酸素製造技術の継続的な発展に伴い、医療用酸素は初期の工業用酸素から液体酸素、そして現在の圧力スイング吸着（PSA）酸素製造へと進化してきました。酸素供給方法も、単一のボトルからの直接酸素供給から集中酸素供給システムへと発展しました。現在、集中酸素供給システム、集中吸引システム、そして圧縮空気システムは、現代の病院診療所において不可欠な3つの医療用ガス供給システムとなっています。
酸素は人体の代謝活動にとって重要な物質であり、生命活動の第一の必需品です。酸素補給は、人体の生理的・生化学的内部環境を改善し、代謝プロセスの良好な循環を促進し、疾患の治療、症状の緩和、回復の促進、病変の予防、健康増進といった目的を達成します。
そのため、医療現場、特に重症患者や事故による負傷者の応急処置において酸素は重要な役割を果たしており、酸素供給は医療機関にとって必須条件の一つとなっている。
病院酸素供給システムの開発の歴史
単一ボトル直接酸素供給
病院における酸素供給の伝統的な方法は、単一のボンベから直接酸素を供給する方法であり、この方法は工業用酸素の供給にも常に用いられてきました。工業用酸素は有害ガスを含むことが多く、ボンベの内壁が錆びて酸素に吐き気を催すような臭いがするため、臨床使用時には患者の咳を引き起こし、呼吸器症状を悪化させる可能性があります。
そのため、中国は国民の健康を確保するために、医療用酸素の基準を改訂しました。
集中酸素供給
酸素供給は、中央酸素供給とも呼ばれ、国際的に広く普及している現代的な酸素供給方法です。中国は1983年に世界初の中央酸素供給システムを開発し、大中規模都市で広く普及・導入されています。現在では、一定規模の病院はすべて中央酸素供給システムを導入しています。さらに、中央酸素供給システム、中央吸引システム、圧縮空気システムで構成される医療ガス供給システムは、病院の病棟建設・改修において必須のプロジェクトであり、病院のアップグレードに不可欠なプロジェクトとなっています。
集中酸素供給技術は、病院の医療レベルを向上させ、患者がタイムリーな救助や治療を受けられるようにすることで、多くの命を救うことができます。同時に、集中酸素供給技術の設備は比較的集中化されているため、病院の近代的な管理にも役立ちます。
具体的には、次のような側面が反映されます。
- 集中型酸素供給パイプラインは圧力が低く、複数の安全装置が装備されているため、より安全で信頼性が高い。
- 集中酸素供給により酸素ボンベを病棟に持ち込む必要がなくなり、保管や輸送が容易になります。
- 集中型酸素供給システムは、強力な酸素供給能力、大容量、安定した圧力を備え、大流量の連続酸素供給を提供することができます。
- 集中酸素供給のための酸素吸入端末は、手術室、救急室、各病棟に直接設置されており、酸素吸入が簡単、簡単、安全、信頼できるものになっています。
- 集中酸素供給は酸素利用率を大幅に向上させ、酸素管理要員の数を減らし、経済的利益を向上させることができる。
病院の中央酸素供給システムは、酸素源、酸素配管、バルブ、および端末機器で構成されています。現在、国内外で酸素供給システムの酸素源として、バスバー、液体酸素、圧力スイング吸着（PSA）酸素濃縮器が一般的に使用されています。
バスバー
バスバー式酸素供給システムは、主に2組の高圧酸素ボンベ（1組はガス供給用、もう1組はバックアップ用）で構成されています。バスバー、自動/手動制御装置、音と光による警報装置、減圧・安定化装置、配管、その他の付属品で構成されています。酸素供給が不足しそうになると、バスバーは自動的にバックアップ酸素供給に切り替えます。
制御装置には、圧力計、監視制御ユニット、警報システム、および作動状態を表示し、使用者に空になった酸素ボンベの交換を通知するインジケータランプが備えられています。自動制御装置が故障した場合は、バックアップ減圧・圧力安定化装置が作動し、酸素供給圧力の安定性を確保します。
液体酸素
液体酸素を酸素源とするガス供給システムは、主に液体酸素タンク、気化器、減圧装置、警報装置から構成されます。液体酸素は、輸送車両の液体酸素タンクから集中酸素供給システムの液体酸素タンクに、液体酸素タンクの内外の圧力差を利用して供給されます。液体酸素タンクは、液体の低温を確保するために高圧断熱中間層を備えています。
液体酸素は気化器を通過する際に急激に温度が上昇し、気化します。高圧の気化酸素は減圧装置で減圧され、圧力が安定した後に送出されます。システムには一般的に2つの液体酸素タンクがあり、1つは酸素供給用、もう1つはバックアップ用です。液体酸素タンクとバスバーは併用することもでき、液体酸素タンクからガスを供給し、バスバーをバックアップ用として使用します。
医療用PSA酸素濃縮器酸素供給
医療用PSA酸素濃縮器の酸素供給システムは、主に空気圧縮機と乾燥機、フィルター、酸素濃縮器、酸素貯蔵タンク、配管、その他の付属品で構成されています。酸素ボンベへの酸素充填が必要な場合は、酸素圧縮機と酸素充填ステーションを設置することができます。PSA酸素発生器は、圧力スイング吸着酸素製造技術を採用し、医療用酸素基準を満たす純度90%以上の酸素を生成します。
