医疗科技的发展和外来技术的引进,促进了我国医疗卫生事业的发展,医用供氧也历经了钢瓶供氧、钢瓶汇流排供氧、液氧贮槽供氧和PSA变压吸附制氧机供氧等方式。
普通深冷设备制出来的钢瓶氧主要用于工矿企业和冶炼,其纯度也能达到99.2%以上,但氧气中酸碱度以及一氧化碳、二氧化碳、乙炔和水分都严重超标,尤其含有对人体有害的卤素无法去除,因此不适用医疗、救治病人、呼吸之用;于是国家食品药品监督管理局规定,应用于医疗呼吸的钢瓶氧的杂质成分必须符合国家医用氧标准的规定。
液氧贮槽汽化供氧是在常温下保存临界温度-183℃液态氧,技术和工艺要求相当高的,一旦发生问题,则1:800的液气膨胀将严重威胁整个医院及医院左邻右舍的安全,除形成不安全因素外,还需经常泄压,导致损耗增大、成本增高。
PSA医用分子筛制氧机因其工作在常温、低压的工况下,使用的安全性、方便性、经济性、可控制性、是其他氧源无可比拟的,促使其的迅速发展,将逐步成为医院现代化管理的硬件标志之一。
随着医疗体制改革的深入和基础设施的逐渐完善,变压吸附制氧设备集“安全、节能、环保”于一身,是各级医疗单位首选应用的供氧方式。
一、三种供氧方式的比较
供氧方式 | 分子筛制氧设备 | 液态氧 | 钢瓶氧 |
符合标准 | 美国药典USP-93O2和YY/T0298-1998《医用分子筛制氧设备通用技术规范》 | GB8982《医用氧气》 | GB8982《医用氧气》 |
氧气压力 | 低压0.3~0.5MPa | 蒸发中压液态0.8 MPa | 高压气体15 MPa |
操作性 | 全自动化控制 | 手动操作 | 手动操作 |
氧气浓度 | ≥93% | ≥ 99.5% | ≥ 99.5% |
安装场地 | 属于I类B型永久行安装设备,可安装在室内、楼顶、地下室 | 地面室外安装,距离周围民用建筑、发火点不小于25米,距离重要公共建筑不小于50米 | 地面室内安装 |
温度要求 | 5~40℃ | -183℃ | 常温 |
供应 | 以空气为原料,仅消耗电能,无需运输 | 定期用专用液氧槽车送至医院灌充空罐 | 定期用专车运输氧气瓶 |
安全性 | 全低压运行,安全性能好 | 液气比为1:800,储存温度为-183℃,比较危险 | 处于高压状态,比较危险 |
使用寿命 | 10年以上 | 每两年罐体大检查一次 | 每一年检测 |
氧气成本 | 约0.6元/NM3 | 约3.2元/NM3 | 约6元/NM3 |
一次性投资 | 大 | 较大 | 小 |
投资回收 | 1~2年 | 外购氧,无回收 | 外购氧,无回收 |
生产条件 | 常温、低压 | 低温、高压 | 低温、高压 |
二、分子筛制氧设备应用于医院的优越性
由于分子筛制氧设备以空气为原料就地制氧,所以氧气的供应避免了外购氧气质量、数量和时间风险的发生。
(一)经济性
以空气为原料,开机30min内就产出符合医疗要求的氧气,每标准立方氧气仅耗电约1.2KVA,约0.8元;相当于每钢瓶氧耗费4元。
(二)安全性
空气经过多级净化后进行分离,产出的氧气在线浓度分析达到标准后再经过滤、消毒后输入中心供氧管网,保证了质量的安全;设备运行在低压状态,相对1:800汽化比的液态氧和高压钢瓶氧在气压方面要安全的多;设备随时开机随时出氧,不受第三方供应、运输等条件的限制,避免造成缺氧严重情况的发生,在时间上得以安全的保证。
(三)管理性
设备自动化程度高,值班操作人员只需了解设备的正常操作和维护保养的事项即可,设备便于操作人员管理;设备的现代化减少了操作人员的劳动量,方便于医院对供氧系统的现代化管理。
(四)设备自动化程度很高
不需要操作人员频繁的更换氧气钢瓶、开启和关闭数量繁多的高压阀门和有严格要求低温液态氧的充装和维护,只需每班巡视以下设备运行状况,做好当班记录即可。很大程度上降低了操作人员的劳动强度和安全风险性。
