【GMP】一文打尽医用氧
发布日期:2021-06-05 浏览次数：1029
是不是什么样的氧气，都可以作为医用氧气？它与工业氧气有什么区别？1988年对于医用氧气，有了国家标准，并在2000年被收入《中国药典》成为药品。在05版的《药典》中规定了医用氧的强制性国家标准，将医用氧的浓度定为不小于99.5％，在生产过程中必须对CO、CO2等有害气体和杂质进行过滤，并规定氧气瓶上必须附有医用氧合格证，另外，在瓶身必须标明大大的“医用氧”这几个字。2014年6月27日《药品生产质量管理规范（2010年修订）》的配套文件公布了医用氧附录公告，其中就详细规定了医用氧的生产制作、储存、运输、检测、使用等详细要求。
工业氧是用于工业生产及产品加工的氧气，其对质量要求低，存在CO、CO2、乙炔、灰尘、微生物等对人体有害的物质，其在生产过程中有带酸/碱性的水进入钢瓶，导致其内壁锈蚀，瓶内气体产生异味，一旦病人吸入过量，则可能引发、加重呼吸系统的病症，导致呛咳、微生物感染等情况，严重的则造成病人吸氧量不足而出现生命危险，所以绝对不允许用工业氧代替医用氧输给病人。工业氧与医用氧有以下几点区别：
- 1：作为抢救和辅助治疗的药品医用氧，有浓度的要求。工业氧气没有明确这方面的要求。
- 2：医用氧气进行大量的过滤，将氧气中的二氧化碳、一氧化碳、气态酸和碱、臭氧和其他气态化合物含量及气味控制在规定范围内，工业氧没有方面的要求；
- 3：医用氧要求是干燥的，不足以以液态的形式存在的（水含量要控制在0.07%以下），工业氧对水分没有除水、吸附、过滤要求。
- 4：医用氧的生产是按药品生产管理的，是“药准字号”，生产及经营医用氧都是需要取得许可证的。对于工业氧气的生产管理，在这方面上就宽松很多。
肺是人体的主要呼吸之源，氧气穿过肺泡进入毛细血管，然后被血管带到身体的其他部位。这些毛细血管就在气囊的旁边，当肺泡受到病毒攻击时，人体的白细胞会释放出一种叫做趋化因子的炎症分子，进而召唤出更多的免疫细胞靶向杀死被病毒感染的细胞，从而留下大量的液体和死细胞，也就是我们常说的“脓”。免疫系统忙于与病毒交战，越来越多细胞膜破裂的免疫细胞在发炎的肺泡或气囊中拥挤，减少了对氧气的吸收，并进而破坏了氧气的传输，导致患者咳嗽、发烧、呼吸困难，从而引发致命效果。肺部成为病毒的中心引爆点。特别是重症病人，自主呼吸能力弱，对于医用氧的需求自然就更大。
在这里，特别说一下新冠病毒患者为什么需要吸氧：新冠病毒入侵人体的受体都是血管紧张素转换酶2（ACE2）受体，肺泡由一层富含ACE2受体的细胞排列，病毒恰需要通过这种受体进入细胞。当带有病毒的飞沫被人体吸入，严重情况下，新冠病毒会沿着气管进入身体攻击肺部，并对其造成严重伤害。当病毒越来越多地在肺部复制，同时人体免疫也越来越强烈地阻止病毒繁衍时，肺部就会白化。在X射线和计算机断层扫描中，那些本应是代表空气的黑色的肺部，会产生充满了白色的浑浊物的”白肺“，这些患者最终往往会产生急性呼吸窘迫综合征（ARDS），他们血液中的含氧量急剧下降，呼吸也越来越困难。这时，他们就需要用到呼吸机，通过鼻腔插管吸氧，从而获得更多的氧气从上述的新型冠状病毒的发病原理描述中，我们可以得到这样的一个概念，那就是心或肺受到了损伤，无法正常吸收氧气或吸收的氧气不足以供人体使用，致使人体缺氧，在这种状态下，只有供应高浓的氧气，才能满足身体需求，这就是为什么医院需要使用医用氧。
分离液态空气制得氧气：空气在低温条件下加压，转变为液态，然后蒸发，根据不同的物质有不同的沸点的特点，我们可以把液氧和液氮分开（液氮沸点‐196℃，比态氧的沸点（‐183℃）低，氮气先从液态空气中蒸发出来，剩下主要的就是液态氧了。膜分离法：它通过一定压力下，让空气震荡，并通过具有富集氧气功能的薄膜，由于氮气与氧气的活动速度不同，通过富氧膜提取到浓度较高的那部分氧气（正常为30%左右）。如果需要高浓度的氧气，则需要用这种膜进行多级分离，从而达到氧气90%以上的富氧空气。
