کمبود اکسیژن؟ دستگاه تولید اکسیژن مشکل بیمارستان‌های بزرگ را حل می‌کند

بحران رو به رشد اکسیژن پزشکی در بیمارستان‌های بزرگ

کمبود اکسیژن پزشکی در کشورهای با درآمد پایین و متوسط: یک چالش پایدار

در کشورهای با درآمد پایین و متوسط، مشکل بزرگی در تأمین اکسیژن کافی در زمان‌های حیاتی وجود دارد. حدود هفت در هر ده بیمار که نیاز به مراقبت پزشکی فوری دارند، به سادگی نمی‌توانند به این منبع نجات‌بخش دسترسی پیدا کنند. این وضعیت بسیار بدتر از آنچه در مورد اچ‌آی‌وی/ایدز داریم است که تنها حدود یک چهارم افراد درمان را از دست می‌دهند، یا سل که طبق گزارش کمیسیون بهداشت جهانی لانست از سال گذشته، حدود یک پنجم افرad دچار قطع دسترسی می‌شوند. دلایل این کمبود متعدد و پیچیده هستند. بسیاری از مناطق از اکسیمتربسولس کافی برای تشخیص صحیح مشکلات تنفسی برخوردار نیستند. سیلندرهای اکسیژن در بسیاری از مناطق آفریقا و آسیای جنوبی به تأخیرهای توزیع مبتلا هستند. و همچنین نباید مانع هزینه‌ای را فراموش کرد که خانواده‌های زیادی در پرداخت هزینه‌های شخصی برای چیزی به این اساسی با آن مواجه هستند. بیمارستان‌های بزرگ گاهی مجبورند در جراحی‌های اورژانسی عرضه اکسیژن را محدود کنند، در حالی که مراکز بهداشتی روستایی کوچک ممکن است هنوز منتظر نصب مناسب ساده‌ترین سیستم‌های لوله‌کشی باشند.

دسترسی به اکسیژن در بیمارستان‌های تخصصی و فوق‌تخصصی در شرایط اضطراری

هنگامی که همه‌گیری رخ داد، به وضوح مشخص شد که سیستم‌های اکسیژن بیمارستانی ما چقدر شکننده هستند. در طول بدترین ماه‌ها، تقریباً نیمی از بیماران مبتلا به کروناویروس در بخش‌های مراقبت‌های ویژه در سراسر آفریقا تنها به این دلیل که نمی‌توانستند به اکسیژن ضروری خود دست یابند، جان خود را از دست دادند. این مشکلات همچنین چیزی جدید نبودند. خیلی پیش از اینکه کسی از SARS-CoV-2 نام ببرد، بیمارستان‌های کوچک‌تر با مشکلات مداوم در تأمین اکسیژن مواجه بودند. بارش‌های موسمی تأخیرهای زیادی در تحویل کامیون‌های حامل سیلندرهای اکسیژن در سراسر جنوب آسیا ایجاد می‌کرد، در حالی که شرایط یخبندان در شمال نیجریه برای هفته‌ها مسیرها را غیرقابل عبور می‌ساخت. تأسیسات بزرگ تولید مرکزی اکسیژن که چندین بیمارستان را تأمین می‌کردند، اغلب حدود ۳۰ درصد از زمان را بدون فعالیت به دلیل انتظار برای تعمیرات یا قطعات یدکی سپری می‌کردند و این امر یک گلوگاه دیگر در سیستمی که از قبل تحت فشار بود ایجاد می‌کرد.

