اصول کار و مباني دستگاههاي توليد اکسيژن طبي
مقدمه:
امروزه با توجه به پيشرفت روزافزون فن آوريها، تکنولوژيهاي جديدي گوي سبقت
را در اختيار دارند که داراي ويژگي هاي خاصي همچون نداشتن اثرات تخريبي
زيست محيطي و انواع آلودگيها باشند همچنين از نظر اقتصادي داراي ارزش
افزوده بالتر باشند. يکي از فن آوريهاي جديد در سيستم اکسيژن سازي روش
PSA
1
مي باشد نقش اصلي را در اين سيستم ترکيبي به نام زئوليت بازي مي کند که
داراي هزاران ويژگي منحصر به فرد مي باشد.
1آشنايي با سيستمهاي متداول اکسيژن رساني به بيمار - :
1-1سيستم اکسيژن کپسولي - : اين سيستم شامل يک کپسول و مائومتر و
مرطوب کننده و ماسک اکسيژن مي باشد جزء متداولترين سيستمها مي باشد. اين
روش بخاطر فشار بال) 160اتمسفر( و افت ناگهاني آن جهت مصرف به 12
اتمسفر و پايين تر و همچنين مشکلت پر کردن کپسول و کنترل کپسول ها، انتقال
آن،اطمينان از موجود بودن، گرائي و همچنين مشکلت انبارداري، مانومتر و
مربوط کننده و انواع رنگهاي مختلف کپسولها که با گازهاي مختلف مي تواند اشتباه
گرفته شود و در نهايت کوتاه بودن عمر مفيد آنها، تقريبا از رده خارج شده است.
1-2سيستم تجميع کپسول و انتقال اکسيژن توسط لوله کشي - :
1
Pressure swing adsorption-1
1
اين سيستم شامل تجميع کپسولهاي مختلف در يک محيط خارج از مصرف و نصب
کپسول ها با رگلتورهاي مختلف و فشارشکن مي باشد اين روش نيز همان
مشکلت سيستم اکسيژن کپسولي را داشته علوه بر آن انفجار کپسول نيز در حد
وسيع وجود دارد تنها مزيت آن کاهش کارگزار و انتقال بتوسط لوله است.
1-3سيستم اکسيژن تانکي و ذخيره جايگزين - :
اکسيژن توليد شده توسط مخزن سردسازي شده به مخزن مورد مصرف
بيمارستان تزريق مي شود. حالت دو تانکي ،عدم مشکلت رگلتور، احتمال پايين
خطر انفجار و انتقال اکسيژن توسط لوله کشي به محل مصرف، از مزاياي اين
روش مي باشد. اين سيستم نيز مشکلت ديگري را داراست.
-1-4سيستم توليد در محل با تکنولوژي :PSA
سيستم توليد اکسيژن در محل با تکنولوژي PSAتوسط لوله کشي آن با لوله هاي
مسي يا برنجي بدون درز با کنترل حداکثر 20فوت در مصرف بصورت ثابت در
لوله ها و با حداقل فشار 15اتمسفر در ورودي اطاقها با توان توزيع حجم هاي
مختلف با قوانين مهندسي بطور محلي طراحي مي شود. وجود شيرهاي مختلف در
نقاط مختلف تقسيم از ابتداي خروجي، ابتداي بخشها،ابتداي اطاقهاو ابتداي
مصرف بيمار موردنياز است.از نکات مهم، کنترل لوله ها از نظر تعريق و آزادي آنها
در مسير و رنگ زدن مختلف آنها به منظور جداسازي، به طور مثال اکسيژن به
رنگ سبز 1N2Oبه رنگ آبي و هواي فشرده به رنگ سفيد و وکيوم به رنگ زرد
1
،N2O – 1اکسيد نيتروژن، گاز مخصوص بيهوشي که همراه اکسيژن استفاده مي شود
2
مشخص مي شود.يک مشکل عمده در سيستم خرابي خروجي هاي آن در اطاقي
است که اغلب نشتي بوجود مي آيد. ورود مواد آلوده کننده به وکيوم و Uشکل
بودن لوله ها بعدا منجر به توليد صدا بخاطر سيفوني شدن آنها خواهد بود. در اين
سيستم جهت توليد اکسيژن ترکيبي بنام زئوليت نقش اصلي را به عهده دارد..
