醫(yī)院制供氧模式對比及方案設計

羅建軍，王行高，馬 巍

醫(yī)院制供氧模式對比及方案設計

羅建軍，王行高，馬 巍

目的：針對醫(yī)院幾種制供氧模式進行比較，提出基于PSA制氧機的制供氧系統(tǒng)選型配置方案。方法：對液氧供氧與分子篩制氧機供氧的原理、安全性、經(jīng)濟性等，進行比較分析；依據(jù)醫(yī)院病床實例，提出基于分子篩制氧機的設備容量配置方案。結果：醫(yī)院制供氧方式適宜采用PSA制供氧設備，其安全性、經(jīng)濟效益優(yōu)于液氧供氧。結論：PSA制供氧設備具有自產(chǎn)氧能力，合理選用及有效管理可提升醫(yī)院供氧安全性，實現(xiàn)醫(yī)院效益最大化。

制氧；液氧；PSA制氧

0 引言

醫(yī)院中心供氧由中心供氧站、管道、閥門及氧氣終端等組成。醫(yī)用中心供氧系統(tǒng)氧氣氣源集中在中心供氧站，通過減壓裝置和管道輸送到病房的終端處。早在20世紀50年代，發(fā)達工業(yè)國家就已開始大量采用中心供氧技術，20世紀80年代國內(nèi)各大醫(yī)院陸續(xù)采用，目前，中心供氧技術在國內(nèi)得到了普遍應用。中心供氧技術主要分為3類：第1類瓶氧、匯流排供氧技術，于20世紀70年代采用，80年代初開始流行；第2類液氧供氧技術，國內(nèi)80年代中后期開始應用；第3類PSA氧源技術，源于1942年德國的“無熱吸附干燥和空氣凈化”專利。目前，西方發(fā)達國家醫(yī)療行業(yè)無一例外都采用這種氧源技術[1]。我國軍事醫(yī)學科學院衛(wèi)生裝備研究所于20世紀60年代末開始該技術研究，應用于野戰(zhàn)條件下的氧氣保障[2]，并制定了軍隊及國家行業(yè)標準。90年代以來，該技術在國內(nèi)的應用得到了蓬勃發(fā)展，現(xiàn)已有很多家醫(yī)療單位使用了國產(chǎn)或進口的PSA氧源技術。

本文簡述中心供氧現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢，對3種氧源供氧技術優(yōu)缺點進行比較分析，詳細介紹醫(yī)院采用PSA制氧機的選型配置方案，可供各醫(yī)療單位設計選型參考。

1 供氧模式比較分析

中心供氧方式主要有氧氣瓶組供氧、液氧中心供氧及PSA制氧機供氧。其中：氧氣瓶組供氧由高壓氧氣瓶、匯流排、減壓裝置、管道及報警裝置等組成；液氧供氧由液氧貯槽、汽化器、減壓裝置、管路及報警裝置等組成；PSA制氧機供氧由空壓機、冷干機、制氧機、空氣儲罐、氧氣儲罐、凈化過濾系統(tǒng)等組成[3]。上述3類中心供氧模式，安全性、使用方便性及可靠性、經(jīng)濟性等對比如下。

1.1 安全性

3種氧源技術安全性見表1?？梢钥闯?，基于PSA制供氧模式的供氧方案安全性優(yōu)于其他2種方案。

表1 3種氧源技術安全性比較

1.2 使用方便性及可靠性

3種供氧方式使用方便性及可靠性對比見表2[4]。

表2 3種氧源技術使用方便性及可靠性比較

1.3 經(jīng)濟性

氧氣瓶供氧依地區(qū)不同，收取費用不同，一般折合5～7元/m3，40 L瓶氧為26～36元；液氧按當?shù)匾貉鯊S供應價核算，國內(nèi)一般以地區(qū)價1 700～1 800元/t計，在3.6元/m3左右；PSA制氧主要以電費損耗為主，用電按國內(nèi)一般地區(qū)價0.8元/（kW·h）計，一般1 m3為1 kW·h電，因此，采用40 L氧氣瓶，每瓶按5.2 m3計算，則3種供氧模式的價格見表3。

表3 3種氧源技術供氧經(jīng)濟性比較

2 方案選型

瓶氧供氧與液氧供氧主要是按需供給，對醫(yī)院的需氧量要求不嚴格，不夠就補充。而PSA制氧機在建設前，需進行需氧量測算，從而決定建設規(guī)模。首先，采用PSA制氧機供氧前，應了解醫(yī)院平均月氧氣消耗量、病床數(shù)、手術間、ICU病房數(shù)等；其次，開展平均用氧量、高峰期用氧量等測算；最后，經(jīng)綜合評估后，方可確定氧產(chǎn)量的選擇。