تأثیر همه‌گیری کووید-۱۹ بر سیستم‌های تأمین اکسیژن

همه‌گیری واقعاً نیاز به اکسیژن پزشکی در سراسر جهان را افزایش داد، به‌طوری که تقاضا در سال ۲۰۲۱ به میزان شگفت‌انگیزی ۴۶۰ درصد افزایش یافت. بیمارستان‌هایی که به تأمین مواد خود به صورت عمده وابسته بودند، به سادگی نمی‌توانستند با این افزایش ناگهانی کفایت کنند. کشورهای با درآمد پایین و متوسط خود را در موقعیتی یافتند که برای مدیریت بحران، روزانه به حدود ۱۵۰ هزار سیلندر اکسیژن اضافی نیاز داشتند. اما مشکل اینجاست: کمتر از یک پنجم این مراکز تجهیزات تولید اکسیژن در محل داشتند تا بتوانند با چنین اضطراری‌هایی کنار بیایند. عواقب در مکان‌هایی مانند هائیتی فاجعه‌بار بود، جایی که خانواده‌های نومید سرانجام مجبور بودند ۵۰۰ دلار در هفته برای تانک‌های اکسیژن اضطراری هزینه کنند. این رقم پنج برابر آنچه اکثر مردم در ماه درآمد دارند، است. با بررسی وضعیت پس از شیوع همه‌گیری، به نظر می‌رسد تغییری در حال وقوع است، زیرا سیستم‌های بهداشتی شروع به اولویت‌دهی بیشتر به تولیدکننده‌های اکسیژن کرده‌اند. با این حال، تقریباً نیمی (حدود ۴۳ درصد) از بیمارستان‌ها در این محیط‌های کم‌منبع، فاقد بودجه لازم برای اجرای این بهبودهای حیاتی هستند.

چگونه دستگاه‌های تولید اکسیژن PSA کار می‌کنند و چرا برای بیمارستان‌ها ایده‌آل هستند

نصب‌های اکسیژن به روش جذب نوسانی تحت فشار: اصل کار و بازدهی

دستگاه‌های تولید اکسیژن به روش PSA (جذب نوسانی تحت فشار) از الک‌های مولکولی برای استخراج اکسیژن درجه پزشکی از هوای فشرده استفاده می‌کنند. این فرآیند شامل سه مرحله است:

1. فشرده‌سازی هوایی : هواي محيطي براي حذف آلودگي‌ها فيلتر شده و تحت فشار قرار مي‌گيرد.
2. جذب نیتروژن : هواي فشرده از مخازن زئوليت عبور مي‌کند که مولکول‌هاي نيتروژن را جذب کرده و اکسيژني با خلوص 93±3% را عبور مي‌دهد (دستگاه‌های تولید اکسیژن به روش جذب نوسانی تحت فشار).
3. خروجی اکسیژن : گاز تصفیه شده برای استفاده فوری پزشکی ذخیره می‌شود و در سیستم‌های بهینه شده تا 95٪ بازدهی دارد.

این روش وابستگی به تقطیر Cryogenic را حذف می‌کند و به همین دلیل از نظر انرژی کارآمد بوده و قابلیت مقیاس‌پذیری برای بیمارستان‌ها را دارد.

دستگاه‌های تولید اکسیژن پزشکی در محل، وابستگی به تحویل‌های خارجی را کاهش می‌دهند

بیمارستان‌هایی که از سیستم‌های جذب با تغییر فشار (PSA) استفاده می‌کنند، هزینه‌های لجستیک را در مقایسه با تحویل اکسیژن مایع دسته‌جمعی تا ۶۰٪ کاهش داده و در عین حال ریسک‌های زنجیره تأمین را کاهش می‌دهند. در طول همه‌گیری کووید-۱۹، مراکز دارای ژنراتورهای تولید داخلی به صورت پیوسته به اکسیژن دسترسی داشتند، حتی در شرایطی که تقاضای جهانی ۵۰۰٪ افزایش یافت (سازمان جهانی بهداشت، ۲۰۲۱).

قابلیت اطمینان سیستم‌های تأمین اکسیژن با تولید مبتنی بر PSA

ژنراتورهای PSA به صورت ۲۴ ساعته و با نگهداری حداقلی عمل می‌کنند و تنها نیاز به تعویض غربال‌ها یک بار در سال دارند. طراحی ماژولار امکان تنظیم ظرفیت را فراهم می‌کند و تضمین می‌کند که واحدهای مراقبت‌های حیاتی هرگز با کمبود مواجه نشوند. یک مطالعه در سال ۲۰۲۲ در نیجریه نشان داد که بیمارستان‌های مجهز به سیستم PSA، مرگ‌ومیر ناشی از کمبود اکسیژن را در طول قطعی برق تا ۳۴٪ کاهش داده‌اند.

