医療用酸素とは、単に高濃度の酸素を指すわけではありません。医療環境では、酸素源は酸素を提供する必要があります。管理されたガス品質、安定した濃度、十分な圧力と流量、継続的な可用性、医療用途と互換性のある供給システム.

PSA 酸素プラントは、医療施設で酸素を直接生成するために使用される技術の 1 つです。 PSAの略です圧力スイング吸着。このシステムは、窒素を優先的に保持するモレキュラーシーブ吸着剤を使用して、圧縮された周囲空気から酸素を分離します。

医療用途の場合、酸素発生システムは、該当する医療ガス規格に基づいて設計され、使用目的に対して検証されている必要があります。一般的に参照される医療用酸素用の PSA 製品ガスは次のとおりです。93% 酸素、適用される規格および管轄区域に応じた許容仕様範囲。世界保健機関は、PSA 酸素システムを医療用途向けの酸素濃度約 93% ± 3% の酸素源として説明しています。

したがって、重要な質問は単に次のようなものではありません。「酸素はどれくらい純粋ですか？」それは次のとおりです。

酸素発生システムは、必要な医療仕様を満たすガスを一貫して生成し、それを治療現場に安全かつ継続的に供給できるでしょうか?

医療グレードの PSA 酸素とは何ですか?

医療グレードの PSA 酸素は、現場で生成される酸素です。圧力スイング吸着酸素生成システム医療用酸素サービスに適した仕様で製造されています。

一般的なシステムは次のプロセスに従います。

周囲空気 → エアコンプレッサー → 空気処理 → PSA 吸着 → 酸素バッファ → 品質監視 → 医療ガス供給

PSA セクションには通常、モレキュラーシーブが充填された複数の吸着容器が含まれています。

加圧中：

圧縮空気は 1 つの吸着容器に入ります。

窒素が優先的に吸着されます。

酸素富化ガスは吸着床を通過します。

製品の酸素はバッファー/保管セクションに入ります。

飽和した吸着剤は減圧されます。

窒素が放出されます。

吸着剤が再生されます。

別の容器が吸着を引き継ぎます。

交互の操作により、個々の吸着容器が再生されている間、酸素の生成を継続できます。

医療用途の場合、発電機はシステムの一部にすぎません。空気処理、酸素分析、保管、圧力調整、分配、警報、電源、換気、バックアップ酸素はすべて、医療用酸素供給の信頼性に影響します。

医療グレードの酸素は通常の工業用酸素とは異なります

「酸素」という用語だけでは、ガスが医療用途に適しているかどうかは定義されません。

医療用酸素には以下に関する要件が適用されます。

酸素濃度;

不純物;

水分;

プレッシャー;

配信の信頼性。

監視;

ストレージ;

分布;

および適用される規制基準。

PSA システムは多くの産業用途向けに設計できるため、この違いは重要です。

たとえば、産業用 PSA 酸素発生装置は、以下に酸素を供給します。

廃水処理;

水産養殖。

金属加工;

オゾンの発生。

ガラスの生産。

または鉱物の加工。

これらのアプリケーションには、病院の医療ガス システムとは異なるガス品質要件があります。

したがって、医療用 PSA の設置は、次のように設計する必要があります。医療用酸素システム一般的な産業用酸素発生器をそのまま病院のパイプラインに接続するのではなく、

主要なアプリケーション: 病院の医療ガス システム

医療グレードの PSA 酸素の最も重要な応用シナリオは、病院の集中医療ガス システムです。

典型的なアーキテクチャは次のとおりです。

PSA酸素プラント

↓

酸素貯蔵/バッファー

↓

圧力調整

↓

医療用酸素パイプライン

↓

病棟 / ICU / 手術室 / 救急科

酸素は、専用の医療ガスパイプラインを通じて、患者のベッドや医療機器の近くにある端末ユニットに供給されます。

この配置により、通常の動作中に個々のシリンダーを酸素を使用するすべての場所に移動する必要がなくなります。

したがって、PSA プラントは病院の一部として機能します。中央公共インフラ.