- 2دستگاههاي مختلف توليد اکسيژن با تکنولوژي هاي مختلف
: Life style -2-1کوچکترين سيستم مولد اکسيژن پرتابل با بهره گيري از تکنولوژي
O.C.D
1استفاده از اکسيژن طبي را در هر مرحله موردنياز براي فرد تأمين مي کند
با برق و باطري اتومبيل کار مي کند و يک سيستم کوچک توليد اکسيژن با PSAو
تکنولوژي OCDمي باشد.
:Dr. Oxygen -2-2اين دستگاه با استفاده از ترکيب شيميايي سه ماده شامل آب
به ميزان يک ليتر، پودر پرهيدروکسيد کربنات سديم و با کاتاليزوري دي اکسيد
منگنز فعال مي شود و اکسيژن در فرصت زماني 5دقيقه به خلوص %99
مي رسد. ميزان توليد 10تا 12ليتر براي دو ساعت بوده که براي مواقع اضطراري
و بدون برق در صحرا و کوه نوردي ويا دورترين مکانها بهترين امکان توليد اکسيژن
تا رسيدن به محل امکانات بيشتر را، فراهم ميکند.
1
- Oxygen conserving deviceصرفه جوئي در مصرف اکسيژن با فشار خلء ناشي از مکش بيمار
3
Impulse select -2-3
1
) انتخاب سيستم OCDيا مصرف مداوم اکسيژن(: با اين
تکنولوژي همزماني مصرف کمتر و موردنياز و دائم امکان پذير است و قابليت وصل
به دستگاههاي مختلف را امکان پذير مي کند. علئم نشان دهنده ميزان اکسيژن
توليدي- خروجي و تنظيم آنها و علئم هشدار دهنده عدم مصرف اکسيژن توسط
بيمار نيز در آن تعبيه شده است.
Reliant-new life -2-4
2
: دستگاه توليد اکسيژن يک اطاقه جهت مصرف يک يا دو نفر
و دستگاههاي ونيتلتور و بيهوشي با امکانات وکيوم ساکشن و بخور و هواي
فشرده با برق 220ولت کمپرسوري با توانهاي مختلف 350-700وات با خلوص
اکسيژن %95±3در تمام 24ساعت و توليد، N2موردنياز توليد کشورهاي
پيشرفته مي باشد داراي جريان سنج اکسيژن مرطوب کننده مجهز به هوشمندهاي
مختلف از جمله خلوص فشار و جريان برق مجهز به زمان سنج با کارکرد بدون
صدا و امکانات ديگر که بعدا اضافه مي شود.
AIR Sep -2-5
3
: دستگاه توليد اکسيژن کامل بيمارستاني با امکانات کامل ذخيره و
پر کردن با سيستم لوله کشي هواي فشرده و خلء ساکشن وتوليد اکسيژن با
ظرفيت هاي مختلف تمام مانتيورينگ هوشمند از نظر خلوص فشار و برق و اتصال
کپسولي اضطراري با گارانتي و خدمات پس از فروش با استفاده از تکنولوژي
1
- انتخاب سيستم OCDيا مداوم با تغيير وضعيت به انتخاب نياز بيمار
2
-دستگاه توليد اکسيژن پرتابل با سيستم PSAخانگي و اطاق عملي و بخشي
3
- سايت مرکزي اکسيژن جداسازي از هوا با تکنولوژي PSAدر وسعت بيمارستاني
4
PSAمونتاژ داخلي و خارجي با برگشت سرمايه در دو سه سال مصرف اوليه با
استفاه از زئوليت مي باشد.
-3زئوليتها
1
:
کاني زئوليت براي اولين بار توسط بارون فردريک کانستد سوئدي در سال 1756
ميلدي کشف گرديد وي موقع آزمايش با يک کريستال معدني متوجه شد که در اثر
حرارت دادن از ساختمان اين ترکيب بخارات آب خارج مي شود به آن علت نام
زئوليت که ترکيبي از دو کلمه ) Zeoجوشان و ) Lithosسنگ( که از واژه هاي يوناني
گرفته شده است انتخاب نموده است.