مطالعه موردی: استقرار ژنراتورهای اکسیژن PSA در بیمارستان‌های آفریقایی و جنوب آسیایی

یک بیمارستان در مناطق روستایی هند با حدود ۱۵۰ تخت، از سیستم‌های قدیمی مبتنی بر سیلندر به یک واحد جدید PSA با ظرفیت ۵۰ متر مکعب در ساعت تغییر کرد. این تغییر هزینه‌های ماهانه آنها را به‌طور چشمگیری کاهش داد و از حدود دوازده هزار دلار به تنها دو هزار و هشتصد دلار رسید. و تنها هند نبود؛ بیمارستان‌های سراسر کنیا نیز شاهد اتفاقی مشابه بودند. در دوره‌های شلوغی که بیماری‌های تنفسی افزایش می‌یابد، سیستم‌های آنها با قابلیت اطمینان تقریباً ۹۹٫۸ درصدی کار خود را ادامه دادند. این سطح از قابلیت اطمینان با آنچه در تولید اکسیژن پزشکی در سطح جهانی مشاهده می‌شود برابری می‌کند. این مثال‌ها نشان می‌دهند که فناوری PSA چگونه می‌تواند در جایی که دسترسی به مراقبت‌های بهداشتی مناسب طی سالیان دراز نابرابر بوده است، تفاوتی واقعی ایجاد کند.

مولد اکسیژن در مقابل تحویل عمده سنتی: مزایای کلیدی

معایب تحویل عمده اکسیژن در محیط‌های دورافتاده و پراستفاده

تامین اکسیژن به صورت عمده در مناطق دورافتاده یا در شرایط اضطراری به دلیل مشکلات زیاد لجستیکی واقعاً دشوار است. کل فرآیند همچنین بسیار پرهزینه می‌شود — حمل و نقل زمان‌بر است، نیازهای ذخیره‌سازی بسیار زیاد هستند و زنجیره تأمین به اندازه کافی قوی نیستند. بیمارستان‌های مناطق فقیر اغلب مجبورند ۳۰ تا ۵۰ درصد بیشتر از حد معمول برای این منبع حیاتی هزینه کنند. در مواقع بحرانی، مانند امواج وحشتناک همه‌گیری، کارخانه‌های مرکزی به سادگی نمی‌توانستند با تقاضای ناگهانی و بالای اکسیژن کفایت کنند. طبق گزارش نظارت بهداشت جهانی از سال گذشته، تقریباً یک چهارم بیمارستان‌های بزرگ در بدترین لحظات خود کاملاً بدون موجودی اکسیژن ماندند.

مزایای دستگاه‌های تولید اکسیژن PSA در محیط‌های مراقبت مداوم

مولد های اکسیژن PSA در هر شرایط محیطی، خروجی اکسیژن مستقل و با کیفیت بیمارستانی (با خلوص 90 تا 95 درصد) فراهم می‌کنند. برخلاف تحویل دسته‌ای که نیازمند تعویض دستی سیلندرها است، سیستم‌های PSA به‌صورت 24/7 و با حداقل نیاز به نظارت عمل می‌کنند—ویژگی‌ای حیاتی برای بخش‌های مراقبت‌های ویژه و اتاق‌های جراحی. مراکزی که از مولدهای محلی استفاده می‌کنند، در صورت استفاده همراه با سیستم‌های پشتیبان، تداوم تأمین اکسیژن را در طول قطعی برق تا 99.6 درصد گزارش داده‌اند.