大規模な病院の場合、システムには次のものも組み込まれる場合があります。

酸素マニホールド;

バックアップシリンダー。

自動切り替え。

真空システム;

医療用空気。

医療用ガス警報器。

そして集中監視。

集中治療室

ICU の酸素要求量は非常に変動する可能性があります。

患者は次のような理由で酸素を必要とすることがあります。

鼻カニューレ。

マスク。

高流量酸素システム。

非侵襲的な換気。

または機械換気。

患者数や呼吸補助強度が突然増加すると、酸素消費量が大幅に変化する可能性があります。

このため、ICU の酸素供給量は、病院での平均消費量のみを考慮して設計されるべきではありません。

エンジニアは次のことを考慮する必要があります。

通常負荷 + ピーク負荷 + 緊急負荷 + 予備容量

PSA システムは、通常の病院の負荷に合わせて継続的に酸素を生成することができ、同時に酸素バッファーと二次供給源が突然の需要の増加や機器のダウンタイムに対する追加の保護を提供します。

このため、冗長性が医療用 PSA システム設計の重要な要素となります。

手術室

手術室では、麻酔および呼吸補助システムの一部として酸素を使用します。

したがって、酸素供給は医療ガスターミナルでの安定した圧力と可用性を維持する必要があります。

集中型 PSA システムは、各手術室に個別にシリンダーを配置する必要がなく、病院のパイプラインを通じて酸素を供給できます。

このシステムは、複数の手術室の同時運用も考慮する必要があります。

たとえば、次のような病院があります。

手術室4室。

ICU 2 つ。

緊急治療エリア。

一般病棟。

小規模外来診療所とは酸素要求量プロファイルが大きく異なります。

したがって、PSA プラントのサイズは次のとおりにする必要があります。医療ガスシステム全体、単一の部門ではありません。

救急部門

救急部門の特徴は、予測不可能な需要です。

通常の稼働期間では比較的適度な酸素流量が必要ですが、大量死傷事件が発生すると需要が突然ピークに達する可能性があります。

したがって、医療用酸素システムは以下を提供する必要があります。

十分な通常の生産。

酸素貯蔵量。

圧力の安定性。

アラーム機能。

緊急バックアップ。

そして頼もしいパワー。

PSA は主な酸素源として機能し、ボンベまたは別の承認された酸素源が緊急バックアップとして機能します。

PSA 発生器は電力と機械設備に依存しているため、このハイブリッド構成は特に重要です。

農村部および僻地の病院への酸素供給

医療用 PSA システムは、産業用ガス供給業者から遠く離れた病院に特に関連します。

従来のシリンダーベースのシステムには次のものが必要です。

ガス供給業者 → ガソリンスタンド → 輸送 → 病院 → ボンベ保管庫 → 患者

病院が遠隔地にある場合、輸送ステップが追加されるたびに、物流計画の重要性が高まります。

PSA プラントは供給モデルを変更します。

周囲空気 → PSA 発生器 → 病院医療ガスパイプライン

病院は依然として電気とメンテナンスのサポートを必要としていますが、酸素ボンベの継続的な輸送は減少しています。

これが、信頼性の高い酸素供給の維持が難しい医療施設向けに、WHO が PSA を含む酸素生成技術を推進してきた理由の 1 つです。

野戦病院および臨時医療施設用の PSA 酸素

PSA テクノロジーは、モジュール式またはコンテナ化された医療用酸素システムに統合することもできます。

コンテナ化された構成では、以下を統合できます。

エアコンプレッサー;

エアドライヤー。

濾過システム;

PSA酸素発生器;

酸素バッファタンク。

酸素分析計。

制御システム。

酸素ブースター;

