Медицинский кислород – это не просто кислород высокой концентрации. В медицинских учреждениях источник кислорода должен обеспечиватьконтролируемое качество газа, стабильная концентрация, достаточное давление и расход, постоянная доступность и система распределения, совместимая с медицинским использованием..

Кислородная установка PSA — одна из технологий, используемых для производства кислорода непосредственно в медицинском учреждении. ПСА означаетАдсорбция при перепаде давления. Система отделяет кислород от сжатого окружающего воздуха с помощью адсорбентов на основе молекулярных сит, которые преимущественно удерживают азот.

Для медицинских применений система генерации кислорода должна быть спроектирована с учетом применимых стандартов для медицинских газов и проверена для использования по назначению. Часто упоминаемый газообразный продукт PSA для медицинского кислорода составляет около93 % кислорода, допустимый диапазон технических характеристик зависит от действующего стандарта и юрисдикции.. Всемирная организация здравоохранения описывает кислородные системы PSA как источник кислорода с концентрацией кислорода примерно 93% ± 3% для медицинских применений.

Таким образом, ключевой вопрос заключается не просто в«Насколько чист кислород?»Это:

Может ли система генерации кислорода постоянно производить газ, соответствующий необходимым медицинским требованиям, и безопасно и непрерывно доставлять его к месту оказания медицинской помощи?

Что такое кислород PSA медицинского назначения?

Кислород PSA медицинского класса — это кислород, вырабатываемый на месте с помощьюСистема генерации кислорода с адсорбцией при переменном давлениии произведен в соответствии со спецификацией, подходящей для использования в медицинских целях с кислородом.

Типичная система следует этому процессу:

Окружающий воздух → Воздушный компрессор → Очистка воздуха → Адсорбция PSA → Кислородный буфер → Мониторинг качества → Распределение медицинских газов

Секция PSA обычно содержит несколько адсорбционных сосудов, заполненных молекулярными ситами.

Во время повышения давления:

Сжатый воздух поступает в один адсорбционный резервуар.

Азот преимущественно адсорбируется.

Обогащенный кислородом газ проходит через слой адсорбента.

Продуктовый кислород поступает в секцию буфера/хранилища.

Из насыщенного адсорбента разгерметизируют.

Выделяется азот.

Адсорбент регенерируется.

Другой сосуд берет на себя адсорбцию.

Переменный режим позволяет продолжать выработку кислорода во время регенерации отдельных адсорбционных сосудов.

В медицинских целях генератор является лишь частью системы.Обработка воздуха, анализ кислорода, хранение, регулирование давления, распределение, сигнализация, электроснабжение, вентиляция и резервный кислород — все это влияет на надежность подачи медицинского кислорода.

Медицинский кислород отличается от обычного промышленного кислорода

Сам по себе термин «кислород» не определяет, пригоден ли газ для медицинского использования.

К медицинскому кислороду предъявляются требования, касающиеся:

концентрация кислорода;

примеси;

влага;

давление;

надежность доставки;

мониторинг;

хранилище;

распределение;

и применимые нормативные стандарты.

Это различие важно, поскольку системы PSA могут быть разработаны для многих промышленных применений.

Например, промышленный генератор кислорода PSA может подавать кислород в:

очистка сточных вод;

аквакультура;

обработка металла;

образование озона;

стекольное производство;

или переработка полезных ископаемых.

Эти приложения предъявляют другие требования к качеству газа, чем больничная система медицинского газа.

Поэтому медицинскую установку PSA необходимо проектировать какмедицинская кислородная система, а не брать обычный промышленный генератор кислорода и просто подключать его к больничному трубопроводу.

Основное применение: больничные медицинские газовые системы.

Наиболее важным сценарием применения кислорода PSA медицинского класса является централизованная система подачи медицинских газов в больнице.

Типичная архитектура:

Кислородный завод PSA

↓

Хранение кислорода/буфер

↓

Регулирование давления

↓

Медицинский кислородный трубопровод

↓

Палата / отделение интенсивной терапии / операционная / отделение неотложной помощи

Кислород подается по специальному трубопроводу медицинского газа к терминалам, расположенным рядом с кроватями пациентов или медицинским оборудованием.

Такое расположение исключает необходимость перемещения отдельных баллонов в каждое место использования кислорода во время нормальной работы.

Таким образом, завод PSA функционирует как часть больницы.центральная инженерная инфраструктура.

Для более крупных больниц система может также включать в себя:

кислородные коллекторы;

резервные цилиндры;

автоматическое переключение;

вакуумные системы;

медицинский воздух;

сигнализаторы медицинского газа;

и централизованный мониторинг.

