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Nov 06, 2023

インドの酸素緊急事態はよりロジスティクス的なものである

C’è una grave carenza di ossigeno per soddisfare le esigenze mediche di COVID-19.

インドでは、新型コロナウイルス感染症患者の医療ニーズを満たすための酸素が深刻に不足しています。 しかし、それを解決するには、問題の記述をより明確にする必要があるようです。

医療用酸素: インド薬局方によれば、医療目的に必要な酸素 (以下、医療用酸素と呼びます) は 99% 純粋である必要があります。 基準は場所によって異なり、米国薬局方によれば、受け入れられている医療用酸素純度は 93%±3% です。 患者の酸素補給の要件に応じて、さまざまな割合で空気と混合されます。

それはどこから来たのですか？ 一般的な病院は、医療用酸素のニーズを 3 つの方法で満たしています。

産業用酸素の方向転換: 医療用酸素不足の緊急事態を見て、政府は医療用に超高純度の産業用酸素の導入も指示しました。 これは、上記のカテゴリ 1、2 のギャップを埋めることを目的としています。 それにもかかわらず、病院における課題は続いています。

物流の問題: 数社の産業用酸素メーカーと話をしたところ、問題は酸素の製造にあるわけではないようです。 むしろ、酸素を消耗品の形で病院に届けることです。

周囲にある酸素タンカーとボンベの数には限りがあります。 そのため、それらを再充填して目的地に運ぶ物流が深刻なボトルネックとなっています。

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エンジニア、科学者、MSME のいくつかのチームがこの状況に立ち上がり、家庭用または小規模病院で使用するための酸素濃縮器を構築しています。 中には、善意を持ってデザインを公開している人もいます。 このアイデアは、上記の供給源 1 と 2 の物流のボトルネックを回避し、運用コストが高いため長期的には最も経済的ではない可能性がある 3 (酸素濃縮装置) にスキップすることです。

酸素濃縮機構の解明。実際、物流の問題は依然として続いていることが判明しました。 YouTube で見つけた DIY デザインのさまざまな図面や科学者/エンジニアによる斬新なデザインはすべて、古典的なスカルストロン サイクルのさまざまなバリエーションです。それは何十年も前のことです。 サイクルは複雑であっても、ロジックは単純です。

特定のゼオライトは、スポンジが水を吸収するように窒素を吸収します。 スポンジが水に浸したら、軽く絞り、サイクルを再度開始します。 これは、酸素濃縮サイクルを実行する電子機器の責任です。

物流問題、またもや。プロトタイプを作成したり、設計を作成したりしても、目前の問題には対処できません。 設計は利用可能なリソースに基づいている必要があります。 この酸素濃縮器の部分でも物流の問題が発生します。

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理想的には、リチウム X (LiX) 材料を扱うことができれば、その材料は大気圧で窒素を吸着し、真空下で放出します。 操作がよりシンプルになり、システム構築もシンプルかつエレガントになります。 しかし、LithiumX はインドでは簡単に入手できません。 したがって、商用の家庭用酸素濃縮器の一見かわいい写真は私たちが目指しているモデルですが、信頼性が高く拡張性のある LithiumX ソースがなければ実際には構築できません。 これは、この技術がより容易に入手可能な 13X モレキュラー シーブ ゼオライトに基づいている必要があることも意味します。

LiX から 13X への置き換えがもたらすさらなる課題は、動作が真空ベースから圧力ベース (VPSA から PSA テクノロジー) に変わることです。

実際には、より多くの量のゼオライトと大型のコンプレッサーが必要になります。

医療用途に使用されるコンプレッサーはオイルフリーである必要があります。 そのため、調達がさらに難しくなります。 個人の家庭用酸素濃縮器の設計を考慮しても、リードタイムが 4 週間以内のオイルフリー コンプレッサーの供給源を見つけることは非常に困難です。 言うまでもなく、これらも非常に高価です。

現在、インドは夏真っ盛りです。 多くの場所では、相対湿度レベルが 90% に達することがあります。 つまり、シリカゲルベッドが湿気を吸収しようとしても、すぐに水で飽和してしまいます。 シリカゲルを150℃に加熱するか、カートリッジを交換することによる再生は別の問題である。

コンプレッサーからゼオライトに至るまで、さまざまなコンポーネントの調達を必死で探していたため、先週は私たち自身の設計を何度か修正する必要があり、障害にぶつかりました。 デザインは利用可能なリソースを考慮して行う必要があることに気づかせてくれます。

概念的なソリューションや、ラボで利用可能なリソースを再利用して構築されたプロトタイプは、コンポーネントが数週間以内に調達できない場合、残念ながらスケーラブルなソリューションを提供できません。

興味深いことに、ほとんどの病院には、病院の敷地内に超純粋な空気を生成するプラントがあります。 この超純粋なエア プラントの設計は、湿気、塵、油を分離することを目的としており、オイルフリー コンプレッサー (以下、メディカル エアと呼びます) で作動します。 Medical Air は、手術室を清潔に保つために麻酔を施すためなど、病院で必要とされる理由がいくつかあります。 通常、このメディカル エアーを各ベッドに運ぶ中央ラインもあります。 通常、メディカル エアは 4 ～ 7bar の圧力で使用できます。

病院現場で 4 ～ 7 bar の圧力で Medical Air を利用できるため、オイルフリーのコンプレッサー、ゼオライトを汚染する湿気の除去など、いくつかの調達問題が解消されます。

インドでは今後 2 か月間で、すぐに入手できる 13X を使用して医療用空気を医療用酸素 (純度 93%) に変換することが、極度の緊急事態に対処するための非常に実用的な解決策となるようです。

