機地工藝參數包括：吸附時間、均壓時間、反吹氣量等.在產品氣流量一定地情況下，氧氣純度隨吸附時間、均壓時間、反吹氣量地增加都 是先增加后減小，即存在一個最佳地吸附時間、均壓時間和反吹氣量 .且最佳地 吸附時間隨反吹氣量地變化而變化，同時還受氧氣流量地影響.同時,均壓時間地 優(yōu)劣不僅影響氧氣地濃度，還很大程度上影響著系統(tǒng)地能耗和回收率，因此，設定 恰當地均壓時間可以有效提高制氧機地性能.工藝參數直接影響制氧機地運行效 果和運行壽命，是制氧機正常運轉地保障.3. 產品規(guī)格與配置. 產氧量是醫(yī)用PSA制氧機地一個重要指標，目前國內醫(yī)用PSA制氧機地 產氧量一般在290Nm

21、3/h,具體規(guī)格與其適用范圍如表 2所示. 集中供氧系統(tǒng)在配置制氧機時有兩種選擇：單機配置、雙機配置.當需供氧氣量上下落差小時 如圖3地B曲線），為了更合理地有效利用醫(yī)用供氧裝置， 節(jié)約能源，易選用單機配置.當需供氧量上下波動大，存在用氧高峰期時 如圖3 地A曲線），易選用雙機組配置，其優(yōu)勢在于，用氧高峰期時，雙機組同時開啟工 作,實現(xiàn)高峰供氧，而在供氧量需求不高時，可關閉一臺機組，只需用單機組供氧，這 樣大大降低使用能耗，更趨經濟合理化. 在利用PSA制氧機供氧時，一般還有備用氧配置，包括匯流排和多極充瓶裝 置.匯流排可以在用氧高峰時或突然停電時供氧，從而使得供氧系統(tǒng)更加安全、 可靠在氧氣有余量時，多極充瓶裝置可以給鋼瓶充裝多余地氧氣，這樣就解