设备的运行状态根据医院实际用氧量同步进行的,当中心供氧管网首端的氧气储气罐压力随着用气量的增加而降低到开机设定值时,设备就会自动开机,按照设计要求产出氧气输送到氧气储气罐,设备的产氧气量大于中心供氧的用氧气量;当氧气储气罐的气体压力升到停机设定值时,设备就会自动停机。
在非正常情况下,当设备出现故障或停电或短时间产气量不够用时,备用氧源自动开启并同时报警,及时通知值班人员做好应急供气准备,减少了医疗安全隐患的发生。
通过综合分析,设备的节能、安全、环保方面都优越于目前其他供氧方式。国外在上世纪八十年代末在医院已经普及,并出台了相应的标准:美国在1990年就已把分子筛变压吸附(PSA)法所制得的氧气,简称为“93%氧”(Oxygen 93 Per-cent1)131纳入美国药典USP—XX lI版;国际标准ISO10083—1992《医用气体管道系统的制氧设备》对医用氧气氧含量的规定和美国药典对氧含量的规定相同。
为了便于与国际接轨,在上世纪九十年代末,国家食品药品监督管理局颁布的YY/T0298-1998《医用分子筛制氧设备通用技术规范》,为了更进一步规范分子筛制氧设备在医疗单位的安全应用,我国2010年将出台新的标准。而GB8982-1998《医用氧气》国家标准及《中华人民共和国药典》规定“由低温法分离空气而制取的气态和液态氧”(简称深冷法制氧)医用氧气含O2不得少于99.5%(ml/m1)。是针对深冷法制氧制定,与YY/T0298-1998标准没有抵触。
三、分子筛制氧设备存在的问题和解决办法
目前国内的医用分子筛制氧设备性能还不稳定,在使用过程中还存在一定的不安全因素。安装调试好的设备在运行一段时间后常常会出现氧气浓度逐渐降低至90%以下、产气量逐渐降低至设计值、开机启动后,氧气浓度达到设计要求值需要很长时间;出气口或排气口有分子筛粉末出现等情况;进口设备的主机性能虽然相对好一些,但整套工艺不够完善,在实际使用过程中的性价比较差,电量损耗大、维护费用高等。
针对以上问题要细致观察分析和有效的处理,措施如下:
(一)分子筛在使用过程中的性能逐渐降低
后果:
产气量和产气浓度降低,达不到使用要求。现象:
流量降低、浓度下降、排气口有分子筛粉末出现。问题点:
分子筛受到气源的污染关键点:
气源的净化没有达到要求:油蒸汽含量≤0.01PPm,酸性物质总含量≤8PPm,SO2≤1PPm,水份含量≤7PPm采取措施:
在气源净化过程中要加装了自己设计的特效油水分离器,而且还使用了专利性的空气净化工艺。取得效果:
分子筛性能久用不衰,产气量和浓度比较稳定。(二)吸附塔设计不合理造成分子筛粉化现象发生
后果:
产气浓度降低、检测仪器损坏至使设备不能够正常使用。现象:
吸附塔的出气口和排气口有分子筛粉末出现。问题点:
分子筛在升压和降压的过程中产生了运动,相互之间和与接触的塔内壁之间发生了摩擦所至。关键点:
吸附塔内部工艺不够科学、合理。采取措施:
采用了专利性的吸附塔设计工艺,不但缓解了进、出气流对分子筛床的冲击,而且最大限度控制了分子筛的活动量,有效的减小了分子筛粉化的几率。取得结果:
分子筛没有发生粉化,产气量和浓度比较稳定。(三)开机时产品氧气浓度上升速度慢
后果:
耗电量增大、供气不及时,容易造成医疗事故的发生。现象:
开机后,在产品氧气浓度升到93%时的时间大于30分钟。问题点:
吸附塔内分子筛床的压阻太大和吸附、均压、清洗的时间不太合理。关键点:
选用的分子筛与吸附塔塔径搭配不合理。采取措施:
选用与吸附塔塔径搭配科学的型号分子筛,采取专利性的控制工艺。取得结果:
开机后,产品氧气浓度升到93%的时间在10~15min左右。由此可见,只有专业的技术力量,科学合理的工艺流程,细心设计每道工序环节,严把质量关,才能生产出合格的分子筛制氧设备。当前正值我国医疗卫生基础设施建设的高峰时期,许多的城市及乡镇已建或正在筹备新建、改扩建医院,为医用制氧行业提供了前所未有的机遇和挑战,医院如何选择,设备生产商如何推广是摆在我们面前的课题,只有性能稳定的设备和辅助设备的科学配套,才能在各级医院中广泛的应用。