嚴(yán)玉朋,孔麗麗,陳志杰

(中山大學(xué)腫瘤防治中心,廣州市 510030)

醫(yī)用氣體系統(tǒng)被稱為生命支持系統(tǒng),對(duì)生命起著非常重要的支持作用。醫(yī)用中心供氧系統(tǒng)是醫(yī)用氣體系統(tǒng)重要組成部分,直接關(guān)系到危重患者生命健康和治療效果。近三年由于新型冠狀病毒的大規(guī)模傳播,醫(yī)用氧氣在治療中的重要性更加凸顯,醫(yī)用供氧的安全與穩(wěn)定直接影響到新冠患者的生命。世界衛(wèi)生組織總干事譚德塞指出:“對(duì)于某些患者來(lái)說(shuō),能否獲得醫(yī)療氧氣可能是生與死之間的區(qū)別。但是在許多國(guó)家已經(jīng)供不應(yīng)求的情況下,這種流行病可能會(huì)加劇這種短缺?！?/p>

在醫(yī)院建設(shè)中,如何科學(xué)合理地選擇中心供氧系統(tǒng),保障醫(yī)院供氧的安全穩(wěn)定,降低運(yùn)行管理成本,是廣大醫(yī)院后勤管理者關(guān)注的重點(diǎn)[1-3]。因此,基于醫(yī)院中心供氧系統(tǒng)的建設(shè)與管理實(shí)踐,從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)角度對(duì)比分析醫(yī)院中心供氧系統(tǒng)的選型具有重要意義。

1 醫(yī)用中心供氧系統(tǒng)的種類與工作原理

當(dāng)前醫(yī)院常用的中心供氧系統(tǒng)按照氧氣供氧源可分為液氧汽化供氧系統(tǒng)、分子篩制氧系統(tǒng)、匯流排供氧系統(tǒng)三大類。其中液氧氣化供氧系統(tǒng)又可分為液氧貯罐汽化供氧系統(tǒng)、液氧杜瓦罐汽化供氧系統(tǒng)[4-5]。

1.1 醫(yī)用液氧汽化供氧系統(tǒng)

醫(yī)用液氧沸點(diǎn)為-183 ℃,密度為1.14 g/cm3,采用深冷法空氣分離原理以空氣為原料,經(jīng)過(guò)壓縮、凈化、熱交換、精餾來(lái)獲得液氧。每1立方米液氧可汽化為800 m3氧氣,純度可≥99.5%。

1.1.1 液氧儲(chǔ)罐汽化供氧系統(tǒng)。液氧儲(chǔ)罐汽化供氧系統(tǒng)由液氧貯罐、空溫式汽化器、穩(wěn)壓裝置、安全閥、流量計(jì)、報(bào)警裝置等組成。其工作原理是貯罐中的低溫液氧經(jīng)過(guò)空溫式汽化器后,復(fù)熱變成常溫氣體,經(jīng)過(guò)減壓閥后以0.4～0.5 MPa壓力輸出。液氧貯罐配置不宜少于兩個(gè),并且能夠切換使用。

1.1.2 液氧杜瓦罐汽化供氧系統(tǒng)。液氧杜瓦罐汽化供氧系統(tǒng)由杜瓦罐、空溫式汽化器、匯流排(帶調(diào)壓裝置)、穩(wěn)壓箱等組成。其工作原理是杜瓦罐中的低溫液氧經(jīng)過(guò)空溫式汽化器后汽化為氣態(tài)氧氣,經(jīng)過(guò)匯流排減壓后0.4～0.5 MPa壓力輸出。液氧匯流排一般采用N+N的方式,可自動(dòng)切換。

1.2 醫(yī)用分子篩制氧系統(tǒng)

醫(yī)用分子篩制氧系統(tǒng)由空氣壓縮設(shè)備、空氣罐、空氣干燥設(shè)備、分子篩制氧機(jī)、氧氣罐、流量計(jì)等組成。醫(yī)用分子篩制氧系統(tǒng)以空氣為原料,利用變壓吸附(PSA)工藝制備氧氣,制取的氧氣濃度為90%～96%,也被成為富氧空氣[6]。

1.3 醫(yī)用匯流排供氧系統(tǒng)

醫(yī)用匯流排供氧系統(tǒng)由鋼瓶、匯流排等組成。鋼瓶?jī)?nèi)約13.5 MPa壓力氧氣經(jīng)過(guò)匯流排減壓裝置減壓為0.4～0.5 MPa壓力輸出,氧氣濃度≥99.5%。