シリンダー充填装置。

正確な構成は、目的のアプリケーションによって異なります。

一時的な医療施設の場合、コンテナ化されたアプローチにより、現場での建設要件を軽減できます。

このシステムは、必要な場所に輸送し、電力および医療ガス供給インフラストラクチャに接続し、稼働させ、必要に応じて後で再配置することができます。

この構成は特に以下に関連します。

救急医療施設。

災害対応病院。

遠隔医療ステーション。

一時的な治療センター。

そして人道的医療プロジェクト。

PSA 酸素とシリンダー充填

すべての医療施設がパイプラインのみを介して酸素を供給しているわけではありません。

シリンダーは、モバイルおよびリモート アプリケーションにとって引き続き重要です。

したがって、PSA 酸素プラントは高圧酸素ブースターと組み合わせることができます。

構成は次のようになります。

PSA発生器 → 酸素バッファー → 酸素ブースター → 充填マニホールド → シリンダー

PSA 発生器は通常の製品圧力で酸素を生成し、ブースターはガス圧力をシリンダー充填に必要なレベルまで上昇させます。

充填されたシリンダーは次の場所に輸送できます。

救急車。

サテライトクリニック。

遠隔病棟。

緊急ステーション。

または他の医療施設。

これにより、病院には次の 2 つの分散モードが与えられます。

パイプライン酸素 + シリンダー酸素

この柔軟性は、医療ネットワークが病院の本館を超えて広がっている場合に特に価値があります。

医療用酸素純度は継続的に監視する必要がある

医療用 PSA システムの最も重要なコンポーネントの 1 つは酸素分析装置です。

分析装置は生成ガス中の酸素濃度を測定します。

これは、PSA システムが指定された酸素品質範囲内で動作しているかどうかを直接示します。

一般的な監視アーキテクチャには次のものが含まれます。

PSA → 酸素濃度計 → PLC → 警報・制御システム

酸素濃度が指定範囲外になると、制御システムはシステム設計に応じてアラームを生成したり、事前に定義された保護措置を講じたりすることができます。

医療用途の場合、この監視機能は、単に製品データシートに発生器の公称酸素純度を表示するよりもはるかに重要です。

目的は、動作中に実際の生成ガスの品質を確認する.

供給空気処理が重要な理由

PSA 酸素の生成は、圧縮された周囲空気から始まります。

ただし、大気中にはモレキュラーシーブに入る前に除去しなければならない汚染物質が含まれています。

圧縮空気には次のものが含まれる場合があります。

水;

石油エアロゾル。

微粒子。

およびその他の汚染物質。

一般的な空気処理シーケンスには次のものが含まれます。

コンプレッサー → アフタクーラー → 水分離器 → フィルター → ドライヤー → PSA

供給空気の処理が不十分だと、モレキュラーシーブの性能に影響を及ぼし、吸着剤の耐用年数が短くなる可能性があります。

医療用途では、空気処理は生成される酸素の安定化にも貢献します。

したがって、PSA 酸素プラントは次のように評価する必要があります。

コンプレッサー + 空気処理 + PSA + モニタリング

PSA 吸着塔を完全な酸素生成システムとして扱うのではなく、

酸素緩衝により需要の安定性を実現

PSA の酸素生成は周期的ですが、病院の酸素消費量は継続的に変化する可能性があります。

酸素バッファー タンクは、これら 2 つの動作パターンを分離するのに役立ちます。

バッファーは次のことができます。

出口圧力を安定させます。

短期的な需要変動を吸収する。

急激な圧力変化を軽減します。

下流のフロー制御をサポートします。

限られた量の貯蔵酸素を供給します。

簡略化したシステムは次のとおりです。

PSA製造→酸素バッファ→医療ガスパイプライン

一時的な需要の増加中に、PSA 生成が反応する間にバッファーが追加の酸素を供給できます。

ただし、このバッファーを大量の緊急用酸素予備と混同しないでください。

重要なアプリケーションの場合は、別途バックアップ容量が必要になる場合があります。

医療用 PSA システムには信頼性の高い電力が必要です

PSA 酸素と貯蔵酸素ボンベの主な違いは出力依存性です。

シリンダーには圧縮酸素がすでに入っています。

PSA ジェネレータの動作には電力が必要です。

コンプレッサー。

バルブ;

制御システム。

乾燥機。

冷却装置。

酸素ブースターの可能性もあります。

したがって、主な酸素源として PSA に依存している病院は、次のことを考慮する必要があります。

通常電源 → バックアップ電源 → 酸素貯蔵

重要な医療施設では、バックアップ発電機と貯蔵酸素がシステム設計に組み込まれるのが一般的です。

WHO のガイダンスでは、PSA 酸素生成システムを計画する際に、信頼性の高い電源とバックアップの手配を重視しています。

これは重要なエンジニアリング原則につながります。

医療用 PSA システムは、単に酸素を生成するだけでなく、酸素を継続できるように設計する必要があります。

新生児および小児ケアのための PSA 酸素

新生児科や小児科では、慎重に制御された流量での酸素供給が必要な場合があります。

課題は必ずしも酸素消費量が極端に多いというわけではありません。

代わりに、システムには次のものが必要です。

安定した酸素品質。

適切な圧力。

正確な流量調整。

信頼性の高い配布。

および適切な臨床機器。

したがって、PSA プラントは上流の酸素源を形成し、レギュレーター、流量計、酸素ブレンダー、医療機器は患者レベルで供給を制御します。

酸素発生装置は、患者側の最終的な流量制御を担当すると考えるべきではありません。

完全なチェーンは次のとおりです。

PSA → 病院パイプライン → 圧力調整 → 流量制御 → 臨床機器 → 患者

呼吸療法における医療用PSA酸素

呼吸療法には、次の目的に酸素を供給することが含まれます。

人工呼吸器;

