Medicinski kisik nije samo kisik visoke koncentracije. U zdravstvenom okruženju mora se osigurati izvor kisikakontrolirana kvaliteta plina, stabilna koncentracija, dovoljan tlak i protok, stalna dostupnost i distribucijski sustav kompatibilan s medicinskom uporabom.

PSA postrojenje za proizvodnju kisika jedna je od tehnologija koja se koristi za generiranje kisika izravno u zdravstvenoj ustanovi. PSA je kratica zaAdsorpcija promjene tlaka. Sustav odvaja kisik od komprimiranog okolnog zraka pomoću adsorbenata molekularnog sita koji preferirano zadržavaju dušik.

Za medicinske primjene, sustav za proizvodnju kisika mora biti dizajniran u skladu s primjenjivim standardima za medicinske plinove i validiran za namjeravanu upotrebu. Uobičajeni PSA produkt plin za medicinski kisik je okolo93% kisika, s dopuštenim rasponom specifikacija ovisno o primjenjivom standardu i jurisdikciji. Svjetska zdravstvena organizacija opisuje PSA sustave kisika kao izvor kisika pri približno 93% ± 3% koncentracije kisika za medicinske primjene.

Ključno pitanje stoga nije jednostavno"Koliko je čist kisik?"to je:

Može li sustav za proizvodnju kisika dosljedno proizvoditi plin koji udovoljava potrebnim medicinskim specifikacijama i isporučivati ​​ga sigurno i kontinuirano do točke skrbi?

Što je PSA kisik medicinske kvalitete?

Medicinski PSA kisik je kisik koji se stvara na licu mjesta putem aAdsorpcijski sustav za generiranje kisika s promjenom tlakai proizveden prema specifikaciji prikladnoj za medicinske usluge kisika.

Tipični sustav slijedi ovaj proces:

Ambijentalni zrak → Zračni kompresor → Obrada zraka → Adsorpcija PSA → Pufer kisika → Praćenje kvalitete → Distribucija medicinskog plina

Odjeljak PSA obično sadrži više adsorpcijskih posuda ispunjenih molekularnim sitom.

Tijekom pritiska:

Komprimirani zrak ulazi u jednu adsorpcijsku posudu.

Dušik se preferirano adsorbira.

Plin obogaćen kisikom prolazi kroz sloj adsorbensa.

Kisik proizvoda ulazi u odjeljak za međuspremnik/skladištenje.

Tlak zasićenog adsorbensa se smanjuje.

Oslobađa se dušik.

Adsorbent se regenerira.

Druga posuda preuzima adsorpciju.

Izmjenični rad omogućuje nastavak proizvodnje kisika dok se pojedinačne adsorpcijske posude regeneriraju.

Za medicinske primjene, generator je samo jedan dio sustava.Obrada zraka, analiza kisika, skladištenje, regulacija tlaka, distribucija, alarmi, električno napajanje, ventilacija i pomoćni kisik utječu na pouzdanost medicinske opskrbe kisikom.

Kisik medicinske kvalitete razlikuje se od običnog industrijskog kisika

Sam pojam "kisik" ne definira je li plin prikladan za medicinsku upotrebu.

Medicinski kisik podliježe zahtjevima koji se odnose na:

koncentracija kisika;

nečistoće;

vlaga;

pritisak;

pouzdanost isporuke;

praćenje;

skladištenje;

distribucija;

i važećim regulatornim standardima.

Ova razlika je važna jer se PSA sustavi mogu dizajnirati za mnoge industrijske primjene.

Na primjer, industrijski PSA generator kisika može opskrbljivati ​​kisikom:

pročišćavanje otpadnih voda;

akvakultura;

obrada metala;

stvaranje ozona;

proizvodnja stakla;

ili obrade minerala.

Ove aplikacije imaju različite zahtjeve u pogledu kvalitete plina u odnosu na bolničke medicinske plinske sustave.

Medicinska PSA instalacija stoga treba biti dizajnirana kaosustav medicinskog kisika, umjesto da uzmemo uobičajeni industrijski generator kisika i jednostavno ga spojimo na bolnički cjevovod.

Osnovna primjena: Bolnički medicinski plinski sustavi

Najvažniji scenarij primjene PSA kisika medicinske kvalitete je centralizirani sustav medicinskog plina u bolnici.

