一、氧气的性质与作用
1.1 氧气的性质
氧气（O2）在常温及常压下（1atm、一个大气压）下，为无色透明、无臭无味的气体，较空气略重。
在1atm下，温度降至90.18K（－182.97℃、沸点）时，冷凝成天蓝色透明而易于流动的液体（液氧，LO）。液氧的比重为1.14g/ml，当液氧冷却至54.35K（－218.8℃、熔点）时，即转化为蓝色的固态结晶。
在0℃，1atm状态下，液态氧转化为气态氧时，其体积扩大约800倍；在20℃，1atm状态下，液态氧转化为气态氧，其体积将增加860倍。
氧气的化学性质非常活泼，极易与其他物质化合生成化合物，即发生氧化反应。氧的浓度越高，反应则越强烈，同时可放出大量的热量。氧气与可燃性气体（氢气、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。压力在3.00MPa的压缩氧气与各种不同的油脂接触时可发生自燃或爆炸。被氧饱和的衣服及其他纺织品与明火接触后会立即着火燃烧。因此，在与氧气有关的场合应严禁烟火。
液氧由于温度很低，灌装、储运操作时要防止冻伤皮肤。
1.2 氧气的作用
无论动物或植物，他们细胞中的组成相似，其中，氧元素占到了65%的质量。而在地球大气层中，氧气的含量占比居第二位，约20.95%。通过呼吸进入肺泡与体内的二氧化碳进行交换，再通过心脏输送到人体的各个器官和组织，是人体新陈代谢活动中必须的物质。在机体的新陈代谢过程中，氧起着极其重要的作用。
氧虽为生命之源，但长时间吸高纯氧，对人体也会造成危害，易发氧中毒。长时间在高氧下，细胞氧化作用显著下降，将导致代谢失常，最终引起细胞窒息，系统动平衡失调，出现肺水肿、出血、视网膜萎缩。
l 在常压下（机体肺功能氧合正常情况下），当氧的浓度超过40%时，即有可能发生氧中毒。
l 吸入40%～60%的氧时，出现胸骨后不适感、轻咳，进而胸闷、胸骨后烧灼感和呼吸困难，咳嗽加剧；严惩时可发生肺水肿，甚至出现呼吸窘迫综合症。
l 吸入氧浓度在80%以上时，出现面部肌肉抽动、面色苍白、眩晕、心动过速、虚脱，继而全身强烈性抽搐、昏迷、呼吸衰竭而死亡。
l 长期处于氧分压为60-100KPa（相当于吸入氧浓度40%左右）条件下可发生眼损害，严重者可失明。
氧气在医疗上的作用主要有以下三种：
（1）输氧急救：用于危重病人和意外事故受害者抢救，短时大流量给予纯氧吸入，防止机体由于急性缺氧导致的不可逆的损伤，称之为输氧急救。例如：新冠肺炎重症、一氧化碳中毒、触电、溺水等，输氧急救所采用的氧气必须符合国家标准GB 8982和《中国药典》）关于医用氧的品质要求，氧浓度不低于99.5%。
（2）氧疗：通过补给氧气以增加吸入气体的氧浓度，提高动脉血氧含量，改善供氧状况，统称氧气疗法。其中，用于纠正病理性缺氧，作为疾病辅助治疗手段的，称为氧疗。美国胸科协会(AHA)和欧洲复苏委员会(ERC)提出在复苏后高级生命支持阶段应该给予有效的最小氧浓度（长期氧疗以30%氧浓度为宜）。
普通病房采用设备带+湿化瓶+鼻导管吸入方式进行氧疗。该方式肺泡内氧气的浓度与吸氧流量之间的关系一般用经验公式来估算，即：
结题肺泡内氧浓度（%）= 21 + 4×氧流量（L/min）
临床上，普通患者氧疗一般推荐湿化瓶的流量调节为2L/min～3L/min。
二、 临床上用氧量的计算方法
2.1 液氧储罐
液氧常温下完全气化后，理论上会膨胀800倍。但是考虑到医院槽车加注、低温储罐蒸发、气化器蒸发等损耗，一般按1吨液氧相当于600m³气态氧进行换算。
目前，大型综合医院的氧源以液氧储罐为主（属于固定式低温压力容器），规格多为10m³和5m³。以5m³储罐为例，水容积为5m³，灌装时预留气相空间，实际存储量要小于5m³。一般按满罐5吨液氧计算。
由此可知，换算为气态氧为：5吨×600m³/吨 = 3000m³
2.2 氧气钢瓶
医院一般采用水容积40L的钢瓶（属于移动式压力容器），存储压力约13MPa，考虑余压预留，有效储氧量为4500L，折算为4.5m³/瓶。
由上可知，5m³液氧储罐的有效储氧量相当于667个氧气钢瓶。
2.3 医院床位数量与用氧量的关系
新建医院用氧量一般按GB 50751-2012《医用气体工程技术规范》计算：
Q=Σ[Qa+Qb･(n-1)･ŋ]
式中：Q—用氧总量（L/min）
Qa—终端处额定流量（L/min），按表1取值
Qb—终端处平均流量（L/min），按表1取值
n—床位数量
ŋ—同时使用系数，按表1取值
表1 医用氧气流量计算参数
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使用科室
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医用氧气(L/min)
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Qa
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Qb
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η
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手
术
室
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麻醉诱导
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100
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6
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25%
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重大手术室、整形、神经外科
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100
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10
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75%
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小手术室
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100
|
10
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50%
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术后恢复、苏醒
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10
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6
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100%
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重症监护
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ICU、CCU
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10
|
6
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100%
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新生儿NICU
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10
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4
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100%
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妇
产
科
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分娩
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10
|
10
|
25%
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待产或(家化)产房
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10
|
6
|
25%
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产后恢复
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10
|
6
|
25%
|
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新生儿
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10
|
3
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50%
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|
其
他
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急诊、抢救室
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100
|
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呼吸机
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75
|
75
|
75%
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门诊
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10
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6
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15%
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在实际使用中，可采用如下简化算法：
Q=Q1+Q2+Q3+Q4
（1）Q1—普通病房用氧量(m³/h)
病床同时使用率取15%（疫情期间为100%），终端流量取2.5L/min。
Q1 = 病床数n×15%×2.5L/min×60min÷1000
（2）Q2—生命支持区域（手术室、ICU）用氧量(m³/h)
手术室和ICU病床同时使用率取100%，终端流量取10L/min。
Q2 = 病床数n×100%×10L/min×60 min÷1000
（3）Q3—高压氧舱用氧量（m³/h）
按舱容数量计算，每人位按1m³/h统计。例如16人位的医用空气加压氧舱，耗氧量为16m³/h。按一个疗程2h计算，需要消耗医用氧量为32m³。
举例：
若1000张床位规模的医院，手术室+ICU床位按50张计算，全院的用氧量计算如下：
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
若在近期疫情期间，用氧量计算如下（普通病房的同时使用率取100%）：
1000×100%×2.5L/min×60min÷1000 + 50×100%×10L/min×60 min÷1000
=150 m³/h + 30 m³/h
=180 m³/h
可见，疫情期间医院用氧量增长了3倍多！
综上所述：
Ø 生命支持区域（手术室、ICU）每张重症病床的耗氧量一般为：10L/min。
Ø 每台呼吸机耗氧量约为：10L/min。
Ø 每个氧气钢瓶（4500L）可以保障一台呼吸机使用450min，约7h。
Ø 一台5m³液氧储罐，在平时可以保障1000张床位规模的医院使用2天有余；但是在近期疫情防控期间，医院用氧量激增，只能保障16h。