به طور خلصه زئوليت ها، بلورهاي آلومينوسيليکات عناصر گروه IAو IIAهستند.
فرمول شيميايي اين ترکيبات به صورت M2/nO.Al2O3.YSiO2.WH2Oميباشد که در آن
Y≥2، Mکاتيون و nظرفيت کاتيون و Wنشان دهنده ملکولهاي آب مي باشد.
فرمول ساختار زئوليت براساس سلول واحد بلوري آن به صورت ]Mx/n[[AlO2]x[SiO2
y]wH2Oبيان مي شود که xو yتعداد کل چهار وجهي هاي موجود در سلول واحد را
نشان مي دهد .
بطور کلي سه عامل در کاربرد تجارتي و ص}نعتي زئولي}ت ه}ا مه}م م}ي باش}د ک}ه
عبارتند از : شيمي ساختماني، فراواني و قابليت دسترسي و ارزش اقتصادي .
زئوليت ها را برمبناي واحد ساختماني به سه نوع اوليه، ثانويه و پلي هدرال
طبقه بندي مي کنند.
1
Zeolite -
5
واحدهاي ساختماني اوليه باارايش هاي گوناگون دراشکال هندسي متفاوتي کنار
هم قرار گرفته واحدهاي ساختماني ثانويه را تشکيل مي دهند.
اگر چند واحد ثانويه کنار هم قرار گيرند اشکال فضايي متنوعي بنام پلي هدرال
تشکيل مي دهند که از ترکيب چند پلي هدرال بلورهاي زئوليتي تشکيل مي شوند.
نحوه قرار گرفتن و شکل پلي هدرال سبب ايجاد کانالهايي در درون شبکه بلور
زئوليت مي شود که ساختمان کريستال زئوليت در قطر اين کانالها و ارتباط ميان
آنها موثر است.
به عنوان مثال -cageبه عنوان يک واحد ساختماني ثانويه مي تواند با اتصالت
گوناگون زئوليت هاي گوناگون ] zeolite A، Sodaliteو [ Faujasiteبوجود آورد.
شکل] [1-3ساختمان -cageکه واحد اصلي ساختمان زئوليت هاي Aو Faujasiteو Sodalite
مي باشد
-3-1زئوليتها به عنوان جدا کننده گازها :
بر اساس خواص جذب سطحي و غربال مولک}ولي زئوليته}ا، مولکوله}اي متف}اوت
ثابتهاي تعادلي متفاوتي براي جذب و ضرايب نفوذ متفاوتي در داخ}}ل حف}}ره ه}}اي
6
زئوليتي دارند. زئوليت ها بدليل داشتن س}اختمان حف}ره ه}اي غرب}ال مولک}ولي و
جدا کردن گازها کاربرد گسترده اي دارد .
عوامل موثر در نفوذ مولکولها به اسکلت زئوليت عبارتند از:
-اندازه و شکل دريچه هاي ورودي کانالها و حفرات زئوليت
-اندازه و شکل مولکولهاي مهمان
-تعداد، محل و اندازه کاتيونهاي قابل تعويض
-وجود يا عدم وجود نقص در ساختار کريستالي که معمول Çدر اثر جابجاشدگي
توده ماده و بسته شدن يا باريک شدن بعضي از راههاي نفوذ به شبکه اتفاق
مي افتد.
-حضور يا عدم حضور مولکولهاي مهمان ديگر که قويا بوسيله شبکه نگهداري
مي شوند مانند آب، آمونياک و نمکها که در فرايند جذب موثرند.