Tipična arhitektura je:

Tvornica kisika PSA

↓

Skladištenje/pufer kisika

↓

Regulacija tlaka

↓

Cjevovod za medicinski kisik

↓

Odjel / ICU / Operacijska soba / Odjel hitne pomoći

Kisik se distribuira namjenskim cjevovodom za medicinski plin do terminalnih jedinica smještenih u blizini bolesničkih kreveta ili medicinske opreme.

Ovaj raspored eliminira potrebu za premještanjem pojedinačnih cilindara na svako mjesto za korištenje kisika tijekom normalnog rada.

Postrojenje PSA stoga funkcionira u sklopu bolnicecentralna komunalna infrastruktura.

Za veće bolnice, sustav također može uključivati:

razdjelnici kisika;

pomoćni cilindri;

automatska promjena;

vakuumski sustavi;

medicinski zrak;

alarmi za medicinski plin;

i centralizirani nadzor.

Jedinice intenzivne njege

Jedinice intenzivnog liječenja mogu imati vrlo različite potrebe za kisikom.

Pacijentima može biti potreban kisik kroz:

nosne kanile;

maske;

sustavi visokog protoka kisika;

neinvazivna ventilacija;

ili mehanička ventilacija.

Naglo povećanje broja pacijenata ili intenziteta respiratorne potpore može značajno promijeniti potrošnju kisika.

Iz tog razloga opskrba kisikom u JIL-u ne bi trebala biti osmišljena isključivo oko prosječne bolničke potrošnje.

Inženjeri trebaju uzeti u obzir:

Normalno opterećenje + vršno opterećenje + opterećenje u nuždi + rezervni kapacitet

Sustav PSA može osigurati kontinuirano stvaranje kisika za normalno bolničko opterećenje, dok međuspremnik kisika i sekundarni izvor opskrbe pružaju dodatnu zaštitu od iznenadnog povećanja potražnje ili prekida rada opreme.

Zbog toga je redundancija važna komponenta dizajna medicinskog PSA sustava.

Operacijske sobe

Operacijske dvorane koriste kisik kao dio anestezije i respiratornih potpornih sustava.

Opskrba kisikom stoga mora održavati stabilan tlak i dostupnost na terminalu za medicinski plin.

Centralizirani PSA sustav može opskrbljivati ​​kisik kroz bolnički cjevovod umjesto da se boce moraju zasebno postavljati u svakoj operacijskoj sali.

Sustav također mora uzeti u obzir istovremeni rad više operacijskih sala.

Na primjer, bolnica sa:

4 operacijske dvorane;

2 JIL-a;

područja hitnog liječenja;

opća odjeljenja;

će imati sasvim drugačiji profil potrebe za kisikom od male ambulante.

PSA postrojenje stoga treba dimenzionirati premacijeli medicinski plinski sustav, niti jedan odjel.

Odjeli hitne pomoći

Hitne službe karakterizira nepredvidiva potražnja.

Normalno operativno razdoblje može zahtijevati relativno umjeren protok kisika, dok događaji masovnih nesreća mogu stvoriti iznenadne vrhunce potražnje.

Sustav medicinskog kisika stoga treba osigurati:

dovoljna normalna proizvodnja;

rezerva kisika;

stabilnost tlaka;

funkcije alarma;

sigurnosna kopija u hitnim slučajevima;

i pouzdana snaga.

PSA može poslužiti kao primarni izvor kisika, dok boce ili neki drugi odobreni izvor kisika pružaju pomoć u hitnim slučajevima.

Ovaj hibridni raspored je posebno važan jer PSA generator ovisi o električnoj energiji i mehaničkoj opremi.

Opskrba kisikom za ruralne i udaljene bolnice

Medicinski PSA sustavi posebno su važni za bolnice koje se nalaze daleko od dobavljača industrijskog plina.

Konvencionalni sustav temeljen na cilindrima zahtijeva:

Dobavljač plina → Benzinska postaja → Prijevoz → Bolnica → Skladištenje boca → Pacijent

Ako se bolnica nalazi u udaljenoj regiji, svaki dodatni korak u transportu povećava važnost logističkog planiranja.

