羅建軍，王行高，馬 巍

醫(yī)院制供氧模式對比及方案設(shè)計(jì)

羅建軍，王行高，馬 巍

目的：針對醫(yī)院幾種制供氧模式進(jìn)行比較，提出基于PSA制氧機(jī)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(jī)供氧的原理、安全性、經(jīng)濟(jì)性等，進(jìn)行比較分析；依據(jù)醫(yī)院病床實(shí)例，提出基于分子篩制氧機(jī)的設(shè)備容量配置方案。結(jié)果：醫(yī)院制供氧方式適宜采用PSA制供氧設(shè)備，其安全性、經(jīng)濟(jì)效益優(yōu)于液氧供氧。結(jié)論：PSA制供氧設(shè)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(shí)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(jì)50年代，發(fā)達(dá)工業(yè)國家就已開始大量采用中心供氧技術(shù)，20世紀(jì)80年代國內(nèi)各大醫(yī)院陸續(xù)采用，目前，中心供氧技術(shù)在國內(nèi)得到了普遍應(yīng)用。中心供氧技術(shù)主要分為3類：第1類瓶氧、匯流排供氧技術(shù)，于20世紀(jì)70年代采用，80年代初開始流行；第2類液氧供氧技術(shù)，國內(nèi)80年代中后期開始應(yīng)用；第3類PSA氧源技術(shù)，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(dá)國家醫(yī)療行業(yè)無一例外都采用這種氧源技術(shù)[1]。我國軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院衛(wèi)生裝備研究所于20世紀(jì)60年代末開始該技術(shù)研究，應(yīng)用于野戰(zhàn)條件下的氧氣保障[2]，并制定了軍隊(duì)及國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。90年代以來，該技術(shù)在國內(nèi)的應(yīng)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(jìn)口的PSA氧源技術(shù)。

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(shù)優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行比較分析，詳細(xì)介紹醫(yī)院采用PSA制氧機(jī)的選型配置方案，可供各醫(yī)療單位設(shè)計(jì)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(jī)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(bào)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(bào)警裝置等組成；PSA制氧機(jī)供氧由空壓機(jī)、冷干機(jī)、制氧機(jī)、空氣儲(chǔ)罐、氧氣儲(chǔ)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(jì)性等對比如下。

1.1 安全性

3種氧源技術(shù)安全性見表1?？梢钥闯觯赑SA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(shù)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(shù)使用方便性及可靠性比較

1.3 經(jīng)濟(jì)性

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

表3 3種氧源技術(shù)供氧經(jīng)濟(jì)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(yán)格，不夠就補(bǔ)充。而PSA制氧機(jī)在建設(shè)前，需進(jìn)行需氧量測算，從而決定建設(shè)規(guī)模。首先，采用PSA制氧機(jī)供氧前，應(yīng)了解醫(yī)院平均月氧氣消耗量、病床數(shù)、手術(shù)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(jìn)行方案選型設(shè)計(jì)。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(shù)室23間，ICU病床27張，24人高壓氧艙1個(gè)。則PSA制氧系統(tǒng)選型設(shè)計(jì)及注意事項(xiàng)如下。

2.1 執(zhí)行及驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)

中心供氧建設(shè)時(shí)應(yīng)要求建設(shè)方的技術(shù)材料、設(shè)備、工程、設(shè)計(jì)、安裝和運(yùn)行全部按相關(guān)的最新國家標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，如采用國外標(biāo)準(zhǔn)則應(yīng)提供中文文本，并確認(rèn)該標(biāo)準(zhǔn)不低于相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)。工程各設(shè)備的設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)、供貨、安裝、調(diào)試、驗(yàn)收和維修，其各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)必須符合或高于國家標(biāo)準(zhǔn)及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，如有新標(biāo)準(zhǔn)則采用新標(biāo)準(zhǔn)。各執(zhí)行相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)分類及具體名稱如下[5-9]：

（1）供氧系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝調(diào)試、驗(yàn)收。YY/T 0187—1994《醫(yī)用中心供氧系統(tǒng)通用技術(shù)條件》；GB 8982— 1998《醫(yī)用氧氣》。

（2）吸引系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝調(diào)試、驗(yàn)收。YY/T 0186—1994《醫(yī)用中心吸引系統(tǒng)通用技術(shù)條件》。

（3）壓縮空氣儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)、制造、驗(yàn)收。GB 150. 01-04—2010《鋼制壓力容器》。

（4）電氣設(shè)備安裝驗(yàn)收。GB 3836.4—2000《爆炸性環(huán)境用防爆電氣設(shè)備本質(zhì)安全型電路和電器設(shè)備》；GBJ 50150—2006《電氣裝置安裝工程 電氣設(shè)備交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》。

（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(yàn)收規(guī)范》；GB 50016—2006《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》。

（6）醫(yī)用氣體終端的驗(yàn)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(yàn)評定標(biāo)準(zhǔn)》；GB 50236—2011《現(xiàn)場設(shè)備、工業(yè)管道焊接工程及驗(yàn)收規(guī)范》。