صرفه‌جویی اقتصادی مولدهای اکسیژن در طول زمان

دستگاه‌های تولید اکسیژن به روش PSA در ابتدا هزینه بیشتری دارند که معمولاً بسته به اندازه و مشخصات فنی، بین ۱۵۰ هزار تا ۵۰۰ هزار دلار متغیر است. اما در بلندمدت، این سیستم‌ها در واقع پول صرفه‌جویی می‌کنند، زیرا هزینه‌های مداوم حمل و نقل، اجاره و مقدار زیادی اکسیژن هدررفته که بلااستفاده باقی می‌ماند، حذف می‌شوند. براساس تحقیقات اخیر در زیرساخت بیمارستان‌ها، بیشتر مراکز به‌راحتی سرمایه اولیه خود را در عرض ۱۸ تا ۴۲ ماه با صرفه‌جویی در هزینه‌های حمل و نقل و نگهداری بازیابی می‌کنند. به عنوان مثال، بیمارستان‌هایی با بیش از ۵۰ تخت را در نظر بگیرید. هزینه سالانه اکسیژن آن‌ها از حدود ۷۴۰ هزار دلار در صورت استفاده از سیلندر به تقریباً ۲۱۰ هزار دلار با تولید محلی کاهش می‌یابد، بدین معنا که می‌توانند بدون فشار مالی بیش از حد، بیماران بیشتری را درمان کنند. وقتی اعداد را در طول ده سال بررسی می‌کنیم، تحلیل‌گران مالی معمولاً صرفه‌جویی‌هایی در حدود ۶۰ تا ۷۵ درصد نسبت به قراردادهای خرید عمده سنتی گزارش می‌دهند.

مقایسه مالی کلیدی (افق ۱۰ ساله)

عوامل هزینه	تحویل اکسیژن عمده	دستگاه PSA
هزینه‌های لجستیکی	2.1 میلیون دلار	$0
نگهداری سیستم	$380k	$520هزار
ضایعات اکسیژن	$670هزار	85 هزار دلار
کل	$3.15میلیون	$605هزار

غلبه بر موانع پذیرش دستگاه‌های تولید اکسیژن در بیمارستان‌ها

چالش‌های زیرساختی در تحویل اکسیژن در بیمارستان‌های فاقد سیستم متمرکز

حدود 73 درصد از مراکز بهداشتی و درمانی در کشورهای با درآمد پایین و متوسط فاقد سیستم‌های لوله‌کشی مناسب اکسیژن هستند، بر اساس داده‌های سازمان جهانی بهداشت از سال گذشته. در عوض، آن‌ها به سیستم‌های قدیمی سیلندری متکی هستند که در شرایط تقاضای بالا برای اکسیژن اصلاً قابل اعتماد نیستند. هزینه بازسازی ساختمان‌های موجود با خطوط توزیع مناسب که با مولدهای اکسیژن کار کنند، طبق تحقیقات CHAI، در ابتدا بین ۱۸۰ هزار تا ۳۰۰ هزار دلار است. این حد هزینه برای اکثر بیمارستان‌های دولتی که با بودجه محدود دست و پنجه نرم می‌کنند، عملاً غیرممکن است. خوشبختانه سیستم‌های جدیدتر PSA ماژولار دارای گزینه‌های لوله‌کشی قابل گسترش هستند که به مراکز اجازه می‌دهد به مرور زمان بهبودهای لازم را اجرا کنند. این رویکرد در مقایسه با سیستم‌های مرکزی بزرگ سنتی که قبلاً معمولاً نصب می‌شدند، حدود 40 درصد از سرمایه اولیه مورد نیاز کم می‌کند.

راهکارهای اکسیژن متناسب با شرایط خاص برای مراکز بهداشتی در مناطق با منابع محدود

راه‌حل‌های مهندسی‌شده‌ای که متناسب با نیازهای خاص طراحی شده‌اند، امروزه در حال عبور از موانع جغرافیایی و محدودیت‌های بودجه هستند. به عنوان مثال، بیمارستان‌های آفریقای شرقی که در آن‌ها واحدهای ترکیبی PSA با قدرت خورشیدی، حتی زمانی که شبکه اصلی برق قطع می‌شود، حدود ۹۰ درصد از ظرفیت خود را حفظ می‌کنند. در همین حال، در پرو، پزشکان در مراکز بهداشتی دورافتاده به ماژول‌های قابل حملی متکی هستند که بدون نیاز به مخازن بزرگ ذخیره‌سازی، نیتروژن را از اکسیژن جدا می‌کنند. بر اساس تحقیقات منتشر شده توسط صندوق جهانی در سال گذشته، تولید داخلی دستگاه‌های تولید اکسیژن به جای حمل اکسیژن مایع گران‌قیمت، هزینه هر تخت بیمارستانی را در نقاطی مانند مالاوی و نپال تقریباً به اندازه دو سوم کاهش می‌دهد. این نوع نوآوری‌ها در جاهایی که منابع محدود هستند، تفاوت واقعی ایجاد می‌کنند.

