Mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung der Sauerstoffproduktionstechnologie hat sich die medizinische Sauerstoffproduktion von anfänglichem Industriesauerstoff über flüssigen Sauerstoff bis hin zur heutigen Druckwechseladsorption (PSA) entwickelt. Auch die Sauerstoffversorgung hat sich weiterentwickelt – von der direkten Sauerstoffzufuhr aus einer einzelnen Flasche hin zu zentralen Sauerstoffversorgungssystemen. Zentrale Sauerstoffversorgungssysteme, zentrale Absaugsysteme und Druckluftsysteme sind heute die drei wichtigsten medizinischen Gasversorgungssysteme in modernen Krankenhäusern und Kliniken.
Sauerstoff ist ein Schlüsselelement für den menschlichen Stoffwechsel und die Grundvoraussetzung für lebensnotwendige Vorgänge. Die Zufuhr von Sauerstoff kann das physiologische und biochemische Milieu des Körpers verbessern und einen gesunden Stoffwechsel fördern. Dadurch kann das Ziel erreicht werden, Krankheiten zu behandeln, Symptome zu lindern, die Genesung zu beschleunigen, Schäden vorzubeugen und die Gesundheit zu verbessern.
Daher spielt Sauerstoff eine wichtige Rolle im medizinischen Bereich, insbesondere bei der Erstversorgung von schwerkranken Patienten und Unfallopfern, und die Sauerstoffversorgung ist zu einer der notwendigen Voraussetzungen für medizinische Einrichtungen geworden.
Die Entwicklungsgeschichte des Sauerstoffversorgungssystems in Krankenhäusern
Direkte Sauerstoffversorgung mit einer einzelnen Flasche
Die direkte Sauerstoffzufuhr aus einer einzelnen Flasche ist die traditionelle Methode der Sauerstoffversorgung in Krankenhäusern und wurde auch schon immer für die industrielle Sauerstoffversorgung verwendet. Da industrieller Sauerstoff häufig schädliche Gase enthält und die Innenwand der Flasche rosten kann, entwickelt er einen unangenehmen Geruch. Bei klinischer Anwendung führt dies zu Hustenreiz und einer Verschlimmerung der Atemwegssymptome.
Um die Gesundheit der Bevölkerung zu gewährleisten, hat China daher die Standards für medizinischen Sauerstoff überarbeitet.
Zentrale Sauerstoffversorgung
Die zentrale Sauerstoffversorgung ist ein modernes, international weit verbreitetes Verfahren. China entwickelte 1983 das erste zentrale Sauerstoffversorgungssystem, das seitdem in großen und mittelgroßen Städten flächendeckend eingeführt und angewendet wird. Mittlerweile verfügen alle Krankenhäuser einer gewissen Größe über ein solches System. Darüber hinaus ist die medizinische Gasversorgung, bestehend aus zentraler Sauerstoffversorgung, zentraler Absaugung und Druckluftsystem, zu einem unverzichtbaren Bestandteil von Neubau- und Sanierungsprojekten in Krankenhäusern geworden und gilt als notwendige Maßnahme für deren Modernisierung.
Zentrale Sauerstoffversorgungstechnologien können die medizinische Versorgung in Krankenhäusern verbessern, Patienten eine rechtzeitige Behandlung ermöglichen und somit viele Leben retten. Da die Ausrüstung für diese Technologien relativ konzentriert ist, begünstigt sie gleichzeitig ein modernes Krankenhausmanagement.
Im Einzelnen spiegeln sich folgende Aspekte wider:
- Die zentrale Sauerstoffversorgungsleitung arbeitet mit niedrigerem Druck und ist mit mehreren Sicherheitsvorrichtungen ausgestattet, wodurch sie sicherer und zuverlässiger ist.
- Die zentrale Sauerstoffversorgung erfordert nicht, dass Sauerstoffflaschen auf die Station getragen werden, was Lagerung und Transport erleichtert.
- Das zentrale Sauerstoffversorgungssystem zeichnet sich durch eine hohe Sauerstoffförderleistung, große Kapazität, stabilen Druck und die Fähigkeit zur kontinuierlichen Sauerstoffversorgung mit hohem Durchfluss aus.
