一、氧氣的性質(zhì)與作用
1.1 氧氣的性質(zhì)
氧氣（O2）在常溫及常壓下（1atm、一個(gè)大氣壓）下，為無(wú)色透明、無(wú)臭無(wú)味的氣體，較空氣略重。
在1atm下，溫度降至90.18K（－182.97℃、沸點(diǎn)）時(shí)，冷凝成天藍色透明而易于流動(dòng)的液體（液氧，LO）。液氧的比重為1.14g/ml，當液氧冷卻至54.35K（－218.8℃、熔點(diǎn)）時(shí)，即轉化為藍色的固態(tài)結晶。
在0℃，1atm狀態(tài)下，液態(tài)氧轉化為氣態(tài)氧時(shí)，其體積擴大約800倍；在20℃，1atm狀態(tài)下，液態(tài)氧轉化為氣態(tài)氧，其體積將增加860倍。
氧氣的化學(xué)性質(zhì)非?；顫?，極易與其他物質(zhì)化合生成化合物，即發(fā)生氧化反應。氧的濃度越高，反應則越強烈，同時(shí)可放出大量的熱量。氧氣與可燃性氣體（氫氣、乙炔、甲烷等）按一定比例混合后形成爆炸性混合物，容易爆炸。壓力在3.00MPa的壓縮氧氣與各種不同的油脂接觸時(shí)可發(fā)生自燃或爆炸。被氧飽和的衣服及其他紡織品與明火接觸后會(huì )立即著(zhù)火燃燒。因此，在與氧氣有關(guān)的場(chǎng)合應嚴禁煙火。
液氧由于溫度很低，灌裝、儲運操作時(shí)要防止凍傷皮膚。
1.2 氧氣的作用
無(wú)論動(dòng)物或植物，他們細胞中的組成相似，其中，氧元素占到了65%的質(zhì)量。而在地球大氣層中，氧氣的含量占比居第二位，約20.95%。通過(guò)呼吸進(jìn)入肺泡與體內的二氧化碳進(jìn)行交換，再通過(guò)心臟輸送到人體的各個(gè)器官和組織，是人體新陳代謝活動(dòng)中必須的物質(zhì)。在機體的新陳代謝過(guò)程中，氧起著(zhù)極其重要的作用。
氧雖為生命之源，但長(cháng)時(shí)間吸高純氧，對人體也會(huì )造成危害，易發(fā)氧中毒。長(cháng)時(shí)間在高氧下，細胞氧化作用顯著(zhù)下降，將導致代謝失常，最終引起細胞窒息，系統動(dòng)平衡失調，出現肺水腫、出血、視網(wǎng)膜萎縮。
l 在常壓下（機體肺功能氧合正常情況下），當氧的濃度超過(guò)40%時(shí)，即有可能發(fā)生氧中毒。
l 吸入40%～60%的氧時(shí)，出現胸骨后不適感、輕咳，進(jìn)而胸悶、胸骨后燒灼感和呼吸困難，咳嗽加??；嚴懲時(shí)可發(fā)生肺水腫，甚至出現呼吸窘迫綜合癥。
l 吸入氧濃度在80%以上時(shí)，出現面部肌肉抽動(dòng)、面色蒼白、眩暈、心動(dòng)過(guò)速、虛脫，繼而全身強烈性抽搐、昏迷、呼吸衰竭而死亡。
l 長(cháng)期處于氧分壓為60-100KPa（相當于吸入氧濃度40%左右）條件下可發(fā)生眼損害，嚴重者可失明。
氧氣在醫療上的作用主要有以下三種：
（1）輸氧急救：用于危重病人和意外事故受害者搶救，短時(shí)大流量給予純氧吸入，防止機體由于急性缺氧導致的不可逆的損傷，稱(chēng)之為輸氧急救。例如：新冠肺炎重癥、一氧化碳中毒、觸電、溺水等，輸氧急救所采用的氧氣必須符合國家標準GB 8982和《中國藥典》）關(guān)于醫用氧的品質(zhì)要求，氧濃度不低于99.5%。
（2）氧療：通過(guò)補給氧氣以增加吸入氣體的氧濃度，提高動(dòng)脈血氧含量，改善供氧狀況，統稱(chēng)氧氣療法。其中，用于糾正病理性缺氧，作為疾病輔助治療手段的，稱(chēng)為氧療。美國胸科協(xié)會(huì )(AHA)和歐洲復蘇委員會(huì )(ERC)提出在復蘇后高級生命支持階段應該給予有效的最小氧濃度（長(cháng)期氧療以30%氧濃度為宜）。
普通病房采用設備帶+濕化瓶+鼻導管吸入方式進(jìn)行氧療。該方式肺泡內氧氣的濃度與吸氧流量之間的關(guān)系一般用經(jīng)驗公式來(lái)估算，即：
結題肺泡內氧濃度（%）= 21 + 4×氧流量（L/min）
臨床上，普通患者氧療一般推薦濕化瓶的流量調節為2L/min～3L/min。
二、 臨床上用氧量的計算方法
2.1 液氧儲罐
液氧常溫下完全氣化后，理論上會(huì )膨脹800倍。但是考慮到醫院槽車(chē)加注、低溫儲罐蒸發(fā)、氣化器蒸發(fā)等損耗，一般按1噸液氧相當于600m3氣態(tài)氧進(jìn)行換算。
目前，大型綜合醫院的氧源以液氧儲罐為主（屬于固定式低溫壓力容器），規格多為10m3和5m3。以5m3儲罐為例，水容積為5m3，灌裝時(shí)預留氣相空間，實(shí)際存儲量要小于5m3。一般按滿(mǎn)罐5噸液氧計算。
由此可知，換算為氣態(tài)氧為：5噸×600m3/噸 = 3000m3
2.2 氧氣鋼瓶
醫院一般采用水容積40L的鋼瓶（屬于移動(dòng)式壓力容器），存儲壓力約13MPa，考慮余壓預留，有效儲氧量為4500L，折算為4.5m3/瓶。
由上可知，5m3液氧儲罐的有效儲氧量相當于667個(gè)氧氣鋼瓶。
2.3 醫院床位數量與用氧量的關(guān)系
新建醫院用氧量一般按GB 50751-2012《醫用氣體工程技術(shù)規范》計算：
Q=Σ[Qa+Qb?(n-1)??]
式中：Q—用氧總量（L/min）
Qa—終端處額定流量（L/min），按表1取值
Qb—終端處平均流量（L/min），按表1取值
n—床位數量
?—同時(shí)使用系數，按表1取值
表1 醫用氧氣流量計算參數
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使用科室
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醫用氧氣(L/min)
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Qa
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Qb
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η
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手
術(shù)
室
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麻醉誘導
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100
|
6
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25%
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重大手術(shù)室、整形、神經(jīng)外科
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100
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10
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75%
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小手術(shù)室
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100