Отделения интенсивной терапии

В отделениях интенсивной терапии потребность в кислороде может сильно варьироваться.

Пациентам может потребоваться кислород через:

носовые канюли;

маски;

кислородные системы с высоким расходом;

неинвазивная вентиляция;

или механическая вентиляция.

Внезапное увеличение числа пациентов или интенсивности респираторной поддержки может существенно изменить потребление кислорода.

По этой причине снабжение кислородом в отделениях интенсивной терапии не должно рассчитываться исключительно на основе среднего потребления кислорода в больнице.

Инженерам необходимо учитывать:

Нормальная нагрузка + Пиковая нагрузка + Аварийная нагрузка + Резервная мощность

Система PSA может обеспечить непрерывную выработку кислорода для нормальной нагрузки больницы, в то время как кислородный буфер и вторичный источник подачи обеспечивают дополнительную защиту от внезапного увеличения потребности или простоя оборудования.

Вот почему резервирование является важным компонентом проектирования медицинской системы PSA.

Операционные залы

В операционных залах кислород используется как часть систем анестезии и респираторной поддержки.

Поэтому подача кислорода должна поддерживать стабильное давление и доступность на терминале медицинского газа.

Централизованная система PSA может подавать кислород через больничный трубопровод, вместо того, чтобы требовать индивидуального размещения баллонов в каждой операционной.

Система также должна учитывать одновременную работу нескольких операционных.

Например, больница:

4 операционных;

2 отделения интенсивной терапии;

отделения неотложной помощи;

общие палаты;

профиль потребности в кислороде будет сильно отличаться от профиля небольшой поликлиники.

Поэтому установка PSA должна иметь размеры в соответствии свся система медицинского газа, ни одного отдела.

Отделения неотложной помощи

Отделения неотложной помощи характеризуются непредсказуемым спросом.

Нормальный период работы может потребовать относительно умеренного потока кислорода, в то время как события с массовыми жертвами могут вызвать внезапные пики потребности.

Таким образом, медицинская кислородная система должна обеспечивать:

достаточная нормальная продукция;

запас кислорода;

стабильность давления;

функции сигнализации;

аварийное резервное копирование;

и надежная мощность.

PSA может служить основным источником кислорода, в то время как баллоны или другой одобренный источник кислорода обеспечивают аварийный резерв.

Эта гибридная схема особенно важна, поскольку генератор PSA зависит от электроэнергии и механического оборудования.

Подача кислорода для сельских и отдаленных больниц

Медицинские системы PSA особенно актуальны для больниц, расположенных вдали от поставщиков промышленного газа.

Обычная система на базе цилиндра требует:

Поставщик газа → АЗС → Транспорт → Больница → Хранение баллонов → Пациент

Если больница расположена в отдаленном регионе, каждый дополнительный этап транспортировки повышает важность планирования логистики.

Завод PSA меняет модель поставок:

Окружающий воздух → Генератор PSA → Трубопровод медицинского газа больницы

Больница по-прежнему нуждается в электричестве и техническом обслуживании, но непрерывная транспортировка кислородных баллонов сокращается.

Это одна из причин, по которой ВОЗ продвигает технологии получения кислорода, включая PSA, для медицинских учреждений, где трудно поддерживать надежную подачу кислорода.

Кислород PSA для полевых госпиталей и временных медицинских учреждений

Технология PSA также может быть интегрирована в модульные или контейнерные медицинские кислородные системы.

Контейнерная конфигурация может включать в себя:

воздушный компрессор;

осушитель воздуха;

система фильтрации;

кислородный генератор ПСА;

кислородный буферный резервуар;

анализатор кислорода;

система управления;

кислородный усилитель;

и оборудование для наполнения баллонов.

Точная конфигурация зависит от предполагаемого применения.

Для временного медицинского учреждения контейнерный подход может снизить требования к строительству на месте.

Систему можно транспортировать в необходимое место, подключить к энергетической и газораспределительной инфраструктуре, ввести в эксплуатацию, а затем при необходимости переместить.

Эта конфигурация особенно актуальна для:

учреждения скорой медицинской помощи;

больницы реагирования на стихийные бедствия;

удаленные медицинские пункты;

временные лечебные центры;

и проекты гуманитарного здравоохранения.

PSA Кислород и заправка баллонов

Не каждое медицинское учреждение распределяет кислород исключительно по трубопроводам.

Цилиндры по-прежнему важны для мобильных и удаленных приложений.