PSA tvornica mijenja model opskrbe:

Ambijentalni zrak → PSA generator → Bolnički medicinski plinovod

Bolnica i dalje treba električnu energiju i podršku za održavanje, ali kontinuirani transport boca kisika je smanjen.

Ovo je jedan od razloga zašto je WHO promovirao tehnologije za proizvodnju kisika, uključujući PSA, za zdravstvene ustanove u kojima je teško održavati pouzdanu opskrbu kisikom.

PSA kisik za terenske bolnice i privremene medicinske ustanove

PSA tehnologija također se može integrirati u modularne ili kontejnerske medicinske sustave kisika.

Konfiguracija u spremniku može integrirati:

kompresor zraka;

sušilo za zrak;

sustav filtracije;

PSA generator kisika;

međuspremnik kisika;

analizator kisika;

sustav upravljanja;

pojačivač kisika;

i oprema za punjenje cilindara.

Točna konfiguracija ovisi o namjeravanoj primjeni.

Za privremenu medicinsku ustanovu, kontejnerski pristup može smanjiti zahtjeve izgradnje na licu mjesta.

Sustav se može transportirati na traženu lokaciju, spojiti na elektroenergetsku i distribucijsku infrastrukturu medicinskog plina, pustiti u rad, te kasnije po potrebi premjestiti.

Ova konfiguracija posebno je relevantna za:

hitne medicinske ustanove;

bolnice za odgovor na katastrofe;

udaljene medicinske stanice;

privremeni centri za liječenje;

i humanitarne zdravstvene projekte.

PSA kisik i punjenje cilindra

Ne distribuira svaka medicinska ustanova kisik isključivo putem cjevovoda.

Cilindri su i dalje važni za mobilne i udaljene aplikacije.

PSA postrojenje za kisik stoga se može kombinirati s visokotlačnim pojačivačem kisika.

Konfiguracija postaje:

PSA Generator → Pufer za kisik → Pojačivač kisika → Razvodnik za punjenje → Cilindri

PSA generator proizvodi kisik pri normalnom tlaku proizvoda, dok pojačivač podiže tlak plina na razinu potrebnu za punjenje cilindra.

Napunjeni cilindri se zatim mogu transportirati do:

vozila hitne pomoći;

satelitske klinike;

udaljeni odjeli;

stanice hitne pomoći;

ili druge medicinske ustanove.

To daje bolnici dva načina distribucije:

Kisik u cjevovodu + kisik u boci

Ta je fleksibilnost posebno vrijedna kada se zdravstvena mreža proteže izvan glavne bolničke zgrade.

Čistoća medicinskog kisika mora se stalno nadzirati

Jedna od najvažnijih komponenti medicinskog PSA sustava je analizator kisika.

Analizator mjeri koncentraciju kisika u produkt plinu.

Ovo daje izravnu indikaciju radi li PSA sustav unutar specificiranog raspona kvalitete kisika.

Tipična arhitektura praćenja može uključivati:

PSA → Analizator kisika → PLC → Alarmni/kontrolni sustav

Ako koncentracija kisika padne izvan navedenog raspona, kontrolni sustav može generirati alarm ili poduzeti unaprijed definiranu zaštitnu radnju, ovisno o dizajnu sustava.

Za medicinske primjene, ova funkcija nadzora puno je važnija od jednostavnog prikazivanja nominalne čistoće kisika generatora na podatkovnoj tablici proizvoda.

Cilj je da seprovjeriti stvarnu kvalitetu produkta-plina tijekom rada.

Zašto je obrada dovodnog zraka kritična

PSA proizvodnja kisika počinje komprimiranim okolnim zrakom.

Međutim, atmosferski zrak sadrži kontaminante koji se moraju ukloniti prije ulaska u molekularno sito.

Komprimirani zrak može sadržavati:

voda;

uljni aerosoli;

čestice;

i drugih zagađivača.

Tipični slijed obrade zraka može uključivati:

Kompresor → naknadni hladnjak → Separator vode → Filtri → Sušač → PSA

Loša obrada dovodnog zraka može utjecati na performanse molekularnog sita i skratiti vijek trajanja adsorbensa.

U medicinskim primjenama, obrada zraka također pridonosi konzistentnosti proizvedenog kisika.