- Das Sauerstoffinhalationsterminal für die zentrale Sauerstoffversorgung ist direkt im Operationssaal, in der Notaufnahme und auf den Stationen jeder Abteilung installiert, wodurch die Sauerstoffinhalation einfach, unkompliziert, sicher und zuverlässig ist.
- Eine zentrale Sauerstoffversorgung kann die Sauerstoffnutzung deutlich verbessern, die Anzahl des für das Sauerstoffmanagement zuständigen Personals reduzieren und somit die Wirtschaftlichkeit steigern.
Das zentrale Sauerstoffversorgungssystem eines Krankenhauses besteht aus Sauerstoffquelle, Sauerstoffleitung, Ventil und Anschlussvorrichtung. Derzeit werden im In- und Ausland häufig Sammelschienen, flüssiger Sauerstoff und Druckwechseladsorptions-Sauerstoffkonzentratoren (PSA) als Sauerstoffquellen eingesetzt.
Sammelschiene
Das Sauerstoffversorgungssystem mit Sammelschiene besteht im Wesentlichen aus zwei Sätzen Hochdruck-Sauerstoffflaschen (einer für die Gasversorgung, einer als Reserve). Es umfasst eine Sammelschiene, automatische/manuelle Steuerungseinrichtungen, akustische und optische Alarme, Druckminderer und -stabilisatoren sowie Rohrleitungen und Zubehör. Bei drohender Sauerstoffknappheit schaltet die Sammelschiene automatisch auf die Reserveversorgung um.
Das Steuergerät verfügt über ein Manometer, eine Überwachungseinheit, ein Alarmsystem und Kontrollleuchten zur Anzeige des Betriebszustands und zur Erinnerung an den Austausch der leeren Sauerstoffflasche. Bei Ausfall des automatischen Steuergeräts wird die Druckreduzierungs- und Druckstabilisierungseinrichtung aktiviert, um die Stabilität des Sauerstoffversorgungsdrucks zu gewährleisten.
Flüssiger Sauerstoff
Das Gasversorgungssystem mit flüssigem Sauerstoff besteht im Wesentlichen aus einem Flüssigsauerstofftank, einem Verdampfer, einem Druckminderer und einer Alarmeinrichtung. Der flüssige Sauerstoff wird aus dem Flüssigsauerstofftank des Transportfahrzeugs in den Flüssigsauerstofftank des zentralen Sauerstoffversorgungssystems eingespeist. Dabei wird der Druckunterschied zwischen dem Inneren und Äußeren des Flüssigsauerstofftanks genutzt. Der Flüssigsauerstofftank dient als Hochdruck-Isolierschicht, um die erforderliche niedrige Temperatur des flüssigen Sauerstoffs zu gewährleisten.
Die Temperatur des flüssigen Sauerstoffs steigt beim Durchströmen des Verdampfers rapide an und verdampft dabei. Der unter hohem Druck stehende, verdampfte Sauerstoff wird mittels eines Druckminderers reduziert und nach Stabilisierung des Drucks abgeleitet. Üblicherweise verfügt ein System über zwei Flüssigsauerstofftanks: einen für die Sauerstoffversorgung und einen als Reserve. Flüssigsauerstofftank und Sammelschiene können auch gemeinsam genutzt werden, wobei der Flüssigsauerstofftank die Gasversorgung übernimmt und die Sammelschiene als Reserve dient.
Medizinischer PSA-Sauerstoffkonzentrator Sauerstoffversorgung
Das Sauerstoffversorgungssystem des medizinischen PSA-Sauerstoffkonzentrators besteht im Wesentlichen aus einem Luftkompressor und Trockner, einem Filter, einem Sauerstoffkonzentrator, einem Sauerstoffspeicher, Leitungen und Zubehör. Für die Befüllung von Sauerstoffflaschen können ein separater Sauerstoffkompressor und eine Sauerstofffüllstation installiert werden. Der PSA-Sauerstoffgenerator nutzt die Druckwechseladsorptionstechnologie zur Sauerstofferzeugung und liefert Sauerstoff mit einer Reinheit von ≥ 90 %, der den medizinischen Sauerstoffstandards entspricht.