（7）各類管路驗(yàn)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(shù)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?cè)萘康闹匾罁?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(shù)間、ICU等數(shù)量進(jìn)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(jì)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(jī)而言應(yīng)當(dāng)設(shè)計(jì)為機(jī)組每日工作時(shí)間不超過10h為宜，為此，該院的制氧機(jī)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(shù)條件》的規(guī)定，測算用氧量時(shí)，各病房和手術(shù)室氣體流量、使用率按表4計(jì)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(shè)規(guī)模

選型時(shí)為使設(shè)備可靠運(yùn)行，并保持良好的運(yùn)行狀態(tài)，延長使用壽命，設(shè)備應(yīng)有一定的運(yùn)行與停機(jī)比，通常為1∶1，且保證醫(yī)院24 h不間斷用氧需求，考慮設(shè)計(jì)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(shè)備4套；所有制氧設(shè)備同時(shí)運(yùn)行時(shí)，每天運(yùn)行時(shí)間為10h，運(yùn)行與停機(jī)比為1∶1.4，設(shè)備運(yùn)行可做到一用一備，具有很好的散熱時(shí)間和較充裕的維護(hù)保養(yǎng)時(shí)間。當(dāng)用氧高峰期時(shí)，所有設(shè)備同時(shí)運(yùn)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(shè)備選型

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

基于PSA制氧設(shè)備，其供氧成本主要由設(shè)備購置費(fèi)用、運(yùn)行費(fèi)用、維修費(fèi)用組成。采用4臺(tái)30 m3/h制氧設(shè)備成本如下：

（1）設(shè)備成本。90萬/臺(tái)套（國產(chǎn)品牌），合計(jì)360萬元。

（2）運(yùn)營成本。①電費(fèi)：4套設(shè)備總功耗為160 kW，假設(shè)每天運(yùn)行10 h，則耗電量為1 600 kW·h。醫(yī)院用電收費(fèi)按0.8元/（kW·h）計(jì)算，則每天電費(fèi)為1 280元，每月電費(fèi)為3.84萬元。②人員：2人，2500元/人，5 000元/月。因此，運(yùn)營成本為每月4.34萬元，52萬/a。

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

因此，醫(yī)院僅需30個(gè)月即可收回成本，而30個(gè)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(shè)備廠家眾多，價(jià)格差異較大，國內(nèi)制氧設(shè)備技術(shù)成熟，但價(jià)格一般為進(jìn)口售價(jià)的1/2，售后服務(wù)價(jià)格僅為國外的1/4，同時(shí)由于國內(nèi)代理廠商的技術(shù)力量制約，進(jìn)口設(shè)備的維修難以及時(shí)維護(hù)，給醫(yī)院造成不必要損失。因此，建議在設(shè)備選型時(shí)應(yīng)考慮以國產(chǎn)設(shè)備為主。

2.4 機(jī)房要求

設(shè)備機(jī)房布局圖需依據(jù)醫(yī)院最終確認(rèn)方案、機(jī)型、數(shù)量等實(shí)際情況進(jìn)行合理布局規(guī)劃，而一般機(jī)房建設(shè)的基本要求：機(jī)房高度應(yīng)足夠，地面應(yīng)堅(jiān)固、平整，建議內(nèi)墻面做吸音處理；機(jī)房內(nèi)外配備干粉式滅火器材，機(jī)房照明應(yīng)安裝防爆燈及開關(guān)；空壓機(jī)、儲(chǔ)氣罐、冷干機(jī)、過濾裝置處應(yīng)設(shè)下水道；機(jī)房內(nèi)溫度應(yīng)為5～38℃，通風(fēng)良好；地面施工時(shí)，應(yīng)先進(jìn)行設(shè)備動(dòng)力線管預(yù)埋工作；空壓機(jī)上散熱口與排風(fēng)口應(yīng)制作排風(fēng)管連接至機(jī)房外；機(jī)房進(jìn)風(fēng)口加裝過濾網(wǎng)；制氧主機(jī)放空管應(yīng)接至機(jī)房外，并做消音處理。

3 結(jié)果

通過對3類氧源的安全性、使用方便性及可靠性、經(jīng)濟(jì)性分析可知，基于PSA制氧機(jī)的供氧方式安全性好、使用方便，同時(shí)具備較好的經(jīng)濟(jì)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(shù)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(yīng)用PSA氧源技術(shù)的單位占絕大多數(shù)[10-11]。

4 結(jié)語及展望

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

[1]陳運(yùn)璞，張永春，郭敬杭，等.變壓吸附空分制氮吸附劑的進(jìn)展[J].低溫與特氣，2002，20（6）：4-7.

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[9]機(jī)械工業(yè)氣體分離與液化設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員.JB/T 6427—2001 變壓吸附制氧、制氮設(shè)備[S].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.

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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(shè)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(xué)工程科（羅建軍，王行高，馬 ?。?/p>

馬 巍，E-mail：188395050@qq.com