Stoga bi se PSA postrojenje za kisik trebalo ocijeniti kao:

Kompresor + obrada zraka + PSA + nadzor

nego tretirati PSA adsorpcijske tornjeve kao kompletan sustav za proizvodnju kisika.

Puferiranje kisika osigurava stabilnost potražnje

Proizvodnja kisika PSA je ciklička, dok se bolnička potrošnja kisika može kontinuirano mijenjati.

Međuspremnik kisika pomaže razdvojiti ova dva radna obrasca.

Međuspremnik može:

stabilizirati izlazni tlak;

apsorbirati kratkoročne fluktuacije potražnje;

smanjiti brze promjene tlaka;

podrška nizvodnoj kontroli protoka;

i osigurati ograničenu količinu pohranjenog kisika.

Pojednostavljeni sustav je:

Proizvodnja PSA → Pufer za kisik → Cjevovod za medicinski plin

Tijekom privremenog povećanja potražnje, pufer može osigurati dodatni kisik dok proizvodnja PSA odgovara.

Pufer se, međutim, ne smije brkati s velikom rezervom kisika za hitne slučajeve.

Za kritične aplikacije još uvijek može biti potreban poseban rezervni kapacitet.

Medicinski PSA sustavi trebaju pouzdano napajanje

Glavna razlika između PSA kisika i boca s pohranjenim kisikom je ovisnost o snazi.

Cilindar već sadrži komprimirani kisik.

PSA generator zahtijeva električnu energiju za rad:

kompresor;

ventili;

sustavi upravljanja;

sušilice;

oprema za hlađenje;

i potencijalno pojačivače kisika.

Stoga bi bolnica koja se oslanja na PSA kao primarni izvor kisika trebala razmotriti:

Normalno napajanje → Rezervno napajanje → Rezerva kisika

Za kritične zdravstvene ustanove rezervni generatori i pohranjeni kisik obično su ugrađeni u dizajn sustava.

Smjernice WHO-a naglašavaju pouzdano napajanje i pomoćne aranžmane pri planiranju PSA sustava za proizvodnju kisika.

To dovodi do važnog inženjerskog načela:

Medicinski PSA sustav trebao bi biti dizajniran za kontinuitet kisika, a ne samo za proizvodnju kisika.

PSA kisik za neonatalnu i pedijatrijsku njegu

Neonatalni i pedijatrijski odjeli mogu zahtijevati isporuku kisika pri pažljivo kontroliranim brzinama protoka.

Izazov nije nužno ekstremno visoka potrošnja kisika.

Umjesto toga, sustav zahtijeva:

stabilna kvaliteta kisika;

odgovarajući pritisak;

točna regulacija protoka;

pouzdana distribucija;

i odgovarajuću kliničku opremu.

PSA postrojenje stoga čini uzvodni izvor kisika, dok regulatori, mjerači protoka, miješalice kisika i medicinski uređaji kontroliraju isporuku na razini pacijenta.

Generator kisika ne bi se trebao smatrati odgovornim za konačnu kontrolu protoka na strani pacijenta.

Kompletan lanac je:

PSA → Bolnički cjevovod → Regulacija tlaka → Kontrola protoka → Klinički uređaj → Pacijent

Medicinski PSA kisik u respiratornoj terapiji

Respiratorna terapija može uključivati ​​opskrbu kisikom:

ventilatori;

CPAP sustavi;

BiPAP sustavi;

nosni sustavi kisika visokog protoka;

i drugu opremu za respiratornu potporu.

Ovi uređaji mogu imati vrlo različite trenutne zahtjeve za protokom kisika.

Sustavi velikog protoka mogu proizvesti posebno značajne vršne potrebe.

Slijedom toga treba uzeti u obzir dizajn sustava za medicinski kisikistodobna vršna potrošnja.

Na primjer, pitanje dizajna trebalo bi biti:

Koliko uređaja koji troše kisik može raditi istovremeno pri maksimalnom očekivanom zahtjevu?

umjesto:

Koliko kisika troši prosječni pacijent?

Ova je razlika ključna pri određivanju PSA kapaciteta i dimenzioniranja cjevovoda.

PSA kisik za stomatološke i ambulantne ustanove

Manje zdravstvene ustanove općenito imaju manju potrošnju kisika od velikih bolnica.