زئوليت ها داراي سطحي به وسعت چند صد متر مربع به ازاي هر گرم براي جذب
سطحي مي باشند و برخي از زئوليت ها قادر به جذب، تا %30وزن خشک
خودشان مي باشند. علوه بر توانايي زئوليت ها در جداسازي مولکولها، توزيع نا
متعادل بار در فضاي خالي زئوليت آبگيري شده بدليل حضور کاتيونها و يا
گروههاي هيدروکسيلي و نيز به دليل جانشيني Alبه جاي Siدر شبکه باعث جذب
سطحي بسياري از عناصر يا ترکيبات بصورت انتخابي در اثر ايجاد گشتاور دو
قطبي دائمي ميگردد. بنابراين مولکولهاي قطبي مانند H2S, CO2, SO2, H2Oبه
مراتب بهتر از مولکولهاي غير قطبي جذب مي گردند. از اين خاصيت در خالص
7
سازي گاز طبيعي استفاده مي شود. از زئوليت ها همچنين ميتوان در توليد
اکسيژن استفاده نمود. گاز نيتروژن با تشکيل گشتاور چهار قطبي ضعيف بصورت
انتخابي از هوا توسط زئوليت جذب مي شود و طي فرايند ساده اي مي توان گاز
نيتروژن با درصد خلوص بيشتر از %99تهيه نمود. گاز خروجي از ستونهاي جاذب،
غني از اکسيژن خواهد بود.
شکل -2-3يک مدل شبيه سازي شده زئوليت
-4آشنايي با سيستم PSAاکسيژن طبي در محل مصرف
سيستم هاي توليد اکسيژن PSAبراي بيمارستانها و مراکز درماني اين امکان را
فراهم مي سازد که بدون وابستگي به اکسيژن کپسولي يا مايع بتواند در محل
مصرف اکسيژن توليد کنند و نگران قيمت يا تحويل نامنظم اکسيژن نباشند مزاياي
اين سيستم عبارت است از ايمني، هزينه هاي نازل، پرسنل کمتر و اطمينان کامل
به منبع دائمي اکسيژن وبازگشت سرمايه در کمتر از سه سال و توليد کامل در
موقع حداکثر مصرف پيک، بدون خطر
8
همانطور مي دانيد هوا شامل %21اکسيژن %78ازت و %1گازهاي ديگر
مي باشد دستگاه، اکسيژن را تحت فرآيندي بنام جذب تحت فشار PSAاز هوا جدا
مي سازد و در اين فرآيند و با بکارگيري بستري از غربال مولکولي از جنس زئوليت
سنتزي، ازت و ناخالصي هاي ديگر را در فشار بال از هوا جذب و در فشار پايين
آزاد مي کند. در مولد PSAبراي جذب سطحي دائمي ازت و ناخالصي ديگر دو
بسترغربال مولکولي، ازت را جذب و اکسيژن را از خود رد مي کند قبل از اينکه
بستر مولکولي اول از ازت اشباع شود هواي ورودي به بستر مولکولي دوم وارد و
در طي اين مدت بستر مولکولي دوم اکسيژن توليد مي کند و در همان زمان بستر
مولکولي اول در اثر کاهش فشار از ازت تخليه و با اکسيژن پاليش شده به حالت
اوليه برمي گردد اين سيکل بطور مداوم تکرار مي شود تا اينکه اکسيژن با خلوص
%5/95در فشار، 1 60PSIGبدست آيد اين اکسيژن مناسب براي هرگونه مصرف
پزشکي است و هميشه مطابق يا بالتر از استاندارد 2USPمي باشد ماده غربال
مولکولي کامل Çقابل احياء و در شرايط کاربرد صحيح داراي طول عمر طولني
است.
-5بلوک دياگرام و اجزاء تشکيل دهنده دستگاه اکسيژن ساز با تکنولوژي : PSA
براساس تکنولوژي PSAدستگاه بايد طوري طراحي شود که امکان ايجاد فشار
مثبت و منفي در آن اجراء شود به همين جهت بايد هواي فشرده، خشک،با
1
- ) PSIGواحد فشار ( حداکثر جريان توليدي در دستگاههاي AIR Sep
2
- USPاستاندار فارماکولوژي آمريکا
9
خروجي غيرنوساني و با غلظت بال با هشدار دهنده هاي مانتيورينگ مطمئن ايجاد
شود. دستگاه بر اساس تکنولوژي فوق شامل بخشهاي زير است:
5-1کمپرسور هواي فشرده - :وظيفه اين قسمت از دستگاه گرفتن هواي محيط و
فشرده کردن آن جهت تأمين هواي موردنياز است که داراي دو خروجي مي تواند
باشد الف( جهت تهيه اکسيژن
ب( جهت تهيه هواي فشرده در اطاقهاي عمل. براساس شرايط محيطي محل
نصب کمپرسور متغير بوده و با توجه به پنوماتيک بودن تجهيزات مطابقت، 1FAD
کمپرسور با اين هواي موردنياز از اهميت زيادي برخوردار است.