Таким образом, кислородную установку PSA можно комбинировать с кислородным усилителем высокого давления.

Конфигурация становится:

Генератор PSA → Кислородный буфер → Кислородный бустер → Заправочный коллектор → Баллоны

Генератор PSA производит кислород при нормальном давлении продукта, а бустер повышает давление газа до уровня, необходимого для наполнения баллона.

Заполненные баллоны затем можно транспортировать в:

машины скорой помощи;

спутниковые клиники;

отдаленные палаты;

аварийные станции;

или другие медицинские учреждения.

Это дает больнице два режима распределения:

Трубопроводный кислород + баллонный кислород

Такая гибкость особенно ценна, когда сеть здравоохранения выходит за пределы главного здания больницы.

Чистота медицинского кислорода должна постоянно контролироваться

Одним из наиболее важных компонентов медицинской системы ПСА является анализатор кислорода.

Анализатор измеряет концентрацию кислорода в полученном газе.

Это обеспечивает прямую индикацию того, работает ли система PSA в заданном диапазоне качества кислорода.

Типичная архитектура мониторинга может включать в себя:

PSA → Анализатор кислорода → ПЛК → Система сигнализации/управления

Если концентрация кислорода выходит за пределы указанного диапазона, система управления может подать сигнал тревоги или принять заранее определенные защитные меры в зависимости от конструкции системы.

Для медицинских применений эта функция мониторинга гораздо важнее, чем простое отображение номинальной чистоты кислорода генератора в паспорте продукта.

Цель состоит в том, чтобыпроверка фактического качества продуктового газа во время работы.

Почему обработка подаваемого воздуха имеет решающее значение

Генерация кислорода PSA начинается со сжатого окружающего воздуха.

Однако атмосферный воздух содержит примеси, которые необходимо удалить перед попаданием в молекулярное сито.

Сжатый воздух может содержать:

вода;

масляные аэрозоли;

частицы;

и другие загрязнения.

Типичная последовательность обработки воздуха может включать:

Компрессор → Доохладитель → Водоотделитель → Фильтры → Осушитель → PSA

Плохая обработка подаваемого воздуха может повлиять на производительность молекулярных сит и сократить срок службы адсорбента.

В медицинских целях обработка воздуха также способствует постоянству вырабатываемого кислорода.

Таким образом, кислородную установку КПА следует оценивать как:

Компрессор + Очистка воздуха + PSA + Мониторинг

вместо того, чтобы рассматривать адсорбционные башни PSA как полную систему производства кислорода.

Буферизация кислорода обеспечивает стабильность спроса

Выработка кислорода ПСА является циклической, в то время как потребление кислорода в больнице может меняться постоянно.

Буферный резервуар для кислорода помогает разделить эти два режима работы.

Буфер может:

стабилизировать давление на выходе;

поглощать краткосрочные колебания спроса;

уменьшить резкие перепады давления;

поддержка управления нисходящим потоком;

и обеспечивают ограниченное количество запасенного кислорода.

Упрощенная система:

Производство PSA → Кислородный буфер → Трубопровод медицинского газа

Во время временного увеличения спроса буфер может обеспечить дополнительный кислород, пока реагирует производство PSA.

Однако не следует путать буфер с большим аварийным запасом кислорода.

Для критически важных приложений по-прежнему может потребоваться отдельная емкость резервного копирования.

Медицинским системам PSA необходимо надежное питание

Основное различие между кислородом PSA и хранимыми кислородными баллонами заключается в зависимости от мощности.

Баллон уже содержит сжатый кислород.

Для работы генератора PSA требуется электричество:

компрессор;

клапаны;

системы управления;

сушилки;

холодильное оборудование;

и, возможно, усилители кислорода.

Таким образом, больница, использующая ПСА в качестве основного источника кислорода, должна учитывать:

Нормальный источник питания → Резервный источник питания → Резерв кислорода

В критически важных медицинских учреждениях в конструкцию системы обычно включаются резервные генераторы и запасенный кислород.

В рекомендациях ВОЗ особое внимание уделяется надежным источникам питания и резервным системам при планировании систем генерации кислорода PSA.

Это приводит к важному инженерному принципу:

Медицинская система PSA должна быть спроектирована так, чтобы обеспечить непрерывность подачи кислорода, а не просто его производство.

PSA Кислород для ухода за новорожденными и детьми

Неонатальным и педиатрическим отделениям может потребоваться подача кислорода с тщательно контролируемой скоростью потока.

Проблема не обязательно заключается в чрезвычайно высоком потреблении кислорода.