تحلیل اختلاف نظر: چرا برخی بیمارستان‌ها هنوز از پذیرش دستگاه‌های تولید اکسیژن در محل سر باز می‌زنند

علیرغم مزایای اثبات‌شده، ۲۸ درصد از بیمارستان‌های تخصصی که در سال ۲۰۲۴ مورد بررسی قرار گرفتند، موانعی در پذیرش این فناوری ذکر کردند:

1. شکاف‌های ادراکی در قابلیت اطمینان – 54٪ از مدیران از اکسیژن مایع «آزموده‌شده در عمل» به فناوری جدیدتر PSA استقبال می‌کنند
2. کمبود شایستگی کارکنان – 67٪ از تأسیسات کشورهای با درآمد پایین و متوسط فاقد مهندسان بیومدیکال برای نگهداری ژنراتورها هستند
3. مدل‌های تأمین بودجه نامتناسب – 41٪ از وزارت‌های بهداشت همچنان اکسیژن را به عنوان یک ماده مصرفی و نه زیرساخت تأمین می‌کنند

مطالعات اخیر موردی در غنا و بنگلادش نشان می‌دهد که مدل‌های ترکیبی – که شامل ذخیره‌سازی عمده محدود و تولید در محل هستند – اعتماد پزشکان را افزایش داده و ضمن حفظ تداوم 99.5٪ تأمین، در فصول بارانی و اعتصابات حمل‌ونقل مقاومت می‌کنند.

گسترش تأمین پایدار اکسیژن از طریق فناوری و سیاست‌گذاری

روند سیستم‌های تولید اکسیژن برای تأسیسات بهداشتی-درمانی پس از همه‌گیری

سیستم‌های بهداشتی و درمانی در سراسر جهان پس از همه‌گیری، به طور فزاینده‌ای رو به تولید غیرمتمرکز اکسیژن آورده‌اند، چرا که همه‌گیری آشکار کرد که روش‌های قدیمی تامین انبوه چقدر شکننده بوده‌اند. بر اساس داده‌های اخیر منتشر شده توسط مجله جهانی سلامت (2024)، حدود دو سوم بیمارستان‌ها در مناطق کم‌درآمد شروع به ترکیب دستگاه‌های تولید اکسیژن در محل با سیستم‌های موجود ذخیره اکسیژن مایع کرده‌اند. این رویکردهای ترکیبی به آن‌ها این امکان را می‌دهند که هم بتوانند اکسیژن مورد نیاز خود را دقیقاً در محل تولید کنند و هم در مواقع اضطراری از منابع ذخیره‌ای پشتیبان استفاده نمایند. نوآوری‌های فناورانه جالبی نیز موجب شده‌اند که این امر ممکن شود. نیروگاه‌های ماژولار PSA را می‌توان حتی در مکان‌های دورافتاده به سرعت راه‌اندازی کرد و سیستم‌های پایش هوشمند مبتنی بر هوش مصنوعی بیشتر اوقات عملکرد سیستم را بدون وقفه حفظ می‌کنند. بیمارستان‌ها گزارش داده‌اند که به زمان کارکرد نزدیک به ۹۸٪ دستگاه‌های خود دست یافته‌اند، چرا که این سیستم‌های هوشمند در عمل، خرابی‌های احتمالی را بسیار پیش از وقوع مشکل به آن‌ها هشدار می‌دهند.