فاکتورهاي مهم محاسبه عبارتند از:
الف( ارتفاع از سطح دريا ب( بالترين دماي ممکن ج( ضريب نشتي و
بازدهي کمپرسور
د( ضريب سايکومتريک 2جغرافيائي با محاسبه اين چهارمورد ضريبي بدست مي آيد
که انتخاب کمپرسور در مناطق مخلتف و شرايط آن به اين ضرايب بستگي دارد.
-5-2خشک کن :3بخاطر خاصيت رطوبت گيري قوي زئوليتها، در صورت ترکيب با آب
يک واکنش شيميائي گرمازا ايجاد مي کند که با تغيير در خاصيت زئوليتها، سبب پايين
1
Free AIR Delivery -
2
- سايکومتريک جغرافيايي
3
- Dryerخشک کن
10
آمدن خلوص اکسيژن و کاهش عمر مفيد دستگاه خواهد شد لذا محاسبه و نوع
انتخاب خشک کن به چهار عامل زيربستگي دارد.
الف( نقطه شبنم دستگاه 1ب( بيشترين 2دماي محيط
ج( دماي هواي فشرده 3د( فشار کارکرد 4
از نکات جالب آن تعبيه المنت حرارتي با درجه هاي مختلف هوائي و هواي فشرده
موردنظر است بدان جهت در تابستان و زمستان تنظيم اين المنت و کنترل هواي
محيط وهواي فشرده متغير خواهد بود.
5-3سيستم فيلتراسيون - :فيلترهاي دستگاه بايد مطابق با استاندارد 5 ISO 8573/1
بتواند هواي طبي موردنياز ژنراتور را از نظر ميکروبي هم در ورودي و هم
خروجي و با توجه به شرايط محيطي محاسبه و با ضريب اطمينان بال انتخاب و
نصب گردد. فيلترها بايد داراي 6Economizerباشند که طول عمر واقعي المنت
فيلتر را نشان داده و در صورت تمام شدن عمر مفيد گيج 7همراه با الرم به کاربر
هشدار دهد تا المنت را تعويض کنند.
1
- Dew pointنقطة عرق دستگاه
2 - max ambient temp
3- max inlet temp
4 - working pressure
5
- استاندارد فيلترهاي ميکروبي
6
- طول عمر مفيد
7
- Gageعقبي نمايشگر
11
5-4تانک نوسان گير هواي فشرده - :با توجه به نوسانات هواي فشرده و جريان
الکتريکي و همچنين ضرورت ذخيره سازي اکسيژن پس از تهيه و استفاده از
رگلتورها و واگنرهاي 1تثبيت فشار و شيرهاي کنترل شده فشار، محاسبه مختصات
اين تانک براساس فشار موردنياز از نظر جنس و ضخامت ورق آن مهم است.
5-5سيستم تغليظ اکسيژن - :مهمترين بخش دستگاه بوده که شامل دو ستون
استوانه اي است که داخل آن با ماده غربال مولکولي زئوليت پر شده است
.محيط هاي فوقاني داراي فشار مثبت و محيط تحتاني داراي فشار منفي جهت
ذخيره موقت اکسيژن و نتيروژن بوده و بهتر است که دائما تحت کنترل هوشمند،
دماي آن ثابت و خشک کردن آن ادامه داشته باشد و قسمت مهم تر آن سيستم
شيرهاي برقي با فرکانس ثابت برق که با سيکل مثبت يک طرف فشرده و طرف
بعدي وکيوم و در سيکل منفي آن طرف دوم فشرده و طرف اول وکيوم شود و
جهت خروجي ازت مي توان آن را تخليه يا جهت استفاده در کپسول و لوله هاي
مصرف بجاي هواي فشرده و مصارف ديگر پزشکي استفاده نمود.