CPAP システム。

BiPAP システム。

高流量鼻酸素システム。

およびその他の呼吸補助装置。

これらのデバイスは、瞬間的な酸素流量要件が非常に異なる場合があります。

高流量システムでは、特に大きな需要のピークが発生する可能性があります。

したがって、医療用酸素システムの設計では、次のことを考慮する必要があります。同時ピーク消費量.

たとえば、設計に関する質問は次のようになります。

予想される最大需要で同時に動作できる酸素消費装置は何台ありますか?

それよりも：

平均的な患者はどれくらいの酸素を使用しますか?

この区別は、PSA の容量とパイプラインのサイジングを決定する際に不可欠です。

歯科および外来施設向けの PSA 酸素

一般に小規模な医療施設では、大病院に比べて酸素消費量が低くなります。

アプリケーションには次のものが含まれます。

歯科手術。

外来での処置。

軽度の緊急治療。

回復室。

そして小さなクリニック。

これらの施設では、完全な PSA システムが適切な場合もあれば、そうでない場合もあります。

決定は以下によって異なります。

毎日の酸素消費量。

ピークフロー。

利用可能な電力。

シリンダーの配送の信頼性。

利用可能な設置スペース。

必要なバックアップ容量。

酸素要求量が非常に低く、断続的である場合は、ボンベを使用する方が簡単な選択肢となります。

PSA は、施設が次の段階に進むにつれてさらに魅力的になります。定期的かつ継続的な酸素消費量.

医療用酸素と産業用酸素: 重要な違い

廃水処理用の PSA 酸素発生装置と病院用の PSA 酸素プラントは、同じ基本的な吸着原理を使用する場合があります。

ただし、システム要件は大きく異なる場合があります。

このため、単にラベルを「産業用酸素発生器」から「医療用酸素発生器」に変更するだけでは十分ではありません。

完全なシステムは、意図された医療用途に基づいて設計される必要があります。

医療用PSA酸素プラントの中核となる技術パラメータ

医療用 PSA 酸素システムを評価する場合、プロジェクトの初期段階でいくつかのパラメータを考慮する必要があります。

正確な数値仕様は、常に、適用される医療ガス基準と病院の実際の酸素需要プロファイルに従って決定する必要があります。

医療アプリケーションではなぜ冗長性がより重要なのか

多くの工業プロセスでは、一時的な酸素の中断により生産効率が低下する可能性があります。

医療分野では、その結果はさらに深刻になる可能性があります。

したがって、医療用酸素システムには通常、複数の保護層が必要です。

堅牢なアーキテクチャには次のものが含まれる場合があります。

PSA一次酸素プラント

セカンダリ PSA モジュール

酸素緩衝液

バックアップシリンダーマニホールド

非常用電源

具体的な取り決めは、施設のリスク評価と規制要件によって異なります。

モジュラー PSA システムはメンテナンスも容易にします。

例えば：

PSA モジュール A + PSA モジュール B + PSA モジュール C

1 つのモジュールがオフラインになった場合でも、必要な冗長性を考慮してシステムのサイズが設定されていれば、残りのモジュールが病院の需要の一部を供給し続けることができる可能性があります。

コンテナ型医療用 PSA 酸素プラント

遠隔地の病院や一時的な医療プロジェクトの場合、コンテナ化により酸素の生成とモビリティを組み合わせることができます。

コンテナ化された医療用酸素システムには、以下を統合できる可能性があります。

コンプレッサー。

空気処理。

PSA酸素発生器;

酸素バッファー。

アナライザ;

PLC;

電気システム;

換気;

酸素ブースター;

シリンダー充填装置。

コンテナは現地の気候に合わせて設計される必要があります。

高温では追加の冷却能力が必要になる場合があります。

寒冷地では暖房と断熱が必要な場合があります。

高地の現場では、コンプレッサーと PSA の性能を補正する必要があります。

粉塵の多い環境では、濾過とメンテナンスの計画を強化する必要があります。

したがって、コンテナ化によってエンジニアリング要件が排除されるわけではありません。それ可搬性のあるシステムにパッケージ化する.