2 醫(yī)用中心供氧系統(tǒng)選型因素分析

以下關(guān)于中心供氧系統(tǒng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)對(duì)比,均以華南地區(qū)某三甲醫(yī)院為例,該醫(yī)院總開(kāi)放床位2 140張,其中A院區(qū)開(kāi)放床位1 500張,日均用氧量約為900 m2,主氣源為分子篩制氧系統(tǒng);B院區(qū)開(kāi)放床位640張,日均用氧量約為400 m2,主氣源為液氧汽化供氧系統(tǒng)。

2.1 標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范因素

醫(yī)用液氧與鋼瓶氧氣品質(zhì)應(yīng)執(zhí)行《GB 8982-2009 醫(yī)用及航空呼吸用氧》和《中國(guó)藥典》2015年版標(biāo)準(zhǔn),見(jiàn)表1。

表1 醫(yī)用液氧與鋼瓶氧氣品質(zhì)要求

醫(yī)用分子篩制氧機(jī)屬于國(guó)家Ⅱ類醫(yī)療器械,制造企業(yè)須具有《中華人民共和國(guó)醫(yī)療器械生產(chǎn)許可證》和《中華人民共和國(guó)醫(yī)療器械注冊(cè)證》,醫(yī)用分子篩制取氧氣應(yīng)當(dāng)滿足WS1-XG-008-2012《富氧空氣(93%氧)》要求(見(jiàn)表2)。

表2 富氧空氣(93%氧)品質(zhì)要求

2016年1月,國(guó)家食品藥品監(jiān)督管理總局對(duì)YY/T 0298-1998 《醫(yī)用分子篩制氧設(shè)備通用技術(shù)規(guī)范》進(jìn)行了修訂,修訂后的替代標(biāo)準(zhǔn)為YY 1468-2016《用于醫(yī)用氣體管道系統(tǒng)的氧氣濃縮器供氣系統(tǒng)》,確保氧氣濃縮器供氣系統(tǒng)適當(dāng)引入到衛(wèi)生保健機(jī)構(gòu),但也指出使用富氧空氣的決定宜由衛(wèi)生保健機(jī)構(gòu)根據(jù)國(guó)家和地區(qū)的法規(guī)在早期作出,不在本標(biāo)準(zhǔn)的范圍內(nèi)。是否使用富氧空氣和氧氣的混合氣也由衛(wèi)生保健機(jī)構(gòu)決定,本標(biāo)準(zhǔn)不宜被視為是對(duì)另一種氧氣濃度的認(rèn)可或推薦[7]。目前富氧空氣(93%氧)尚未納入《中國(guó)藥典》,也未明確其適用范圍。因此,在選擇氧氣供應(yīng)源時(shí),應(yīng)嚴(yán)格遵守衛(wèi)生保健機(jī)構(gòu)有關(guān)醫(yī)用分子篩制氧用于臨床醫(yī)療的規(guī)定,保證醫(yī)療機(jī)構(gòu)使用氧氣安全合法[8-10]。

2.2 場(chǎng)地條件因素

以華南地區(qū)某三甲醫(yī)院為例,一套2×5 m3液氧貯罐汽化供氧系統(tǒng)占地面積約55 m2。但液氧儲(chǔ)罐屬于助燃?xì)怏w,應(yīng)該滿足《GB 50016-2014 建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》與《GB 50751-2012 醫(yī)用氣體工程技術(shù)規(guī)范》中氧氣儲(chǔ)罐防火間距要求。為滿足建筑防火要求,液氧貯罐站需布置于醫(yī)院內(nèi)較為空曠區(qū)域,這就要求醫(yī)院具有足夠的場(chǎng)地。

醫(yī)用分子篩制氧系統(tǒng)建筑用房相對(duì)較大,以華南地區(qū)某三甲醫(yī)院為例,為滿足1 500張床位用氧要求,該醫(yī)院配置四套PTSI-1000型號(hào)制氧機(jī)組,每套機(jī)組最大制氧量為34 Nm3/h,兩用兩備,四套制氧機(jī)組總占地面積約為160 m2。另外按照規(guī)范要求,醫(yī)用分子篩制氧系統(tǒng)站房應(yīng)布置為獨(dú)立單層建筑,耐火等級(jí)不低于二級(jí),建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)上的門(mén)窗應(yīng)向外開(kāi)啟,且不宜地下空間或者半地下空間[11]。