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10
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50%
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術(shù)后恢復、蘇醒
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10
|
6
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100%
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重癥監護
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ICU、CCU
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10
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6
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100%
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新生兒NICU
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10
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4
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100%
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婦
產(chǎn)
科
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分娩
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10
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10
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25%
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待產(chǎn)或(家化)產(chǎn)房
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10
|
6
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25%
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|
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產(chǎn)后恢復
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10
|
6
|
25%
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新生兒
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10
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3
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50%
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|
其
他
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急診、搶救室
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100
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6
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15%
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普通病房
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10
|
6
|
15%
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CPAP呼吸機
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75
|
75
|
75%
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門(mén)診
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10
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6
|
15%
|
|
在實(shí)際使用中，可采用如下簡(jiǎn)化算法：
Q=Q1+Q2+Q3+Q4
（1）Q1—普通病房用氧量(m3/h)
病床同時(shí)使用率取15%（疫情期間為100%），終端流量取2.5L/min。
Q1 = 病床數n×15%×2.5L/min×60min÷1000
（2）Q2—生命支持區域（手術(shù)室、ICU）用氧量(m3/h)
手術(shù)室和ICU病床同時(shí)使用率取100%，終端流量取10L/min。
Q2 = 病床數n×100%×10L/min×60 min÷1000
（3）Q3—高壓氧艙用氧量（m3/h）
按艙容數量計算，每人位按1m3/h統計。例如16人位的醫用空氣加壓氧艙，耗氧量為16m3/h。按一個(gè)療程2h計算，需要消耗醫用氧量為32m3。
舉例：
若1000張床位規模的醫院，手術(shù)室+ICU床位按50張計算，全院的用氧量計算如下：
1000×15%×2.5L/min×60min÷1000 + 50×100%×10L/min×60 min÷1000
=22.5 m3/h + 30 m3/h
=52.5 m3/h
若在近期疫情期間，用氧量計算如下（普通病房的同時(shí)使用率取100%）：
1000×100%×2.5L/min×60min÷1000 + 50×100%×10L/min×60 min÷1000
=150 m3/h + 30 m3/h
=180 m3/h
可見(jiàn)，疫情期間醫院用氧量增長(cháng)了3倍多！
綜上所述：
? 生命支持區域（手術(shù)室、ICU）每張重癥病床的耗氧量一般為：10L/min。
? 每臺呼吸機耗氧量約為：10L/min。
? 每個(gè)氧氣鋼瓶（4500L）可以保障一臺呼吸機使用450min，約7h。
? 一臺5m3液氧儲罐，在平時(shí)可以保障1000張床位規模的醫院使用2天有余；但是在近期疫情防控期間，醫院用氧量激增，只能保障16h。