Prijave mogu uključivati:

stomatološka kirurgija;

ambulantni postupci;

manji hitni tretman;

sobe za oporavak;

i male klinike.

Za te objekte potpuni PSA sustav može, ali i ne mora biti prikladan.

Odluka ovisi o:

dnevna potrošnja kisika;

vršni protok;

dostupna električna snaga;

pouzdanost isporuke cilindra;

raspoloživi prostor za ugradnju;

i potreban rezervni kapacitet.

Ako je potreba za kisikom vrlo niska i povremena, cilindri mogu ostati jednostavnija opcija.

PSA postaje sve privlačniji kako se objekt približavaredovita i kontinuirana potrošnja kisika.

Medicinski kisik naspram industrijskog kisika: kritična razlika

PSA generator kisika za pročišćavanje otpadnih voda i PSA postrojenje za kisik za bolnicu mogu koristiti isti osnovni princip adsorpcije.

Ali zahtjevi sustava mogu biti vrlo različiti.

Zbog toga jednostavno mijenjanje oznake iz "industrijski generator kisika" u "medicinski generator kisika" nije dovoljno.

Cijeli sustav mora biti dizajniran prema predviđenoj medicinskoj primjeni.

Osnovni tehnički parametri medicinskog PSA postrojenja za kisik

Prilikom ocjenjivanja medicinskog PSA sustava kisika, nekoliko parametara treba uzeti u obzir u ranoj fazi projekta.

Točne numeričke specifikacije treba uvijek odrediti prema primjenjivom standardu medicinskog plina i stvarnom bolničkom profilu potrebe za kisikom.

Zašto je redundantnost važnija u medicinskim primjenama

U mnogim industrijskim procesima, privremeni prekid kisika može smanjiti učinkovitost proizvodnje.

U zdravstvu posljedice mogu biti puno ozbiljnije.

Stoga medicinski sustavi kisika obično trebaju višestruke slojeve zaštite.

Robusna arhitektura može uključivati:

Primarni PSA Oxygen Plant

Sekundarni PSA modul

Pufer za kisik

Razvodnik pomoćnog cilindra

Napajanje u nuždi

Specifični aranžman ovisi o procjeni rizika objekta i regulatornim zahtjevima.

Modularni PSA sustavi također mogu olakšati održavanje.

Na primjer:

PSA modul A + PSA modul B + PSA modul C

Ako se jedan modul isključi iz mreže, preostali moduli potencijalno mogu nastaviti opskrbljivati ​​dio bolničke potražnje, pod uvjetom da je sustav dimenzioniran za potrebnu redundanciju.

Kontejnerska medicinska PSA postrojenja za kisik

Za bolnice u udaljenim područjima ili privremene zdravstvene projekte, kontejnerizacija može kombinirati proizvodnju kisika i mobilnost.

Sustav medicinskog kisika u spremnicima može potencijalno integrirati:

kompresor;

obrada zraka;

PSA generator kisika;

pufer za kisik;

analizator;

PLC;

električni sustav;

ventilacija;

pojačivač kisika;

i opremu za punjenje cilindara.

Kontejner bi trebao biti projektiran prema lokalnoj klimi.

Visoke temperature mogu zahtijevati dodatni kapacitet hlađenja.

Hladna klima može zahtijevati grijanje i izolaciju.

Mjesta na velikim nadmorskim visinama zahtijevaju korekciju performansi kompresora i PSA.

Prašnjava okruženja zahtijevaju poboljšanu filtraciju i planiranje održavanja.

Stoga kontejnerizacija ne eliminira tehničke zahtjeve; topakira ih u prijenosni sustav.

Koji su temeljni scenariji primjene?

Medicinski PSA kisik može se primijeniti u nekoliko scenarija zdravstvene skrbi.

Opće bolnice

Centralna proizvodnja kisika i distribucija cjevovoda.

Jedinice intenzivne njege

Kontinuirana opskrba kisikom za opremu za respiratornu potporu.

Operacijske sobe

Opskrba kisikom za anesteziju i respiratornu potporu.

Odjeli hitne pomoći

Visoko pouzdana dostupnost kisika za nepredvidivu potražnju.

Neonatalne i pedijatrijske jedinice

Stabilna i kontrolirana opskrba kisikom.

