医療用圧縮空気システムの安全性は、学ぶ価値がある*

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医療用ガスシステムは、生命維持システムとも呼ばれ、重篤な患者の命を支え、回復を促進するために使用されます。業界で広く認知されている、世界で最も普及している2つの規格であるHTM 2022およびNFPA 99は、すでに数十年の歴史があります。我が国でも最新の医療用ガス規格が間もなく制定される予定です。 権威ある基準に従って構築された生命維持システムは、病院全体の円滑な運営を維持する上で、ますます重要な役割を果たすことになるでしょう。 医療用圧縮空気は、セントラル供給システムにおいて最も重要な医療用ガスの一つであり、病院内で直接製造される唯一の「薬品」です（酸素発生装置を使用する一部の病院を除く）。 『ヨーロッパ薬局方』では、圧縮空気を医薬品として扱い、その成分について詳細な規定が設けられている。したがって、各病院の給気設備管理者は重大な責任を負っている。 ここでは、供給の安全性を確保する方法について簡単に分析します。 医療用圧縮空気は、主に各病棟、集中治療室、救急室、手術室などの場所に供給され、患者の呼吸に使用されます。例えば、酸素に敏感な多くの患者は医療用空気で置き換える必要があり、また多くの患者が高精度の呼吸器を使用する必要があります。では、どのような医療用圧縮空気が患者にとって安全かつ信頼性が高いのでしょうか？ 一、連続的な供給の保証　言い換えれば、どんな状況下でも供給を止めてはならないということです。 連続的な供給を確保するためには、電気制御部品を含むシステム内のあらゆる部品について、予備機や安全設計を考慮する必要があります。同時に、停電後の自動起動も考慮し、瞬間的な停電時でも継続してガスを供給できるようにする必要がある。 この問題は、現在のほとんどの病院経営者によって認められており、国内の病院もこの点においてかなり整備が進んでいる。二、ガスの品質と安全性を保証する医療用圧縮空気システムにおいて、ガスの品質は患者が安全に使用できる基準を満たしていなければならない。圧縮空気において最も厄介な問題は、空気中の油と水です。 （一）空気中の油分問題の解決 古いタイプの油分含有空気圧縮機を通して外部空気が処理されると、微量の油分子が含まれることがある。油分を含んだ医療用ガスが酸素と混ざって呼吸器内に供給されると、酸素と油が結合し局部的な爆発や燃焃を引き起こす可能性があり、これは極めて危険である。 西洋の先進国では、医療用ガス中の油分含有量を0.1mg/m³未満にすることが明確に定められている。現在、一般的に油分を含む問題を解決するためには2つの方法が用いられます。 一つ目は、オイルフリーのエアコンプレッサーを直接購入する方法ですが、それでも油分除去装置が必要になります； もう一つは、圧縮空気による脱油装置を用いて、オイルを含んだ空気圧縮機内の油を除去する方法です。オイル式圧縮システムを採用する場合、調達コストは低くなりますが、無油の圧縮ガスを安定かつ安全に供給するためには、後段で信頼性の高い脱油装置が必要です。 ガスの品質が基準を満たさないため、患者の健康に悪影響を及ぼしたり、端末機器が損傷したりします。特に、機器管理がまだ不十分な病院においては、ガス供給システムの安定性を確認することを推奨します。 年間を通じてわずかなメンテナンスだけで、供給の連続性と信頼性を確保できます。 （二）空気中の水分量の問題の解決 空気中の水分量は、しばしば見過ごされがちな問題です。水分は他のほこり粒子のようにエアフィルターの外でふるい分けられることはない。 それはフィルターを通って供給管、**機、呼吸器、その他の端末機器に入ることができます。液体の水や、水蒸気と**剤が混ざり合うことで、スプレー器の機械的な故障を引き起こす可能性があります。人工呼吸器が水に浸かると、高額な修理費用がかかるだけでなく、機器が廃棄されることもあります。 低温環境下では、医療用ガス供給管内の水が凍結して管を塞ぎ、ガスの流量に影響を与える可能性があります。また、水は配管の銅管を酸化させやすく、その結果、配管内に含まれる有害な不純物の量が幾何級数的に急増する。これらはすべて、病院に大きな経済的損失をもたらしています。 一部の病院では、小型の携帯用圧縮機を使って人工呼吸器を動かしているが、これにより水による問題は解決されるものの、コストが高くなる。特に人工呼吸器が多数ある大規模な病院では、そのコストは集中供給方式のコストを大幅に上回る可能性がある。さらに、水は細菌が増殖する媒体でもあり、患者間の交差感染を引き起こしやすい。 特に、小型圧縮機の作動音は患者にイライラ感を与えることもあると指摘されている。 1. 冷凍乾燥機の使用は推奨されない。アメリカのNFPA 99規定では、「どのような流量においても露点温度は0℃以下でなければならない」と定められている。現在、集中供給方式を採用しているほとんどの病院では、冷却式ドライヤー（以下、冷凍式ドライヤーと略称）と吸着式ドライヤー（以下、吸着式ドライヤーと略称）という2種類の異なる乾燥技術が使用されている。 冷乾機の露点温度は一般的に+3℃です。過去の事例で冷凍乾燥機を使用した際、最も大きな問題は低流量の状態で露点温度が急激に上昇し、水分を除去できなくなることでした。後の研究により、これは流速が低い状態（定格流量の20％）では、水分離器内の凝縮水が適時排出されず、分離器内に多量の飽和水分子が生成され、それがガスと共に後段の装置や配管に運ばれて液体水として蓄積されるためであることが明らかになった。したがって、海外では一般的に医療用空気システムでコールドドライヤーの使用は推奨されていません。 しかし現在、安定した乾燥用ガスを得るために、多くの場合で冷凍乾燥機と吸着乾燥機を併用しています。 2. 吸着乾燥機の長所と短所 吸着乾燥機は、吸着粒子（酸化アルミニウム）と水分子間のファンデルワールス力を利用して水分子を吸着させることで乾燥を実現するため、低流量時に冷凍乾燥機が抱える問題は発生しません。工業用の除湿機の露点温度は一般的に-40℃であり、実際には患者がこれほど乾燥した空気を吸い込むことは全くあり得ず、再び加湿してから初めて患者に呼吸させることができる。したがって、医療用空気にはあまりに低い露点は必要なく、さらに露点が低ければ低いほど消費される電力も多くなる。したがって、医療用空気における重要な課題は、どれだけの露点に達するかではなく、いかなる状況下でも端末に液体水が発生しないようにすることです。 実例によると、選択された乾燥機の設定温度は-12℃であり、使用要件を満たしつつ、高いコストパフォーマンスも実現できます。もちろん、切替バルブが簡単に損傷することはドライヤーの主な欠点であり、メンテナンスコストを増加させるだけでなく、システムの連続的な供給を要求するため安全上のリスクも生じます。これに対しては、専用に設計された専用切替弁の使用を推奨します。 **医療用ガス規格が間もなく制定されることに伴い、国内企業も徐々に医療専用のガス機器を開発し、より安全で信頼性の高い医療用空気を供給していくだろう