液氧杜瓦罐汽化供氧系統(tǒng)與鋼瓶氧氣匯流排系統(tǒng)均是利用匯流排供氧,對(duì)站房選址要求相對(duì)較低,但作為醫(yī)院的主氣源,氧氣的儲(chǔ)存量不宜低于3天[12]。按照每天900 m3的用氧需求,需要至少存儲(chǔ)20瓶杜瓦罐,或者540個(gè)鋼瓶,同時(shí)考慮氣瓶?jī)?chǔ)存區(qū)應(yīng)區(qū)分空瓶區(qū)、滿瓶區(qū),按照體積估算,液氧杜瓦罐汽化供氧系統(tǒng)需占地約60 m2,鋼瓶氧氣匯流排系統(tǒng)占地約120 m2。杜瓦罐液氧匯流排與鋼瓶氧氣匯流排相比,每個(gè)杜瓦罐需配置一臺(tái)空溫式汽化器,在液氧氣化的過(guò)程中需要釋放大量的冷量,因此瓦罐液氧匯流排宜布置于室外,或者通風(fēng)極佳之地,否則會(huì)導(dǎo)致汽化器、管道結(jié)冰,影響使用。

2.3 交通運(yùn)輸因素

醫(yī)院所使用的液氧、鋼瓶氧氣均需要從氣體公司采購(gòu),而醫(yī)用氧屬于危險(xiǎn)化學(xué)品,其運(yùn)輸過(guò)程應(yīng)符合《危險(xiǎn)化學(xué)品安全管理?xiàng)l例》的要求[13],需要有特定的危險(xiǎn)化學(xué)品運(yùn)輸車輛,且在特定的時(shí)間段內(nèi)進(jìn)行運(yùn)輸,尤其是液氧槽車運(yùn)輸更是受到嚴(yán)格的交通管制,這也給醫(yī)院液氧、鋼瓶氧氣的補(bǔ)充帶來(lái)了一定的壓力。位于山區(qū)、偏遠(yuǎn)地區(qū)、海島、軍事管制區(qū)等區(qū)域的醫(yī)院,液氧的運(yùn)輸將更加困難[13-14]。而醫(yī)用分子篩制氧系統(tǒng)則可就地生產(chǎn)氧氣,不受交通條件的約束。因此醫(yī)院供氧方式的選型也將受到交通條件的影響。

2.4 運(yùn)維管理因素

中心供氧系統(tǒng)所配備的液氧儲(chǔ)罐、氣體儲(chǔ)氣罐、安全閥、壓力表等均屬特種設(shè)備壓力容器管理范圍,按照《特種設(shè)備安全監(jiān)察條例》要求,醫(yī)院應(yīng)根據(jù)情況設(shè)置特種設(shè)備安全管理機(jī)構(gòu)或者配備專職、兼職的安全管理人員。運(yùn)維操作人員必須持有壓力容器作業(yè)證方可上崗。

液氧儲(chǔ)罐汽化供氧系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單,操作少,故障點(diǎn)相對(duì)較少,運(yùn)行穩(wěn)定可靠,一周到兩周左右充裝一次,不需要設(shè)置專職人員24小時(shí)值守,每4個(gè)小時(shí)巡查一次即可,且供氧不受電力影響。但是液氧屬危險(xiǎn)品,液氧站存在火災(zāi)、爆炸風(fēng)險(xiǎn),站房周邊需要嚴(yán)格管理,嚴(yán)禁煙火。

醫(yī)用分子篩制氧系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜,機(jī)械部件、電子器件較多,故障點(diǎn)較多,需要配置專人24小時(shí)值守?？諌簷C(jī)組需有專業(yè)人員定期維護(hù),更換濾芯、油隔、風(fēng)隔等耗材,維護(hù)工作量較大。制氧機(jī)組必須保障電力供應(yīng)穩(wěn)定,否則將會(huì)影響到醫(yī)院氧氣的穩(wěn)定供應(yīng),制氧機(jī)組必須配備雙電源,以保障供電安全。在用氧高峰期應(yīng)時(shí)刻關(guān)注氧氣濃度,應(yīng)急供氧源時(shí)刻做好準(zhǔn)備,避免因供氧量不足導(dǎo)致氧氣濃度低于90%情況[15-18]。

液氧杜瓦罐汽化供氧系統(tǒng)與鋼瓶氧氣匯流排系統(tǒng)均是利用匯流排供氧,結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單,故障率低,停電時(shí)也可正常工作,無(wú)需24小時(shí)值守。但是當(dāng)用氧量大時(shí),需要頻繁的更換杜瓦罐或者鋼瓶,工作量大,耗費(fèi)人力,且存在一定危險(xiǎn)性。

2.5 經(jīng)濟(jì)性因素

在滿足上述因素條件下,經(jīng)濟(jì)型因素是醫(yī)用中心供氧系統(tǒng)選型的決定性因素,必須進(jìn)行充分地研究與分析。上述四種供氧方式經(jīng)濟(jì)性分析需根據(jù)建設(shè)成本、運(yùn)維成本、使用壽命等進(jìn)行綜合考慮。因運(yùn)維成本與醫(yī)院所在地區(qū)的經(jīng)濟(jì)水平密切相關(guān),本文以華南地區(qū)某三甲醫(yī)院實(shí)際運(yùn)維情況作為分析依據(jù),日均氧氣用量為900 m2。以下成本分析均不考慮占地成本。