Seoske bolnice

Proizvodnja na licu mjesta gdje je vanjska logistika cilindra teška.

Terenske bolnice

Kontejnerska ili modularna proizvodnja kisika za privremene objekte.

Punjenje boce medicinskog kisika

PSA u kombinaciji s pojačivačem kisika za mobilnu distribuciju kisika.

Satelitske klinike

Središnja proizvodnja PSA s distribucijom cilindara na udaljene lokacije zdravstvene skrbi.

Sigurnosni sustavi za hitne slučajeve

PSA može nadopuniti sustave bazirane na bocama ili sustave rasutog kisika, ovisno o arhitekturi objekta.

Kada bi bolnica trebala razmotriti PSA kisik?

PSA kisik postaje posebno relevantan kada postoji nekoliko uvjeta istovremeno:

kisik se kontinuirano troši;

česte su isporuke vanjskog cilindra;

bolnica se nalazi daleko od dobavljača kisika;

potražnja za kisikom raste;

već je instaliran medicinski plinovod;

dostupna je pouzdana električna energija;

a bolnica zahtijeva veću kontrolu nad opskrbom kisikom.

Suprotno tome, mala klinika s vrlo niskom potrošnjom kisika možda neće trebati namjensko postrojenje za PSA.

Ispravna odluka trebala bi se temeljiti nakompletan profil potrebe za kisikom i uvjete infrastrukture.

PSA Oxygen je sustav, a ne samo generator

Jedan od najvažnijih koncepata u medicinskom inženjeringu kisika je da je PSA generator samo središte većeg sustava.

Kompletna instalacija može uključivati:

Zračni kompresor

↓

Obrada zraka

↓

PSA generator kisika

↓

Analizator kisika

↓

Pufer za kisik

↓

Regulacija tlaka

↓

Medicinski plinovod

↓

Kliničke terminalne jedinice

s:

Rezervni kisik + rezervno napajanje + alarmni sustav

Ova arhitektura objašnjava zašto odabir PSA generatora kisika samo prema njegovoj čistoći kisika ili nazivnom kapacitetu može rezultirati neadekvatnim sustavom.

Kompresor je možda premali.

Cjevovod može imati prevelik gubitak tlaka.

Rezervna opskrba možda nije dovoljna.

Analizator kisika možda neće omogućiti odgovarajuće praćenje.

Električni sustav možda neće podržavati kontinuirani rad.

Projekt medicinskog kisika stoga mora biti projektiran kao integrirani komunalni sustav.

Zaključak

Medicinski PSA kisik jekisik koji se stvara na licu mjesta putem adsorpcije s promjenama tlaka i proizvodi, nadzire, pohranjuje i distribuira u skladu sa zahtjevima medicinske usluge kisika.

Njegova osnovna primjena je kontinuirana opskrba kisikom za zdravstvene ustanove, posebno bolnice s centraliziranim cjevovodima za medicinski plin. Može podržati ICU, operacijske dvorane, hitne odjele, neonatalne jedinice, opće odjele, ruralne bolnice, poljske bolnice i stanice za punjenje boca.

Najvažnija prednost PSA nije samo to što proizvodi kisik u koncentraciji od približno 93%. Njegov stvarni značaj je da omogućuje zdravstvenim ustanovama uspostavljanjeinfrastruktura za proizvodnju kisika na licu mjestaumjesto da se u potpunosti oslanja na cilindre isporučene izvana ili rasuti kisik.

Za ispravno projektiran medicinski PSA sustav bitan je cijeli lanac:

Pouzdan zrak → Čisti komprimirani zrak → Odvajanje PSA → Provjerena kvaliteta kisika → Puferiranje → Stabilna distribucija → Rezervna opskrba

To je temelj pouzdanog medicinskog sustava kisika.

Za zdravstvene ustanove sa stalnom potražnjom najprikladnija konfiguracija često nije"PSA umjesto cilindara,"nego radije:

PSA kao primarni izvor kisika + pufer/skladištenje + cilindri ili neki drugi odobreni izvor kao pomoćni.

Ova kombinacija ispunjava dva temeljna zahtjeva medicinske infrastrukture za kisik:kontinuirana rutinska opskrba i otpornost kada je primarni sustav nedostupan.