コアアプリケーションシナリオとは何ですか?

医療グレードの PSA 酸素は、さまざまな医療シナリオに適用できます。

総合病院

集中的な酸素の生産とパイプラインの分配。

集中治療室

呼吸補助装置への継続的な酸素供給。

手術室

麻酔と呼吸補助のための酸素供給。

救急部門

予測不可能な需要にも対応できる信頼性の高い酸素供給。

新生児科および小児科

安定して制御された酸素供給。

田舎の病院

外筒物流が難しい現場での生成。

野戦病院

仮設施設向けのコンテナ型またはモジュール式の酸素生成。

医療用酸素ボンベの充填

PSA と酸素ブースターを組み合わせてモバイル酸素を分配します。

サテライトクリニック

中央で PSA を生産し、遠隔の医療拠点にシリンダーを配布します。

緊急バックアップシステム

PSA は、施設のアーキテクチャに応じて、シリンダーベースまたはバルク酸素システムを補うことができます。

病院はどのような場合に PSA 酸素を検討すべきですか?

PSA 酸素は、いくつかの条件が同時に存在する場合に特に重要になります。

酸素は継続的に消費されます。

外筒の配送は頻繁に行われます。

病院は酸素供給源から遠く離れた場所にあります。

酸素需要は増大しています。

医療ガスパイプラインはすでに設置されています。

信頼性の高い電力が利用可能です。

そして病院では酸素供給をより厳密に制御する必要があります。

逆に、酸素消費量が非常に少ない小規模クリニックでは、専用の PSA プラントは必要ない可能性があります。

正しい決定は、次のことに基づいて行う必要があります。完全な酸素要求量プロファイルとインフラストラクチャの状態.

PSA 酸素は単なる発生装置ではなくシステムです

医療用酸素工学における最も重要な概念の 1 つは、PSA 発生器はより大きなシステムの中心にすぎないということです。

完全なインストールには次のものが含まれる場合があります。

エアコンプレッサー

↓

空気処理

↓

PSA 酸素発生器

↓

酸素濃度計

↓

酸素緩衝液

↓

圧力調整

↓

医療ガスパイプライン

↓

臨床端末装置

と：

バックアップ酸素 + バックアップ電源 + 警報システム

このアーキテクチャは、酸素純度または公称容量だけで PSA 酸素発生器を選択すると不適切なシステムになる可能性がある理由を説明しています。

コンプレッサーのサイズが小さい可能性があります。

パイプラインに過度の圧力損失が発生する可能性があります。

バックアップ電源が不足している可能性があります。

酸素分析計は適切なモニタリングを提供できない可能性があります。

電気システムが連続動作をサポートしていない可能性があります。

したがって、医療用酸素プロジェクトは、統合されたユーティリティ システムとして設計される必要があります。

結論

医療グレードのPSA酸素は、圧力スイング吸着によって現場で酸素が生成され、医療用酸素サービスの要件に従って製造、監視、保管、配布されます。.

その主な用途は、医療施設、特に集中医療ガスパイプラインを備えた病院への継続的な酸素供給です。 ICU、手術室、救急部門、新生児病棟、一般病棟、田舎の病院、野戦病院、シリンダー充填ステーションをサポートできます。

PSA の最も重要な利点は、単に約 93% の濃度で酸素を生成するということではありません。その本当の意味は、医療施設がオンサイトの酸素生成インフラストラクチャ外部から供給されるボンベやバルク酸素に完全に依存するのではなく、

適切に設計された医療用 PSA システムでは、完全なチェーンが重要です。

信頼できるエア → クリーンな圧縮空気 → PSA分離 → 酸素品質確認 → 緩衝 → 安定供給 → バックアップ供給

それが信頼性の高い医療用酸素システムの基礎です。

継続的に需要が続く医療施設では、最適な構成が確立されていないことがよくあります。「シリンダーの代わりにPSAを」むしろ:

主要な酸素源としての PSA + バッファー/貯蔵 + シリンダー、またはバックアップとしての別の承認された供給源。

この組み合わせは、医療用酸素インフラストラクチャの 2 つの基本的な要件に対応します。継続的な日常的な供給と、プライマリ システムが利用できない場合の回復力を実現します。