浅述医用氧与分子筛制氧法

曲婷婷 崔昊 大连药品不良反应监测中心 (大连 116021)

随着科学技术的发展，许多高技术含量的新型医疗设备不断地走进医院，广泛地应用于临床诊断和治疗中。分子筛制氧法是近十年来发展成熟的一种制氧方法，它是以空气为原料，以沸石分子筛为吸附剂，在常温低压条件下，利用分子筛加压时对氮的吸附容量增加，减压时对氮的吸附容量减少的特性，形成加压吸附，减压解析的快速循环过程，使空气中的氧和氮气得以分离，可分出浓度在90%以上的高浓度氧气[1]。

1.我国关于医用氧的相关规定

1.1 医用氧为药品

医用氧作为一种特殊的气态药品，直接用于人体的医疗和保健，属于国家实行药品批准文号管理的产品。1988年国家标准总局颁布了GB 8982-1988《医用氧气》国家标准，该标准规定了医用氧气氧含量≥99.5%，同时对水分、二氧化碳、一氧化碳、气态酸和碱、臭氧和其他气态化合物含量及气味作了规定。1995年国家已将其收入《中国药典》，2000年版药典又对其进行了进一步的修改，《中国药典》2005年版第二部收载的氧，其作用为“缺氧的预防和治疗”，这充分说明在我国医用氧是按药品来管理的。

1.2 医用氧的生产、使用要求

目前，医用氧气制取方法有低温空气分离法和医用分子筛变压吸附法两种。两种方法制取的氧气，其质量必须符合标准要求方可使用。低温空气分离法制取的氧气，其质量必须符合《中华人民共和国药典》2005年版规定要求。医用分子筛变压吸附法制取的氧气，其质量标准正在由国家药典委员会组织制定中，在该标准颁布执行前，暂不对该方法制取的氧气实行药品批准文号管理，也暂不发放《医疗机构制剂许可证》。但其分子筛制氧设备必须获得《医疗器械注册许可证》，同时必须符合《医用分子筛制氧设备通用技术规范》的规定要求，经省级药品监管局备案后方可供临床医疗使用[2]。

根据国家食品药品监督管理局《关于医用氧经营企业监管有关问题的批复》（国食药监市[2006]440号）的规定，对实行药品批准文号管理的低温空气分离法制取的氧气，应严格按照药品进行管理，在取得《药品生产许可证》后方可生产，取得《药品经营许可证》后方可经营；对暂不实行药品批准文号管理的医用分子筛变压吸附法制取的氧气，经营企业暂不需要领取《药品经营许可证》。

根据《药品管理法》相关规定，医疗机构必须使用获得《药品生产许可证》和批准文号并通过GMP认证的企业生产的“药用氧”，未经注册审批的医用氧，不得供临床使用。

2.制氧方法

2.1 低温分离法

医用氧多采用低温分离法，首先把空气预冷、净化(去除空气中的少量水分、二氧化碳、乙炔、碳氢化合物等气体和灰尘等杂质)，然后进行压缩、冷却，使之成为液态空气。然后，利用氧和氮沸点的不同，在蒸馏塔中把液态空气多次蒸发和冷凝，将氧气和氮气分离开来，这种工艺制出的氧气纯度比较高。

2.2 分子筛制氧法（吸附法）

利用氮分子大于氧分子的特性，使用特制的分子筛把空气中的氧分离出来。首先，用压缩机迫使干燥的空气通过分子筛进入抽成真空的吸附器中，空气中的氮分子即被分子筛所吸附，氧气进入吸附器内，当吸附器内氧气达到一定量（压力达到一定程度）时，即可打开出氧阀门放出氧气。经过一段时间，分子筛吸附的氮逐渐增多，吸附能力减弱，产出的氧气纯度下降，需要用真空泵抽出吸附在分子筛上面的氮，然后重复上述过程。这种制取氧的方法亦称吸附法。

2.2.1 PSA 产品氧技术规范见表1[3]。

2.2.2 吸附式制氧法的特点

与使用氧气瓶集中供氧和中心液态氧供氧相比，吸附式制氧具有安全、可靠、简单、初期投入大、收回成本快等特点[4]。

表1.PSA 产品氧技术规范

3.分子筛制氧机与深冷制氧机应用比较

项目 分子筛制氧机 深冷制氧机制氧量（ m3/h） 1100 1000氧气纯度（%） 93±2 ≥99.5氧气提取率（%） 40～ 60 ≥96起动时间 5～10min > 30h连续作业时间(年) > 5 1占地面积(m2) 432 1800

4.讨论

4.1 医用氧的使用背景

1988年以前，我国的医疗用氧都是由制氧厂采用深冷法分离空气,按照《工业用气态氧》标准生产的工业用氧气。随着我国医疗卫生事业的日益发展和人民健康水平的不断提高，对医用氧气的质量要求在不断提高，继续把含有游离水、卤素等对人体有害杂质的工业用氧气用于医疗和保健，显然已不符合人体健康要求。为此，1988年4月12日，国家标准总局颁布了GB 8982-1988《医用氧气》国家标准，并于同年12月1日开始实施。该标准规定了医用氧气氧含量≥99.5%，同时对水分、二氧化碳、一氧化碳、气态酸和碱、臭氧和其他气态化合物含量及气味作了规定。但该标准在“主题和适用范围”一章中，明确规定“本标准适用于深冷法分离空气而制得的氧气”。对用深冷法以外的其他方法制得的氧气，包括用分子筛变压吸附法制得的氧气，均未曾提及。GB8982-1998《医用氧气》国家标准保留了这一规定，但在措词和提法上略有不同：“本标准适用于由低温法分离空气而制取的气态和液态氧”，其内容实质是相同的。我国从建国以来，先后已编订了七版中国药典，均规定医用氧气含氧不得少于99.5%。从《中华人民共和国药典》注释中可以看出，也是以用深冷法分离空气制得的氧气为对象确定的[5]。