液氧儲(chǔ)罐汽化供氧一套2×5 m3,建設(shè)總投資為75萬(wàn)元,使用壽命超過(guò)15年,按照15年計(jì)算折舊成本,液氧價(jià)格為1 200元/噸,每年按照300 d計(jì)算,運(yùn)行成本約為46.29萬(wàn)元,因不需專人值守,按照1名運(yùn)維人員計(jì)算成本,每人每年成本7萬(wàn)元,保養(yǎng)成本主要為安全閥、壓力表、閥門(mén)等易損部件的更換,壓力容器年檢費(fèi)用等,初步估計(jì)約為1.5萬(wàn)元/年。

液氧杜瓦罐汽化供氧系統(tǒng)采用匯流排供氧,因用氧量較大,建議2套3+3匯流排,造價(jià)約為30萬(wàn)元,杜瓦罐充裝液氧價(jià)格為2 500元/噸,包含運(yùn)費(fèi)、杜瓦罐租金,運(yùn)行費(fèi)用約為96.43萬(wàn)元。保養(yǎng)成本主要為匯流排減壓閥、管道等易損件維修更換,估計(jì)約為1萬(wàn)元。

醫(yī)用分子篩制氧系統(tǒng)該院共配置4套PTSI-1000型號(hào)制氧機(jī)組,總投資為350萬(wàn)元,機(jī)組投運(yùn)時(shí)最大制氧量為34 Nm3/h,但是因機(jī)組已運(yùn)行8年,機(jī)組老化,目前最大制氧量為25 Nm3/h。經(jīng)統(tǒng)計(jì),目前耗電量約為2.5 kW·h/Nm3,每臺(tái)空壓機(jī)配置有3 kW排風(fēng)機(jī)組,機(jī)房?jī)?nèi)配套有4臺(tái)冷量為7.2kW空調(diào),電費(fèi)按0.75元/kW·h計(jì)算,總運(yùn)行費(fèi)用為55.80萬(wàn)元,還需配置4人24小時(shí)駐場(chǎng),按人均7萬(wàn)元計(jì)算需28萬(wàn)元。空壓機(jī)組每年需要定期更換耗材,年維保費(fèi)用為27.56萬(wàn)元。

醫(yī)用匯流排供氧系統(tǒng)擬采用兩套10+10匯流排,總投資約為24萬(wàn)元,40L氧氣瓶35元/瓶,運(yùn)行成本約為171.82萬(wàn)元。

四種供氧方式的經(jīng)濟(jì)性對(duì)比見(jiàn)表3。

表3 四種供氧方式的經(jīng)濟(jì)性對(duì)比

2.6 對(duì)比分析

四種供氧方式的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)性對(duì)比分析見(jiàn)表4。

3 總結(jié)

醫(yī)用中心供氧系統(tǒng)的選型是關(guān)系到醫(yī)院供氧安全穩(wěn)定和運(yùn)營(yíng)成本的重要問(wèn)題,必須在醫(yī)院前期規(guī)劃時(shí)予以充分的研究分析。液氧貯罐汽化供氧與分子篩制氧是兩種最常用主氣源。在滿足規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)、場(chǎng)地與交通條件的情況下,液氧貯罐汽化供氧系統(tǒng)的建設(shè)成本與運(yùn)行成本最低,故障率低,不受停電影響,供氧安全穩(wěn)定,是最優(yōu)的供氧方案。而分子篩制氧系統(tǒng)則首先需要考慮是否滿足國(guó)家和地方的相關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)的要求,主要適用于醫(yī)院場(chǎng)地條件受限,或者中小型基層醫(yī)院,以及醫(yī)院位置偏遠(yuǎn)、交通受限、附近區(qū)域無(wú)液氧生產(chǎn)廠家等情況。液氧杜瓦罐汽化供氧方式主要應(yīng)用于場(chǎng)地受限,但交通運(yùn)輸條件好的醫(yī)院,使用相對(duì)較少。匯流排供氧一般廣泛用于醫(yī)院的應(yīng)急備用氣源,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,運(yùn)行穩(wěn)定,但因成本較高,很少被用于作為主氣源使用。

綜上所述,在醫(yī)用中心供氧系統(tǒng)的選型中,應(yīng)結(jié)合醫(yī)院的實(shí)際情況進(jìn)行充分的調(diào)研,因地制宜,選擇技術(shù)最優(yōu)、成本最低、運(yùn)行最穩(wěn)定的供氧方案,對(duì)于醫(yī)院運(yùn)行穩(wěn)定與健康發(fā)展具有十分重要的意義。