圧力スイング吸着酸素製造技術は、ゼオライト分子ふるいによる酸素と窒素の選択吸着を利用し、吸着圧力の上昇に伴い吸着容量が増加し、吸着圧力の低下に伴い吸着容量が減少するという特性を有する。加圧条件下で窒素を吸着して酸素を濃縮し、減圧条件下で吸着した窒素を脱着すると同時に分子ふるいを再生する。この往復サイクルにより、酸素と窒素の分離と酸素製造を実現する。
医療用PSA酸素発生器は、単体構成とデュアルユニット構成が可能です。単体構成では、酸素発生装置を1台使用し、酸素ボンベのバスバーをバックアップとして使用します。酸素需要がピークに達した際には、バスバーを介して酸素ボンベに酸素を補充するため、経済的で安全性と信頼性に優れています。デュアルユニット構成では、酸素発生装置を2台使用することで、駐車やメンテナンスに便利になり、さらにバックアップ用の酸素バスバーを装備することで、より安全で実用的になります。
シンプルさの比較
バスバー酸素供給では医療用酸素ボンベを定期的に購入する必要があり、輸送、取り扱い、管理が複雑で、ボンベの定期的なメンテナンスも必要です。
液体酸素はバスバーに比べて大きな改良点であり、輸送量が大きく、輸送効率が高く、補助時間が短く、酸素コストが低いという利点があります。3.65m³の液体酸素貯蔵タンクに液体酸素を充填し、完全にガス化すると、3000m³の酸素を生産できます。これには500本の鋼製ボンベが必要で、鋼製ボンベの重量だけでも約30tになります。
液体酸素貯蔵タンクは月に1～2回の充填で済みますが、充填時の操作要件は非常に高く、作業員は資格を取得し、出力圧力を毎日確認し、定期的に機器を点検・保守する必要があります。酸素の使用手順は比較的煩雑です。
医療用PSA酸素発生器は、院内での酸素製造を可能にし、独立した酸素製造ステーションを構築します。酸素輸送を必要とせず、二次酸素源の制約もありません。装置は自動運転が可能で、頻繁な調整や校正は不要です。安全で操作が簡単で便利です。他の補助機器は不要で、認定された医療用酸素を配管システムに直接接続できるため、病院の管理をより科学的かつ近代化できます。
セキュリティ比較
バスバー酸素供給に使用される酸素ボンベ内の酸素圧力は比較的高く、通常15MPa（150気圧）です。そのため、強い振動や衝突に遭遇すると爆発の危険性があります。酸素ボンベ内の酸素の品質と純度は、ユーザーが管理することはできません。
液体酸素は安全上最も重要な懸念事項です。液体酸素貯蔵タンクには大量の液体酸素が貯蔵されています。液体酸素の温度は非常に低く（-183℃）、酸素は強力な燃焼剤です。一度漏れると、悲惨な結果を招く可能性があります。そのため、液体酸素システムは定期的な点検が必要です。液体酸素タンクの防爆ディスクが破裂したり、排気バルブが排気側に飛び出したりした場合は、液体酸素タンクの層間真空が破壊されていることを意味し、修理と再真空引きが必要です。
人口密度の高い病院に液体酸素ボンベを設置するのは危険です。液体酸素は輸送や梱包中に漏れやすく、少量の油脂でも火災の原因となり、安全上の問題が生じる可能性があります。
医療用PSA酸素発生器は、常温・低圧（20℃～40℃、6～8気圧）で動作します。原理的に不安全要因はなく、3つの酸素供給方法の中で最も安全です。酸素濃縮器には通常、バックアップバスバー酸素源が装備されており、停電やシャットダウン時、あるいは酸素消費量が一定時間にわたって急増し、酸素濃縮器の定格酸素生産量を超えた場合でも、酸素供給を確保します。
経済比較
バスバーシステムは、病院で一般的に入手可能な酸素ボンベを使用します。ボンベを加工して組み立てるだけで済むため、初期投資コストを抑えることができます。
酸素供給方法の選択
バスバー酸素供給は初期投資が最も少ないため、患者受け入れ能力が小さく資金不足に悩む中小病院にとって、バスバー酸素供給は最も実用的かつ経済的な方法です。長期的な経済運営の観点から見ると、病院用PSA酸素発生器は最も経済的な酸素供給方法です。このシステムは高い安全係数を備え、無人運転と現代的な管理が可能であるため、現代の病院にとって最適な選択肢です。
そのため、現在、大規模病院では酸素供給に病院用PSA酸素濃縮器を使用するべきです。同時に、PSA酸素濃縮器は二次酸素源を必要とせず、電気だけで正常に酸素を供給できるため、一部の遠隔地や交通の不便な地域にも適しています。
システムパイプと端末
酸素は酸素ステーションから各階（病棟、手術室、救急センター、外来診療室など）へ輸送されます。二次圧力安定化後、酸素出力圧力は0.1～0.4MPs（調整可能）です。酸素配管周辺の周囲温度は70℃を超えないようにしてください。
パイプラインやバルブの近くでは、裸火や油汚れは厳禁です。酸素供給パイプラインは、銅管またはステンレス鋼管で作ることができます。銅管はより経済的で、国家規格で推奨されている材料です。
酸素チューブは病棟内に入ると、ターミナルプレート（治療ベルトとも呼ばれる）に接続されます。ターミナルプレートは、各種電線をガイドする溝と、各種配管端末部品をまとめたものです。
投稿日時: 2025年6月9日