本文以某中心醫(yī)院用氧量為例，進行方案選型設計。某醫(yī)院每月用液氧數(shù)量折合成40 L瓶氧為5 000多瓶，醫(yī)院病床總數(shù)1 600張，手術室23間，ICU病床27張，24人高壓氧艙1個。則PSA制氧系統(tǒng)選型設計及注意事項如下。

2.1 執(zhí)行及驗收標準

中心供氧建設時應要求建設方的技術材料、設備、工程、設計、安裝和運行全部按相關的最新國家標準執(zhí)行，如采用國外標準則應提供中文文本，并確認該標準不低于相關國家標準。工程各設備的設計、制造、檢驗、供貨、安裝、調(diào)試、驗收和維修，其各項技術參數(shù)必須符合或高于國家標準及行業(yè)標準，如有新標準則采用新標準。各執(zhí)行相關標準分類及具體名稱如下[5-9]：

（1）供氧系統(tǒng)設計、安裝調(diào)試、驗收。YY/T 0187—1994《醫(yī)用中心供氧系統(tǒng)通用技術條件》；GB 8982— 1998《醫(yī)用氧氣》。

（2）吸引系統(tǒng)設計、安裝調(diào)試、驗收。YY/T 0186—1994《醫(yī)用中心吸引系統(tǒng)通用技術條件》。

（3）壓縮空氣儲罐的設計、制造、驗收。GB 150. 01-04—2010《鋼制壓力容器》。

（4）電氣設備安裝驗收。GB 3836.4—2000《爆炸性環(huán)境用防爆電氣設備本質(zhì)安全型電路和電器設備》；GBJ 50150—2006《電氣裝置安裝工程 電氣設備交接試驗標準》。

（5）系統(tǒng)中各種管道施工及要求。GB 50235—2010《工業(yè)金屬管道工程施工及驗收規(guī)范》；GB 50016—2006《建筑設計防火規(guī)范》。

（6）醫(yī)用氣體終端的驗收。YY 0801.1—2010《醫(yī)用氣體管道系統(tǒng)終端第1部分：用于壓縮醫(yī)用氣體和真空的終端》；GB/T 12241—2008《安全閥 一般要求》；GB 567.1—2012《爆破片安全裝置》；GB 50184—2011《工業(yè)金屬管道工程質(zhì)量檢驗評定標準》；GB 50236—2011《現(xiàn)場設備、工業(yè)管道焊接工程及驗收規(guī)范》。

（7）各類管路驗收。YS/T 650—2007《醫(yī)用氣體和真空用無縫銅管》；GB/T 17395—2008《無縫鋼管尺寸、外形、重量及允許偏差》；GB/T 14976—2012《流體輸送用不銹鋼無縫鋼管》；GB/T 12459—2005《鋼制對焊無縫管件》。

（8）供氣工程的施工。GB 50751—2012《醫(yī)用氣體工程技術規(guī)范》。

2.2 用氧量測算及分析

氧量測算是制定中心供氧總容量的重要依據(jù)，一般制氧量的測算以醫(yī)院現(xiàn)有月瓶氧消耗為依據(jù)，或通過現(xiàn)有病床數(shù)、手術間、ICU等數(shù)量進行高峰用氧估算。

2.2.1 平均用氧量測算

因已知醫(yī)院月用氧量折算為5 000多瓶，因此考慮一定的冗余量，按6 000瓶計算，滿瓶壓力取13MPa，即130 kg/cm2，則醫(yī)院每月用氧量為

40 L×130×6 000÷1 000 L/m3=31 200 m3

因此，每天平均用氧量為1 040 m3，則對PSA制氧機而言應當設計為機組每日工作時間不超過10h為宜，為此，該院的制氧機需求為1 040÷10=104 m3/h。

2.2.2 高峰期用氧量測算

依據(jù)YY/T 0187—1994《醫(yī)用中心供氧系統(tǒng)通用技術條件》的規(guī)定，測算用氧量時，各病房和手術室氣體流量、使用率按表4計算。

由此，該院高峰期用氧量測算情況見表5。

2.2.3 氧產(chǎn)量建設規(guī)模

選型時為使設備可靠運行，并保持良好的運行狀態(tài)，延長使用壽命，設備應有一定的運行與停機比，通常為1∶1，且保證醫(yī)院24 h不間斷用氧需求，考慮設計的冗余量及醫(yī)院發(fā)展等因素，建議：該醫(yī)院總制氧量為120 m3/h，采用30 m3/h醫(yī)用分子篩制氧設備4套；所有制氧設備同時運行時，每天運行時間為10h，運行與停機比為1∶1.4，設備運行可做到一用一備，具有很好的散熱時間和較充裕的維護保養(yǎng)時間。當用氧高峰期時，所有設備同時運行可滿足102 m3/h的高峰期用氧量需求。

