一、氧氣的性質與作用
1.1 氧氣的性質
氧氣（O2）在常溫及常壓下（1atm、一個大氣壓）下，為無色透明、無臭無味的氣體，較空氣略重。
在1atm下，溫度降至90.18K（－182.97℃、沸點）時，冷凝成天藍色透明而易于流動的液體（液氧，LO）。液氧的比重為1.14g/ml，當液氧冷卻至54.35K（－218.8℃、熔點）時，即轉化為藍色的固態結晶。
在0℃，1atm狀態下，液態氧轉化為氣態氧時，其體積擴大約800倍；在20℃，1atm狀態下，液態氧轉化為氣態氧，其體積將增加860倍。
氧氣的化學性質非常活潑，極易與其他物質化合生成化合物，即發生氧化反應。氧的濃度越高，反應則越強烈，同時可放出大量的熱量。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可發生自燃或爆炸。被氧飽和的衣服及其他紡織品與明火接觸后會立即著火燃燒。因此，在與氧氣有關的場合應嚴禁煙火。
液氧由于溫度很低，灌裝、儲運操作時要防止凍傷皮膚。
1.2 氧氣的作用
無論動物或植物，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%。通過呼吸進入肺泡與體內的二氧化碳進行交換，再通過心臟輸送到人體的各個器官和組織，是人體新陳代謝活動中必須的物質。在機體的新陳代謝過程中，氧起著極其重要的作用。
氧雖為生命之源，但長時間吸高純氧，對人體也會造成危害，易發氧中毒。長時間在高氧下，細胞氧化作用顯著下降，將導致代謝失常，最終引起細胞窒息，系統動平衡失調，出現肺水腫、出血、視網膜萎縮。
l 在常壓下（機體肺功能氧合正常情況下），當氧的濃度超過40%時，即有可能發生氧中毒。
l 吸入40%～60%的氧時，出現胸骨后不適感、輕咳，進而胸悶、胸骨后燒灼感和呼吸困難，咳嗽加劇；嚴懲時可發生肺水腫，甚至出現呼吸窘迫綜合癥。
l 吸入氧濃度在80%以上時，出現面部肌肉抽動、面色蒼白、眩暈、心動過速、虛脫，繼而全身強烈性抽搐、昏迷、呼吸衰竭而死亡。
l 長期處于氧分壓為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》）關于醫用氧的品質要求，氧濃度不低于99.5%。
（2）氧療：通過補給氧氣以增加吸入氣體的氧濃度，提高動脈血氧含量，改善供氧狀況，統稱氧氣療法。其中，用于糾正病理性缺氧，作為疾病輔助治療手段的，稱為氧療。美國胸科協會(AHA)和歐洲復蘇委員會(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+鼻導管吸入方式進行氧療。該方式肺泡內氧氣的濃度與吸氧流量之間的關系一般用經驗公式來估算，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，理論上會膨脹800倍。但是考慮到醫院槽車加注、低溫儲罐蒸發、氣化器蒸發等損耗，一般按1噸液氧相當于600m3氣態氧進行換算。
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，灌裝時預留氣相空間，實際存儲量要小于5m3。一般按滿罐5噸液氧計算。
由此可知，換算為氣態氧為：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個氧氣鋼瓶。
2.3 醫院床位數量與用氧量的關系
新建醫院用氧量一般按GB 50751-2012《醫用氣體工程技術規范》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
室
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麻醉誘導
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100
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6
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25%
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重大手術室、整形、神經外科
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100
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10
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75%
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小手術室
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100
|
10
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50%
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術后恢復、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
|
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
科
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分娩
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10
|
10
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25%
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待產或(家化)產房
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10
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6
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25%
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產后恢復
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10
|
6
|
25%
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|
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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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門診
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10
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6
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15%
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在實際使用中，可采用如下簡化算法：
Q=Q1+Q2+Q3+Q4
（1）Q1—普通病房用氧量(m3/h)
病床同時使用率取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（手術室、ICU）用氧量(m3/h)
手術室和ICU病床同時使用率取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，疫情期間醫院用氧量增長了3倍多！
綜上所述：
? 生命支持區域（手術室、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。