Вместо этого система требует:

стабильное качество кислорода;

соответствующее давление;

точная регулировка потока;

надежное распространение;

и подходящее клиническое оборудование.

Таким образом, установка PSA образует верхний источник кислорода, а регуляторы, расходомеры, кислородные смесители и медицинские устройства контролируют доставку на уровне пациента.

Генератор кислорода не следует считать ответственным за окончательный контроль потока на стороне пациента.

Полная цепочка такова:

PSA → Больничный трубопровод → Регулирование давления → Контроль потока → Клиническое устройство → Пациент

Медицинский кислород ПСА в респираторной терапии

Респираторная терапия может включать подачу кислорода в:

вентиляторы;

системы CPAP;

системы BiPAP;

носовые кислородные системы с высоким потоком;

и другое оборудование для респираторной поддержки.

Эти устройства могут иметь очень разные требования к мгновенному потоку кислорода.

Системы с высоким расходом могут вызывать особенно значительные пики спроса.

Следовательно, при проектировании медицинской кислородной системы следует учитыватьодновременное пиковое потребление.

Например, вопрос дизайна должен быть таким:

Сколько устройств, потребляющих кислород, могут работать одновременно при максимальной ожидаемой потребности?

скорее, чем:

Сколько кислорода потребляет среднестатистический пациент?

Это различие важно при определении мощности PSA и размеров трубопровода.

Кислород PSA для стоматологических и амбулаторных учреждений

В небольших медицинских учреждениях потребление кислорода обычно ниже, чем в крупных больницах.

Приложения могут включать в себя:

стоматологическая хирургия;

амбулаторные процедуры;

незначительная неотложная помощь;

палаты восстановления;

и небольшие клиники.

Для этих объектов полная система ВАБ может подойти, а может и не подойти.

Решение зависит от:

ежедневное потребление кислорода;

пиковый поток;

доступная электроэнергия;

надежность доставки баллонов;

доступное место для установки;

и необходимые резервные мощности.

Если потребность в кислороде очень низкая и прерывистая, баллоны могут оставаться более простым вариантом.

СРП становится более привлекательным по мере продвижения объекта крегулярное и непрерывное потребление кислорода.

Медицинский кислород против промышленного кислорода: критическое различие

Генератор кислорода PSA для очистки сточных вод и кислородная установка PSA для больницы могут использовать один и тот же основной принцип адсорбции.

Но системные требования могут быть самыми разными.

Вот почему просто изменить этикетку с «промышленный генератор кислорода» на «генератор медицинского кислорода» недостаточно.

Полная система должна быть спроектирована с учетом предполагаемого медицинского применения.

Основные технические параметры медицинской кислородной установки PSA

При оценке медицинской кислородной системы PSA на ранних этапах проекта следует учитывать несколько параметров.

Точные числовые характеристики всегда следует определять в соответствии с применимым стандартом медицинского газа и фактическим профилем потребности в кислороде в больнице.

Почему резервирование имеет большее значение в медицинских приложениях

Во многих промышленных процессах временное прекращение подачи кислорода может снизить эффективность производства.

В здравоохранении последствия могут быть гораздо более серьезными.

Поэтому медицинские кислородные системы обычно нуждаются в нескольких уровнях защиты.

Надежная архитектура может включать в себя:

Установка первичного кислорода PSA

Вторичный модуль PSA

Кислородный буфер

Коллектор резервного цилиндра

Аварийное питание

Конкретная схема зависит от оценки риска объекта и нормативных требований.

Модульные системы PSA также могут упростить техническое обслуживание.

Например:

Модуль PSA A + Модуль PSA B + Модуль PSA C

Если один модуль отключен, оставшиеся модули потенциально могут продолжать обеспечивать часть потребностей больницы, при условии, что система рассчитана на необходимую избыточность.

Контейнерные медицинские кислородные установки PSA

Для больниц в отдаленных районах или временных медицинских проектов контейнеризация может сочетать выработку кислорода и мобильность.

Контейнерная медицинская кислородная система потенциально может включать в себя:

компрессор;

очистка воздуха;

кислородный генератор ПСА;

кислородный буфер;

анализатор;

ПЛК;

электрическая система;

вентиляция;

кислородный усилитель;

и оборудование для наполнения баллонов.

Контейнер должен быть спроектирован с учетом местного климата.

Высокие температуры могут потребовать дополнительной охлаждающей способности.

В холодном климате может потребоваться отопление и изоляция.

На высокогорных объектах требуется коррекция работы компрессора и ВАР.