Die Sauerstoffproduktion mittels Druckwechseladsorption nutzt die selektive Adsorption von Sauerstoff und Stickstoff durch Zeolith-Molekularsiebe. Charakteristisch für dieses Verfahren ist, dass die Adsorptionskapazität mit steigendem Adsorptionsdruck zunimmt und mit sinkendem Druck abnimmt. Unter Druck wird Stickstoff adsorbiert, um Sauerstoff anzureichern. Anschließend wird der adsorbierte Stickstoff unter reduziertem Druck desorbiert, wodurch gleichzeitig das Molekularsieb regeneriert wird. Dieser Kreislauf ermöglicht die Trennung von Sauerstoff und Stickstoff sowie die Sauerstoffproduktion.
Medizinische PSA-Sauerstoffgeneratoren können als Einzel- oder Doppelgerät konfiguriert werden. Bei der Einzelgerätkonfiguration wird ein Sauerstoffgenerator verwendet, wobei die Sauerstoffflaschen-Sammelschiene als Backup dient. Bei Spitzenbedarf wird die Sauerstoffflasche über die Sammelschiene versorgt, was wirtschaftlich, sicher und zuverlässig ist. Die Doppelgerätkonfiguration umfasst zwei Sauerstoffgeneratoren, was die Lagerung und Wartung vereinfacht und durch eine zusätzliche Sauerstoff-Sammelschiene als Backup mehr Sicherheit und Praktikabilität bietet.
Vergleich der Einfachheit
Die Sauerstoffversorgung über Sammelschienen erfordert den regelmäßigen Kauf von medizinischen Sauerstoffflaschen, deren Transport, Handhabung und Verwaltung kompliziert sind und die zudem regelmäßig gewartet werden müssen.
Flüssigsauerstoff stellt eine deutliche Verbesserung gegenüber Sammelschienen dar und bietet Vorteile wie großes Transportvolumen, hohe Transporteffizienz, geringere Nebenzeiten und niedrige Sauerstoffkosten. Ein 3,65 m³ großer Flüssigsauerstofftank, der mit flüssigem Sauerstoff gefüllt und vollständig vergast wurde, kann 3000 m³ Sauerstoff produzieren. Hierfür werden 500 Stahlflaschen benötigt, deren Gewicht allein etwa 30 Tonnen beträgt.
Flüssigsauerstofftanks müssen nur ein- bis zweimal im Monat befüllt werden, die Anforderungen an den Betrieb während des Befüllvorgangs sind jedoch sehr hoch. Die Bediener müssen entsprechend zertifiziert sein, den Ausgangsdruck täglich überprüfen und die Anlage regelmäßig inspizieren und warten. Die Sauerstoffnutzung ist relativ aufwendig.
Der medizinische Sauerstoffgenerator PSA ermöglicht die Sauerstoffproduktion vor Ort und errichtet eine autarke Sauerstoffproduktionsanlage. Er benötigt keinen Sauerstofftransport und ist nicht auf eine zweite Sauerstoffquelle angewiesen. Das Gerät arbeitet vollautomatisch ohne häufige Justierung und Kalibrierung. Es ist sicher, einfach und komfortabel zu bedienen. Es werden keine weiteren Hilfsgeräte benötigt, und der medizinische Sauerstoff kann direkt in das Leitungssystem eingespeist werden, was das Krankenhausmanagement wissenschaftlicher und moderner gestaltet.
Sicherheitsvergleich
Der Sauerstoffdruck in der für die Sauerstoffversorgung über Sammelschienen verwendeten Sauerstoffflasche ist mit üblicherweise 15 MPa (150 Atmosphären) relativ hoch und kann bei starken Vibrationen und Stößen zu einer Explosion führen. Qualität und Reinheit des Sauerstoffs in der Sauerstoffflasche unterliegen nicht der Kontrolle des Anwenders.