4.2 人体生理对氧含量的要求

从人体呼吸生理来看，人体进行新陈代谢离不开氧气，缺氧对人体有害，严重缺氧时会有生命危险。但正常人若较长时间吸入纯氧，不但对人体无益反而有可能引发氧中毒症。常压下吸氧，氧的浓度一般在25—55%之间[6]。因此，为了排除氧中毒，在长时间持续等压氧疗时，对成年人要应用氧浓度低于60%和氧分压低于60kPa(<450mmHg)的混合气体，治疗新生儿或乳儿时所用的混合气体，其氧浓度不应超过60%，其氧分压不应超过40kPa（≤300mmHg）。可见，从人体呼吸生理角度考虑，并不需要吸入氧含量很高的氧气。

为防止在抢救和治疗过程中，因吸入“纯氧”而引发氧中毒症，所有的呼吸机和麻醉机的氧含量调整范围均定在21%～90%的范围内[5]。这一规定表明，只要医用氧气的氧含量在90%以上，就可以满足呼吸机和麻醉机对病人进行抢救和治疗的需要。

4.3 医用氧气氧含量的由来

前已述及，无论是《医用氧气》国家标准还是《中国药典》，其对医用氧气氧含量的规定都是以深冷法分离空气制得的氧气为对象确定的。对于用深冷法制得的医用氧气，这样规定是科学而合理的。因用深冷法分离空气制得的医用氧气，其组成除了氧气以外，其他即为水分、二氧化碳、一氧化碳、气态酸和碱、臭氧及其他气态氧化物等对人体有害的成分。如果对氧含量的规定低于99.5%，则这些对人体有害的成分的含量就会增加，导致超越《医用氧气》国家标准和《中国药典》规定的含量，从而会对人体健康造成危害。这就是对用深冷法分离空气制成的医用氧气，其氧含量规定不能低于99.5%的原因，也是医用氧气氧含量必须≥99.5%的由来。

4.4 美国药典对医用氧的规定

美国在1990年就已把分子筛变压吸附(PSA)法所制得的氧气，简称为“93%氧”(“Oxygen 93 Percent”)纳入美国药典USP-XXⅡ版。药典中规定，93%氧是通过分子筛从空气中产生，含量不低于90.0%，不高于96.0% ，其余大部分构成是氮气和氩气。所以，美国药典中对氧气的规定有氧和93%氧两种标准[7]。国际标准IS010083-1992《医用气体管道系统的制氧设备》对医用氧气氧含量的规定和美国药典对氧含量的规定相同[4]。

4.5 分子筛制氧存在的问题

尽管分子筛制氧系统已经在一些医疗场所使用，但是其存在一定的使用风险。如医用分子筛制氧系统没有峰谷调节能力，有一定的局限性，且设备成本较高[8]。目前使用的医用分子筛制氧系统完全依靠电力驱动， 因此要有完善的电力安全措施，防止因电力系统故障导致制氧设备失效等重大事故。

5.结语

综上所述，可以归结为以下几点：一是《医用氧气》国家标准和《中国药典》所规定的医用氧气氧含量不能低于99.5%，并不意味着医院不能把氧含量低于99.5%的氧气用于缺氧的预防和治疗；二是医院用于缺氧的预防和治疗的氧气，其氧含量只要≥90%即可满足使用要求。但是要有前提条件，即氧气里对人体有害成分的含量不能超过《医用氧气》国家标准的规定值，这应是确定某种氧气是否能用于医疗保健的关键；三是医用分子筛制氧系统需要改进，以确保在投入使用后风险降到可接受的范围。

[1]卢樟好，冯涛.PSA 技术与医用分子筛制氧设备[J ].低温与特气，1999 ，(1) :19 - 21.

[2]国家食品药品监管局规范医用氧气的管理[J].当代医学，2003，（08）

[3]彭永耀，徐卯同.变压吸附制氧技术及其应用[J].冶金设备，1998，（04）

[4]陈跃龙,刘曼芳,孙建梅,等.医用液态氧及PSA 制氧有关情况的分析与比较[J].医疗设备信息,2001,16 (10):48 - 49.

[5]卢樟好.医用氧气氧含量问题浅述[J].医疗卫生装备.2001（06）

[6]中国人民解放军第251医院高压氧科。 http://www.251yy.com.cn/keshi/gaoyayang/question.asp

[7]USP28–NF23Page 1442-1443 Pharmacopeial Forum:Volume No.28(4)Page 1171

[8]杨斌，张美，袁钟清等.医用分子筛制氧系统方案设计中需注意的几个问题[J].医疗卫生装备.2010，31（3）：107-108