分子筛制氧法（吸附法）：它是当前用得比较多的，也是比较成熟的一种方法。利用氮分子大于氧分子（氮原子半径:0.75um;氧原子半径:0.65um）的特性，使用特制的分子筛把空气中的氧离分出来。其工作流程是：空气通过进气过滤装置过滤后进入压缩机，经压缩后进入分子筛塔进行氧、氮分离。氧气通过分子筛塔进入精筛塔，而氮气被分子吸附后，经分离阀排到大气中。氧气在精筛塔进一步提高浓度后，经流量控制阀通入湿化水箱进行润湿，经输氧管供给用点使用。分子筛的填充量有限，意味着其吸附量也有限，当分子筛吸饱氮气之后，即丧失分离功能，需要进行再生，将原本吸附在分子筛内的氮气释放掉使其恢复吸附能力。如何再生呢？我们可以利用分子筛的气体吸附能力随压力提高而增高的特点：在进行分离作业时，将充入空气的压力提高到6-8Bar，大量的氮气分子压入分子筛内；饱和后将充入空气压力恢复至正常大气压力时，原本吸附在分子筛内的氮气就会从分子筛内脱离出来，使分子筛能够再利用。再生时，抽真空的话，效果会更好。这样反复加减压的操作被称为压力震荡吸附。当分子筛再生时，系统是没有氧气产出提供的，只有当再生完成后才可以再度加压产生氧气，那么没有氧气怎么办？在系统设计时，一般会使用双塔结构，交替使用。相对于其它制氧方法，使用分子筛制氧法（吸附法）的优点是显而易见的，它只需要消耗电能（分子筛不是易耗品），而且其原料为空气，取之不尽用之不绝，为大量的医院医用氧系统所采用。
医疗机构使用的氧气有两种，一种是作为药品管理的医用氧，即市售的瓶装医用氧，一般是空气经低温分离制备的液态氧、气态氧。它的工艺是这样的：医用氧容器（槽车、储罐、气瓶等）应专用，同进充装也应使用专用设备，且具有与其他气体容器区分的明显标识，充装夹具应有防错装装置。容器应当编号管理，有安全效期标识。用液态氧气化充装气态氧，必须使用低温液氧泵，加压气化后充装。液氧的充装和转移操作等步骤应有防止污染措施，转移管路应配备有止回阀或采取其他等同的措施。向装有液氧的液氧贮槽中加入液氧，必须证明液氧的质量符合要求。可以在加入前取样，也可以在混合后取样。对于国内的GMP来说，充装医用氧挺麻烦的，每批气瓶充装应包括：批生产指令；产品名称、规格、批号；充装操作的日期和时间；使用的设备及编号；气瓶的编号、充装前气瓶的检查；充装前后气瓶的数量和规格；每个步骤操作人员的签名；相关生产操作或活动、工艺参数及控制范围；必要的中间控制过程，如检漏等；充装前医用氧的质量检验结果；已充装气瓶的检查确认结果；包装标签样张，充装主管人员的确认签名和日期等等多项记录。
另一种是医院通过安装分子筛设备，将空气进行加工，自制的氧气。相对于使用物理低温分离制备医用氧来说，其生产企业须投巨资进行GMP改造，通过认证后产品才能上市，产品产出后还需要对杂质进行检测，一旦超标就不能出厂等等复杂要求。医院使用医用分子筛制氧机组自制氧气，投资少，见效快，一般医院只需要两套设备，投资个百万来块，就可以有源源不断的氧气产出。
一套医用分子筛制氧机组分为四大组成部分：第一部分为空气的压缩与预处理，主要是加压、除尘、除水、除油、除微生物，制作成洁净的压缩空气。第二部分双联式分子筛制氧储备精滤系统，配备二套模块化制氧机（可交替再生）。第三部分为医用氧气分配输送系统，就是管路直接接入各用点（病床），也可以外供。第四部分为智能控制系统。值得一提的是：一般使用分子筛制氧机制得的氧气浓度在93%左右，提前2个小时开启可以确保获得足够高浓度的氧气。由于分子筛吸收氮的能力是有限度的，需要不时再生，而其再生控制受电磁控制阀影响（若该阀出问题，系统将无法收集氧气），所以需要注意该阀的维护保养。同时，对于洁净压缩空气系统而言，其过滤器会因为空气中有灰尘而堵塞，需要定期更换。特别是过滤器，如果灰尘进入分子筛，将堵塞分子筛孔（一般为沸石），严重影响其产气效率，甚至不能再生，损坏整个系统。