5-6تانک نوسان گير اکسيژن - :بعد از تهيه اکسيژن توسط غربال مولکولي و جذب
سطحي زئوليت بايد آنرا فشرده و در تانکي ذخيره کرد. کنترل نوسان اکسيژن در
تانک و خروجي آن و کنترل نوسانات در لوله هاي انتقال و ولوها 2و گيج هاي
مختلف، ضروريست و محاسبه جنس و ظرفيت آن و ضخامت ورق آن بسيار مهم
1
- wagnerثابت کننده فشار
2
- شيرهاي کنترل برقي
12
بوده و بايد با فشار موردنياز مطابق داشته باشد و همچنين توسط واگنرها و
رگلتورهاي مختلف کنترل شود.
5-7سيستم مانتيورينگ - :اين سيستم نشانگرها و کنترلرهاي مختلف را شامل
مي گردد از جمله:
الف( خلوص اکسيژن 90-99 ،1درصد ب( فشار ورودي 140اتمسفر 2و
خروجي 4اتمسفر
ج( شار خروجي 3اکسيژن در اين سنسورها انواع مختلف صوتي، نوري و گيجي
خواهد بود. سيستم مانيتورينگ اکسيژن با تکنولوژي پارامگنتيک ) 4بدون نياز به
سنسور اکسيژن( جزء استاندارد هر يک از دستگاههاي پزشکي AIR Sepاست و از
نظر دقت کنترل و قاطعيت اطمينان بي رقيب است.
-5-8سيستم دوپلکس
5
: مقاوم در برابر عوامل جوي قابل تحويل است و براساس
تغييرات هواي جوي سرما و گرما و رطوبت قابل برنامه ريزي بوده و تغييرات لزم
در دستگاه بصورت الکترونيکي خواهد بود و مي توان اکسيژن توليدي را به دو
سيستم مصرف کامل Çمستقل متصل نمود تا داراي پشتيباني در مواقع اضطراري
باشد و جايگزين وصل کپسول و تزريق اکسيژن به مسير لوله کشي باشد.
1
حساسگر خلوصSensor- purity -
2
- کيلوگرم بر سانتيمتر مکعب Kg/cm3
3 - Flow sensor
4 - paramagnetic
5
- سيستم تطبيق جوي
13
5-9سيستم کپسول پرکني - :به منظور توليد اکسيژن براي فروش و مصرف در
محلهاي ديگر و همچنين براي پشتيباني خود دستگاه در موارد اضطراري مي تواند
امکانات فشرده سازي اکسيژن و پرکني کپسول تا فشار PSI 3000را تأمين کند و
بصورت اتوماتيک در صورت افت خلوص و فشار مسير مصرف، به کپسولهاي
پشتيبان وصل شود.
6سرويس و تعميرات لزم دوره اي - :
سرويس هاي دوره اي 6ماه يکبار جهت فصول گرم و سرد و شامل کنترل هاي زير
است.
- کنترل روغن و عملکرد کمپرسور هواي ورودي و کمپرسورهاي کپسول پرکني و
کمپرسورهاي انتقال در مسير
- کنترل فيلترهاي هوا ورودي و خروجي
- کنترل رگلتورها، فشارشکن ها و تراپماي تانکها و گيجها
- کنترل عملکرد شير هاي کنترل و يکسويه بودن آنها و خلوص سنج اکسيژن
- کنترل رطوبت و خشکي زئوليت با تست حرارت تانک ها و احيائ زئوليت در
صورت نياز
- کنترل المنت هواي ورودي و فشرده به تانک هاي زئوليت و تنظيم آنها جهت
تابستان و زمستان
14
- کنترل تانک هاي مختلف هواي فشرده، اکسيژن خروجي، ازت توليدي و وکيوم
خلء
- کنترل سيستم مانتيورينگ از نظر درصد فشار، آژير، خطر نوري- صوتي و
اتوماتيک بودن آنها
- کنترل لوله هاي انتقال و مبارزه با تعريق آنها در لوله هاي Uشکل آنها و تخليه
مايعات آنها
دوره جامع بخش الکتریکی و نرم افزاری کامیون و کشنده های BENZ(3)(4)(5).jpg)
دوره جامع بخش الکتریکی و نرم افزاری کامیون و کشنده های SCANIA(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)(11)(12).jpg)
.png)
.png)
.png)
.png)
.png)
.png)