Пыльная среда требует улучшенной фильтрации и планирования технического обслуживания.

Таким образом, контейнеризация не устраняет инженерных требований; этоупаковывает их в транспортабельную систему.

Каковы основные сценарии применения?

Кислород PSA медицинского класса может применяться в нескольких сценариях здравоохранения.

Больницы общего профиля

Центральное производство кислорода и трубопроводное распределение.

Отделения интенсивной терапии

Непрерывная подача кислорода для оборудования респираторной поддержки.

Операционные залы

Подача кислорода для анестезии и респираторной поддержки.

Отделения неотложной помощи

Высоконадежная доступность кислорода для непредсказуемых потребностей.

Неонатальные и педиатрические отделения

Стабильная и контролируемая подача кислорода.

Сельские больницы

Производство на месте, где внешняя логистика баллонов затруднена.

Полевые госпитали

Контейнерное или модульное производство кислорода для временных объектов.

Заполнение медицинских кислородных баллонов

PSA в сочетании с кислородным усилителем для мобильного распределения кислорода.

Спутниковые клиники

Центральное производство PSA с доставкой баллонов в отдаленные медицинские учреждения.

Системы аварийного резервного копирования

PSA может дополнять баллонные или объемные кислородные системы в зависимости от архитектуры объекта.

Когда больнице следует рассмотреть возможность использования кислорода PSA?

Кислород PSA становится особенно актуальным, когда одновременно существует несколько условий:

кислород потребляется непрерывно;

поставки внешних баллонов часты;

больница расположена вдали от источников кислорода;

потребность в кислороде растет;

уже проложен медицинский газопровод;

имеется надежное электроснабжение;

и больнице требуется больший контроль над подачей кислорода.

И наоборот, небольшая клиника с очень низким потреблением кислорода может не нуждаться в специальной установке PSA.

Правильное решение должно основываться наполный профиль потребности в кислороде и состояние инфраструктуры.

PSA Oxygen — это система, а не просто генератор

Одна из наиболее важных концепций медицинской кислородной техники заключается в том, что генератор PSA является лишь центром более крупной системы.

Полная установка может включать в себя:

Воздушный компрессор

↓

Очистка воздуха

↓

Генератор кислорода PSA

↓

Анализатор кислорода

↓

Кислородный буфер

↓

Регулирование давления

↓

Медицинский газопровод

↓

Клинические терминальные отделения

с:

Резервный кислород + резервное питание + система сигнализации

Эта архитектура объясняет, почему выбор генератора кислорода PSA только по его чистоте кислорода или номинальной мощности может привести к неадекватной системе.

Компрессор может быть недостаточно мощный.

В трубопроводе может наблюдаться чрезмерная потеря давления.

Резервного источника питания может быть недостаточно.

Анализатор кислорода может не обеспечивать надлежащий мониторинг.

Электрическая система может не поддерживать непрерывную работу.

Поэтому проект медицинского кислорода должен быть спроектирован как интегрированная коммунальная система.

Заключение

Кислород PSA медицинского классакислород генерируется на месте путем адсорбции при переменном давлении и производится, контролируется, хранится и распределяется в соответствии с требованиями службы медицинского кислорода..

Его основное применение — непрерывная подача кислорода в медицинские учреждения, особенно в больницы с централизованными трубопроводами медицинского газа. Он может обслуживать отделения интенсивной терапии, операционные, отделения неотложной помощи, неонатальные отделения, палаты общего профиля, сельские больницы, полевые госпитали и станции заправки баллонов.

Самым важным преимуществом PSA является не просто то, что он производит кислород в концентрации примерно 93%. Его истинное значение состоит в том, что он позволяет медицинским учреждениям создатьсобственная инфраструктура производства кислородавместо того, чтобы полностью полагаться на баллоны с внешней доставкой или объемный кислород.

Для правильно спроектированной медицинской системы PSA важна вся цепочка:

Надежный воздух → Чистый сжатый воздух → Сепарация PSA → Подтвержденное качество кислорода → Буферизация → Стабильное распределение → Резервная подача

Это основа надежной медицинской кислородной системы.

Для медицинских учреждений с постоянным спросом наиболее подходящая конфигурация часто не может быть найдена.«ПСА вместо баллонов»а скорее:

PSA в качестве основного источника кислорода + буфер/хранилище + баллоны или другой утвержденный источник в качестве резервного.

Эта комбинация отвечает двум фундаментальным требованиям медицинской кислородной инфраструктуры:непрерывное регулярное снабжение и устойчивость, когда основная система недоступна.