نابرابری‌های جهانی در دسترسی به اکسیژن پزشکی و پاسخ‌های فناورانه

پیشرفت‌هایی حاصل شده است، اما همچنان تقریباً نیمی از بیمارستان‌های ثانویه در سراسر آفریقای جنب‌صحراای ندارند. این موضوع تفاوت آشکاری با تنها ۱۲ درصد در جنوب شرق آسیا دارد که بر اساس داده‌های سازمان جهانی بهداشت از سال گذشته گزارش شده است. با این حال، برخی تحولات امیدوارکننده وجود دارند. به عنوان مثال، راه‌اندازی اخیر اولین شبکه تولید اکسیژن بین‌المللی در آفریقا را می‌توان در نظر گرفت. این گونه ابتکارات نشان می‌دهند که تأمین مالی ترکیبی در گسترش دسترسی واقعاً مؤثر است. بررسی موارد خاص به درک بهتر ابعاد موضوع کمک می‌کند. شرکت تانزانیایی TOL Gases توانسته ظرفیت تولید خود را با کمک مشارکت‌های عمومی-خصوصی سه برابر کند. اکنون این شرکت اکسیژن مایع را به کشورهای همجوار صادر می‌کند و در عین حال دستگاه‌های جذب فشار متغیر (PSA) خود را برای پاسخگویی به نیازهای بیمارستان‌های محلی در حال اجرا نگه می‌دارد. این راه‌حل‌های عملی در مناطقی که منابع پزشکی همچنان کمیاب است، تفاوت بزرگی ایجاد می‌کنند.

راهبردهای گسترش استقرار دستگاه‌های تولید اکسیژن در شبکه بیمارستان‌های عمومی

روش	مسیر اجرایی	معیار تأثیر
میان‌یابی مالی	کمک‌های مالی + وام‌های متمایز	کاهش ۴۰ درصدی هزینه برای بیمارستان‌های کشورهای با درآمد پایین و متوسط
واحدهای جذب مولکولی مدولار	کارخانه‌های پیش‌ساخته درون کانتینر	استقرار در ۸ هفته در مقابل ساخت‌وساز ۱۸ ماهه
اکسیژن به عنوان خدمات	مدل‌های اشتراک نگهداری	قابلیت اطمینان 99 درصدی سیستم در مناطق آزمایشی

سیاست‌های ملی که دسترسی به اکسیژن را به عنوان داروی ضروری الزامی کرده‌اند، از سال 2021 موجب پذیرش این فناوری در 22 کشور شده‌اند. گسترش موفقیت‌آمیز این سیستم‌ها مستلزم برنامه‌های همزمان آموزشی است — بیمارستان‌هایی که از پروتکل‌های تولیدکننده اکسیژن مورد تأیید سازمان جهانی بهداشت استفاده می‌کنند، 73 درصد اختلال عملیاتی کمتری نسبت به پیاده‌سازی‌های غیراستاندارد گزارش داده‌اند.

بخش سوالات متداول

علل اصلی کمبود اکسیژن پزشکی در کشورهای با درآمد پایین و متوسط چیست؟

علت‌های عمده شامل کمبود دستگاه‌های پالس اکسیمتري، تأخیر در تحویل سیلندرهای اکسیژن و هزینه‌های بالا که برای بسیاری از خانواده‌ها مانع محسوب می‌شوند، می‌باشد.

دستگاه‌های تولید اکسیژن مبتنی بر فرآیند PSA چگونه کار می‌کنند؟

دستگاه‌های PSA از الک‌های مولکولی برای استخراج اکسیژن پزشکی از هوای فشرده با استفاده از فرآیندهای تراکم هوا، جذب نیتروژن و تولید اکسیژن استفاده می‌کنند.

مزایای استفاده از دستگاه‌های تولید اکسیژن مبتنی بر فرآیند PSA در بیمارستان‌ها چیست؟

این دستگاه‌ها در بلندمدت از نظر هزینه مقرون به صرفه هستند، وابستگی به تحویل‌های خارجی را کاهش می‌دهند و حتی در زمان قطعی برق نیز تأمین مداوم اکسیژن را فراهم می‌کنند.

بیمارستان‌ها در اتخاذ دستگاه‌های تولید اکسیژن PSA با چه چالش‌هایی روبرو هستند؟

چالش‌ها شامل هزینه‌های زیرساختی، شکاف درک شده در قابلیت اطمینان، کمبود صلاحیت پرسنل و مدل‌های تأمین مالی نامتناسب هستند.

استراتژی‌های مؤثر برای گسترش نصب دستگاه‌های تولید اکسیژن کدام‌اند؟

استراتژی‌ها شامل تأمین مالی ترکیبی، واحدهای ماژولار PSA و مدل‌های نگهداری اشتراکی هستند.