The Issue of Global Oxygen Generation During COVID-19

2020年10月1日の時点で、1日に28万7000人（1週間に200万人）が新たに発症しているCOVID-19は、酸素不足という問題がほとんど解決されていないまま進行しています。 COVIDは肺を攻撃して呼吸能力を低下させるため、予後が重篤な患者さんには酸素の補給が必要となります。

The Scale of the Oxygen Problem

• WHOによると、毎週200万人の新しいCOVID患者が発生しており、世界はウイルスと戦うために毎日124万立方メートル、5フィートの大きなボンベタンク176000個分の医療用酸素ガスを追加で必要としているとのことです。 出典 ミネソタ大学/WHO、6月6日
• 1本のボンベタンクで1日あたり大人1人を治療できます。酸素ボンベ「J」の1日の価格は、ギニアで112ドル（輸送費を含む）からケニアで23ドルまで幅があります。 COVIDはさらに価格高騰と闇市を生み出しました。ペルーでは、タンク1本の価格が2019年の10倍になりました。
• 不足の程度と実際の必要量は世界中で大きく異なり、中国が最も量を必要とし、アフリカが最も深刻な不足を抱えています。 出典はこちら マッキンゼー 、8月25日

COVID患者は、重症の段階で1分間に10L、重症の段階（通常は侵襲的換気の段階）で1分間に30Lの酸素を必要としています。 6月6日に発表されたWHOの推計値を1週間あたり200万人の感染者数に基づいて外挿すると、COVIDでは1日あたり12億リットルの医療用酸素ガスが必要となり、システムに対する負荷が60%以上増加することになります。 6780>

現在の酸素の利用可能性の問題は多面的であり、まず生成（プラントと濃縮装置の不足）、次に分配、そして医療用としての効率性である。 濃縮された医療用酸素の世界的な最適ニーズは1日あたり100億リットルと推定されていますが、実際の使用量はCOVID以前は20億リットル02に近かったと思われます。 出典 PATH / OSMS Estimate

OSMS’ Freely Accessible Research Document

OSMSでは、世界中の複数の国で問題を調査・分析しています。 個人や組織が問題の規模を理解し、現在進行中の解決策を見出すのに役立つよう、進行中の研究を自由に利用できるようにしました（現在のバージョン：1.0）。 この文書には、課題分析、産業分析、国レベルでの問題の規模を見積もるのに役立つ計算機、および現在進行中の解決策の道筋が含まれます。

方法別の酸素生成のコスト

ほとんどの大規模で効率の良い病院システムでは、現場の大きなタンクに保管できる配送式の液体酸素が使われていますが、それには産業の発展が必要です。 ここでは、既存のソリューションのコスト比較をしています。

14,400L

200日で300MリットルのO2を生産するコスト 200日で100MリットルのO2を生産するコスト

タイプ	Philipps M10	HVO 120	180 LOx Delivery	Peruvian 25m3 PSA
リットル/日	172,800L	154,980L	600,000L
購入価格	1,500$	45,000$	175$/配送	300,000
200日で100MリットルのO2を生産するコスト	$52,083	$130,208	$112.O2	200日で100MリットルのO2を生産するコスト 200日で300MリットルのO2を生産するコスト 200日で400Mリットル 200日で400Mリットル 300Mリットル 100Mリットル	$250,000

個人用コンセントレーターは驚くほど酸素生成リットル当たりの単価が高いのです。 すでに病院の緊急用として使用されていますが、同時に多くの患者が酸素を必要とする現実の環境で、これらの機械がどれほど効率的であるかはまだわかっていません。 WHOは、個人用コンセントレーターにはメンテナンスと出力の問題があると警告しています。

Ongoing Solutions

酸素生成の問題は、少なくとも2020年3月から存在しています。解決策は多岐にわたっていますが、特に発展途上国では、壊滅的ともいえる不足がまだ発生しています。 この問題を解決するには、3つの主要な経路があり、おそらく同時に採用する必要があります。 そのうちの 2 つは産業規模（つまり、実施に大きな財源が必要）であり、もう 1 つは草の根的な規模で、メイカームーブメントによって採用される可能性があります。 即座に適用可能、生産規模が最大

短所：既存の高価なインフラが必要、業界の協力が必要

先端技術により、-183℃での液体酸素生成が可能となり、輸送ははるかに速くなりましたが、冷却インフラと同様にメンテナンスニーズや高度な訓練を受けたエンジニアの要件が急激に増加しました。 液体酸素プラントは多額の財政投資と大規模な建設が必要で、中規模の極低温プラントは設置に 6000 万ドルかかります。
そのため、COVID-19 での短期的な解決策として、既存の生産能力を医療部門に転用することが有効です。 出典はこちら Wikipedia

ここで重要なのは、ノバイル社のCEOによれば、酸素不足は「発展途上国だけの問題ではない」ことです。 「酸素の供給が一般的な関心事になってきていることがわかります。 先進国では、既存の大きな能力にもかかわらず、液体酸素やボトルの供給体制は限界に達しています。 このLOxは工業用ですが、純度が高いので医療用にも使える可能性が高く、世界中の多くの工業用LOx工場が生産量の10～30％をCOVID対策用に確保することを約束しています」

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大規模な国際援助という点では、LOxを大量に購入し、必要としている国々に輸送するという方法もあります-これはすでにある程度実行されています。

数週間で展開可能、大規模に機能

短所：新しい設備への投資が高くつく、ポストCOVIDインフラの野心が必要、都市でのみ実行可能

Pressure Swing Absorption は、医療グレードの酸素を生産する最も柔軟なプロセスです。 これらのプラントは、数週間以内に購入・配備することができ、酸素インフラへの継続的な投資を意味します。 世界中の複数の政府が、この方法で酸素生産能力を拡大するために 500 万～2000 万ドルの投資を行っています。これは、COVID に対処した後でも、これらの機械が、パンデミックが始まる前に酸素の供給が不足していた肺炎やその他の呼吸器疾患との戦いに役立つという理論に基づいています

中規模の PSA 工場 1 つでは、1 時間に 2 ～ 190m3 の酸素（つまり、48～4500m3/日）が生産されて、1 つの重量が約 1.5 ～ 20 トンです。 例えば、COVID不足対策として購入したペルーのPSAプラントは25m3/hの生産量で、購入・設置費用は約30万ドルでした。 小型のHVO（High Volume Oxygen）機は1台45,000ドル、電力とメンテナンスで450ドル/月、120L/分の生産が可能です。 スキッドマウント型PSAの設置リードタイムは、先進国では2週間近くまで短縮されています。

Purchase or Local Production of Personal Oxygen Concentrators

• Pros: 3809>
• 欠点: スケールでの効率は不明、展開時の圧力やメンテナンスの問題の可能性