表4 醫(yī)院用氧終端參數(shù)

表5 醫(yī)院高峰期用氧量匯總

2.3 設備選型

本文所述中心醫(yī)院采用液氧供氧，月液氧購置費用及人員工資費用統(tǒng)計為16萬元，年支出費用192萬。

基于PSA制氧設備，其供氧成本主要由設備購置費用、運行費用、維修費用組成。采用4臺30 m3/h制氧設備成本如下：

（1）設備成本。90萬/臺套（國產(chǎn)品牌），合計360萬元。

（2）運營成本。①電費：4套設備總功耗為160 kW，假設每天運行10 h，則耗電量為1 600 kW·h。醫(yī)院用電收費按0.8元/（kW·h）計算，則每天電費為1 280元，每月電費為3.84萬元。②人員：2人，2500元/人，5 000元/月。因此，運營成本為每月4.34萬元，52萬/a。

（3）維修成本。前3 a免費保修，3 a后按設備購置費用5%核算，18萬/a，平均1.5萬/月。

因此，醫(yī)院僅需30個月即可收回成本，而30個月后每月能節(jié)省10萬元，為醫(yī)院年節(jié)支120萬元。

目前，國內(nèi)外制氧設備廠家眾多，價格差異較大，國內(nèi)制氧設備技術成熟，但價格一般為進口售價的1/2，售后服務價格僅為國外的1/4，同時由于國內(nèi)代理廠商的技術力量制約，進口設備的維修難以及時維護，給醫(yī)院造成不必要損失。因此，建議在設備選型時應考慮以國產(chǎn)設備為主。

2.4 機房要求

設備機房布局圖需依據(jù)醫(yī)院最終確認方案、機型、數(shù)量等實際情況進行合理布局規(guī)劃，而一般機房建設的基本要求：機房高度應足夠，地面應堅固、平整，建議內(nèi)墻面做吸音處理；機房內(nèi)外配備干粉式滅火器材，機房照明應安裝防爆燈及開關；空壓機、儲氣罐、冷干機、過濾裝置處應設下水道；機房內(nèi)溫度應為5～38℃，通風良好；地面施工時，應先進行設備動力線管預埋工作；空壓機上散熱口與排風口應制作排風管連接至機房外；機房進風口加裝過濾網(wǎng)；制氧主機放空管應接至機房外，并做消音處理。

3 結果

通過對3類氧源的安全性、使用方便性及可靠性、經(jīng)濟性分析可知，基于PSA制氧機的供氧方式安全性好、使用方便，同時具備較好的經(jīng)濟性，因此，是中心供氧的最佳選擇方式。

從國內(nèi)醫(yī)療單位的總體情況看，目前是3種氧源技術并存。從近年新建或改造集中供氧系統(tǒng)的醫(yī)療單位看，主要以液氧和PSA制氧為主，瓶氧供氧已逐步淘汰，而應用PSA氧源技術的單位占絕大多數(shù)[10-11]。

4 結語及展望

近年來，依據(jù)PSA技術制取高純氧技術及設備已取得成功，并進入產(chǎn)業(yè)化階段。因此，從未來發(fā)展看，PSA氧源技術必然會以其顯著的技術優(yōu)勢取代瓶裝氧源技術和液氧氧源技術。

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（收稿：2014-06-06 修回：2014-09-25）

Scheme design and patterns comparison of oxygen supply in hospital

LUO Jian-jun,WANG Xing-gao,MA Wei
（Department of Medical Engineering,Lanzhou General Hospital of Lanzhou Military Area Command,Lanzhou 730050,China）

To compare the oxygen supply patterns in the hospital and propose a scheme for oxygen generating and supply based on PSA oxygen generator.The oxygen supply patterns by liquid oxygen and PSA were compared for the principles,safety,economics and etc,and a scheme was put forward on the basis of PSA oxygen generator.It's proved that PSA oxygen generating and supply equipment behaved better than liquid oxygen in safety and economic benefit.PSA oxygen generating and supply equipment enhances the safety of hospital oxygen supply.[Chinese Medical Equipment Journal，2014，35（12）：41-43]

oxygen generation;liquid oxygen;PSA oxygen generation

R318；R197.39；TQ116.1

A

1003-8868（2014）12-0041-03

10.7687/J.ISSN1003-8868.2014.12.041

羅建軍（1968—），男，高級工程師，主要從事醫(yī)療設備管理與開發(fā)方面的研究工作，E-mail：lzzyluo@aliyun.com。

730050蘭州，蘭州軍區(qū)蘭州總醫(yī)院醫(yī)學工程科（羅建軍，王行高，馬 巍）

馬 巍，E-mail：188395050@qq.com