また、ほとんどの病院が新型コロナウイルス感染症のニーズを満たすことに全力を尽くしているため、メディカルエアが必要となる予定的手術（後で予定される可能性のある整形手術など）は、この期間は最小限に抑えられます。 したがって、新型コロナウイルス感染症の状況により、医療空気がある程度解放されます。

小規模な病院:しかし、小規模病院の敷地内に Medical Air がない場合はどうなるでしょうか? この転換を利用する大規模病院が、小規模病院向けの酸素ボンベなどのリソースを解放してくれることを願っています。

医療用酸素生成の算術: 目指すことができる妥当な「回復」は 50% です。これは、空気中の酸素の 50% が吸収されることを意味します。 そして、周囲空気であろうと医療空気であろうと、空気中の酸素の割合は約 21% です。 したがって、医療用酸素の全体的な生産率は、使用される医療用空気の 10% であると予想されます。

この目的のために使用できる医療用空気 1,000 リットルごとに、病院の現場ではほぼ 100 リットルの酸素が生成されます。

部分的な解決策:設計、コスト、調達の複雑さが 60 ～ 70% 削減されます。 設計はモジュール式であるため、必要に応じて後からコンプレッサーを追加してスタンドアロンユニットにすることができます。 医療用空気を医療用酸素に変換することは、ボンベや他の代替酸素源に代わるものではないことは明らかです。 むしろ、それは迅速に導入可能なその場限りのソリューションである可能性があります。 そして危機を解決するためのあらゆる手段を追求しなければなりません。

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医療用途向けのオイルフリー コンプレッサーは、ソリューション全体の中で最も硬いコンポーネントであり、最も高価なコンポーネントであることが判明しました。 酸素濃縮器の総額の 50% 以上の費用がかかることもあります。 構築されたリソースは、現在そのようなインフラストラクチャが不足している大規模な都市、さらには 2 層または 3 層の都市でもインフラとして残る可能性があります。 設計上の考慮事項と経済性では、これが新型コロナウイルス感染症の緊急事態後のインフラとして存続することを目的としたプロジェクトであるかどうか、コスト、調達、スケジュールを正当化するかどうかにも注意する必要があります。

規制上の課題:インド薬局方によると、メディカル エアーの純度は 99% です。 ただし、93% は世界中で許容される基準です。 このような医療用空気から医療用酸素への変換を許可する規制プロセスは、エンジニアリングハックに従う必要があります。

この記事は当初、medium.com に掲載されました。

メヘル・K・プラカシュ、サントシュ・アンシュマリ、SVディワカール、ジャワハルラール・ネルー先端科学研究センター。 アルビンド・ラジェンドラン、アルバータ大学。 見解は個人的なものです。

謝辞。 酸素やエアラインがどのように設定され、使用されているかを説明するために時間を割いてくださった多数の医師、病院技師、手術スタッフに感謝いたします。

この作業は、JNCASR の新型コロナウイルス感染症状況への対応の一環であり、酸素濃縮器の緊急開発に取り組んでいます。

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実際、昨年初め、世界で初めてパンデミックが発生したとき、私はモディジに対し、この機会を隠れ蓑として利用し、世界クラスの医療インフラを構築するよう強く提案した。 そうすれば、新型コロナウイルス対策の必要性に対処できるだけでなく、多くの雇用も生み出されたはずですが、残念ながら！ 機会が失われた。 その代わりに、モディ政府の顧問らは、世界クラスのインフラを構築するために数十億ドルを投資するのではなく、人類を殺すための武器購入に数十億ドルを投資するようモディを支援し、誤った方向に誘導した。 無益な軍拡競争は、耐用年数たった20年のものに何十億ドルも投資して他国から購入するのではなく、自国が作り上げた施設にこそ強さがあるという理解を意図的に忘れた国の強さとして公表されている。 政府は、この国を実際の栄光に導き、医療インフラの中心地となるか、少なくともこの分野で自給自足できるようにすることで数十億ドルを生み出すには、どのようなアドバイザーが必要かを考える必要がある。 シャキル・アクタルインド最高裁判所#9717214471

実際、昨年初め、世界で初めてパンデミックが発生したとき、私はモディジに対し、この機会を隠れ蓑として利用し、世界クラスの医療インフラを構築するよう強く提案した。 そうすれば、新型コロナウイルス対策の必要性に対処できるだけでなく、多くの雇用も生み出されたはずですが、残念ながら！ 機会が失われた。 しかし、モディ政権の顧問らは、モディ首相が世界クラスのインフラを構築するために数十億ドルを投資するのではなく、人類を殺すための武器購入に数十億ドルを投資するよう支援し、誤った誘導を行った。 無益な軍拡競争は、耐用年数たった20年のものに何十億ドルも投資して他国から購入するのではなく、自国が作り上げた施設にこそ強さがあるという理解を意図的に忘れた国の強さとして公表されている。 政府は、この国を実際の栄光に導き、医療インフラの中心地となり、この分野で少なくとも自給自足できるようにすることで数十億ドルを生み出すには、どのようなアドバイザーが必要かを考えなければならない。 シャキル・アクタルインド最高裁判所#9717214471

インドの酸素緊急事態は物流だけではありません。インドが 1 日あたり 10 万トン生産しているのであれば、不足することはあり得ません。物流は病院に届けられた時点で終了します。 本当の問題は、十分なストレージが適切かどうかです。 コスト削減の一環として、病院は酸素を緩衝在庫の用意のないジャストインタイムのコンポーネントとして扱ってきました。 供給能力は増強できますが、追加の貯蔵施設は一夜にして構築できるものではありません。 責任を問われる必要があるのは病院の計画者と規制当局である。

酸素の科学を、知る必要のない人やすでに知っている科学者に教えようとしていますか。 価値のない文章。

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