Flüssiger Sauerstoff stellt das größte Sicherheitsrisiko dar. In Flüssigsauerstofftanks wird eine große Menge Flüssigsauerstoff gelagert. Die Temperatur von Flüssigsauerstoff ist extrem niedrig (-183 °C), und Sauerstoff ist ein starkes Verbrennungsmittel. Ein Leck hätte katastrophale Folgen. Daher muss das Flüssigsauerstoffsystem regelmäßig überprüft werden. Wenn die Explosionsschutzscheibe am Flüssigsauerstofftank explodiert oder das Auslassventil auslöst, bedeutet dies, dass das Vakuum in der Zwischenschicht des Flüssigsauerstofftanks zerstört ist. In diesem Fall muss der Tank repariert und neu evakuiert werden.
Die Aufstellung von Flüssigsauerstofftanks in dicht belegten Krankenhäusern ist gefährlich. Flüssigsauerstoff neigt beim Transport und der Verpackung zum Auslaufen, und selbst geringe Mengen Fett können einen Brand verursachen und somit ein Sicherheitsrisiko darstellen.
Medizinische PSA-Sauerstoffgeneratoren arbeiten bei normaler Temperatur und niedrigem Druck (20–40 °C, 6–8 bar). Prinzipiell bestehen keine Sicherheitsrisiken, und sie gelten als die sicherste der drei Sauerstoffversorgungsmethoden. Sauerstoffkonzentratoren sind in der Regel mit einer Notstromversorgung ausgestattet, um die Sauerstoffversorgung bei Stromausfall, Abschaltung oder plötzlichem, kurzzeitigem Anstieg des Sauerstoffverbrauchs über die Nennleistung des Konzentrators hinaus zu gewährleisten.
Wirtschaftlicher Vergleich
Das Sammelschienensystem verwendet Sauerstoffflaschen, die üblicherweise in Krankenhäusern verfügbar sind. Die Flaschen müssen lediglich aufbereitet und anschließend montiert werden, wodurch anfängliche Investitionskosten eingespart werden.
Wahl der Sauerstoffversorgungsmethode
Da die Sauerstoffversorgung über Sammelschienen die geringste Anfangsinvestition erfordert, ist sie für kleine und mittlere Krankenhäuser mit begrenzten Kapazitäten und finanziellen Mitteln die praktischste und wirtschaftlichste Lösung. Langfristig betrachtet ist der PSA-Sauerstoffgenerator für Krankenhäuser die wirtschaftlichste Sauerstoffversorgungsmethode. Das System zeichnet sich durch hohe Sicherheit aus, kann vollautomatisch betrieben und modern gesteuert werden und ist somit die optimale Wahl für moderne Krankenhäuser.
Daher sollten große Krankenhäuser derzeit PSA-Sauerstoffkonzentratoren zur Sauerstoffversorgung einsetzen. Da diese Geräte keine zweite Sauerstoffquelle benötigen und Sauerstoff allein mit Strom liefern können, eignen sie sich auch für abgelegene Gebiete und Regionen mit schlechter Verkehrsanbindung.
Systemrohre und Anschlüsse
Sauerstoff wird von der Sauerstoffstation auf die einzelnen Etagen (Stationen, Operationssäle, Rettungszentrale, Ambulanzen usw.) transportiert. Nach Stabilisierung des Sekundärdrucks beträgt der Sauerstoffausgangsdruck 0,1–0,4 MPa (einstellbar). Die Umgebungstemperatur um die Sauerstoffleitung darf 70 °C nicht überschreiten.
Offenes Feuer und Ölverschmutzungen sind in der Nähe von Rohrleitungen und Ventilen strengstens verboten. Sauerstoffleitungen können aus Kupfer- oder Edelstahlrohren bestehen. Kupfer ist wirtschaftlicher und entspricht den nationalen Normen.
Nachdem der Sauerstoffschlauch in die Station eingeführt wurde, wird er an die Anschlussplatte (auch Behandlungsband genannt) angeschlossen. Die Anschlussplatte dient als Führungsnut für verschiedene Kabel und besteht aus mehreren Komponenten des Rohrleitungssystems.
Veröffentlichungsdatum: 09.06.2025