fbpx

Lịch sử máy tạo oxy

Lịch sử máy tạo oxy y tế tại nhà

Máy tạo oxy y tế tại nhà được phát minh vào đầu những năm 1970, với sản lượng sản xuất của các thiết bị này ngày càng tăng vào cuối những năm 1970. Union Carbide Corporation và Bendix Corporation đều là những nhà sản xuất ban đầu. Trước thời đại đó, liệu pháp oxy y tế tại nhà yêu cầu sử dụng các bình oxy cao áp nặng hoặc hệ thống oxy lỏng đông lạnh nhỏ. Cả hai hệ thống phân phối này đều yêu cầu các nhà cung cấp phải đến nhà thường xuyên để bổ sung nguồn cung cấp oxy. Tại Hoa Kỳ, Medicare đã chuyển từ thanh toán theo phí dịch vụ sang mức cố định hàng tháng cho liệu pháp oxy tại nhà vào giữa những năm 1980, khiến ngành thiết bị y tế lâu bền (DME) nhanh chóng sử dụng máy tập trung như một cách để kiểm soát chi phí. Sự thay đổi hoàn trả này đã làm giảm đáng kể số lượng các hệ thống phân phối oxy lỏng và áp suất cao chính được sử dụng trong các gia đình ở Hoa Kỳ vào thời điểm đó. Máy tập trung oxy đã trở thành phương tiện cung cấp oxy tại nhà được ưa chuộng và phổ biến nhất. Số lượng các nhà sản xuất tham gia vào thị trường máy tạo oxy tăng lên theo cấp số nhân là kết quả của sự thay đổi này. Tập đoàn Union Carbide đã phát minh ra rây phân tử vào những năm 1950 để làm cho những thiết bị này trở nên khả thi. Nó cũng đã phát minh ra hệ thống oxy y tế gia đình bằng chất lỏng đông lạnh đầu tiên vào những năm 1960.

Cách thức hoạt động của máy tạo oxy

Máy tạo oxy sử dụng công nghệ hấp phụ dao động áp suất (PSA) được sử dụng rộng rãi để cung cấp oxy trong các ứng dụng chăm sóc sức khỏe, đặc biệt là nơi oxy lỏng hoặc áp suất quá nguy hiểm hoặc bất tiện, chẳng hạn như trong nhà hoặc phòng khám di động. Đối với các mục đích khác, cũng có các thiết bị cô đặc dựa trên công nghệ màng tách nitơ.

 

Máy tập trung oxy lấy không khí và loại bỏ nitơ khỏi nó, để lại khí được làm giàu oxy để sử dụng cho những người cần oxy y tế do nồng độ oxy trong máu của họ thấp. [1] Máy tạo oxy cung cấp một nguồn oxy kinh tế trong các quy trình công nghiệp, nơi chúng còn được gọi là máy tạo khí oxy hoặc nhà máy tạo oxy.

Nguyên lý máy tạo oxy

Các thiết bị tập trung oxy này sử dụng một sàng phân tử để hấp thụ khí và hoạt động trên nguyên tắc xoay áp suất nhanh hấp phụ nitơ trong khí quyển lên các khoáng chất zeolit ​​ở áp suất cao. Do đó, loại hệ thống hấp phụ này có chức năng là một bộ lọc khí nitơ để các khí khác trong khí quyển đi qua, để lại ôxy là khí chính còn lại. Công nghệ PSA là một kỹ thuật kinh tế và đáng tin cậy để tạo oxy quy mô nhỏ đến trung bình. Tách đông lạnh thích hợp hơn ở khối lượng lớn hơn và phân phối bên ngoài thường phù hợp hơn với khối lượng nhỏ. [2]

 

Ở áp suất cao, zeolit ​​xốp hấp thụ một lượng lớn nitơ, vì diện tích bề mặt lớn và các đặc tính hóa học của nó. Bộ tập trung oxy nén không khí và truyền nó qua zeolit, làm cho zeolit ​​hấp thụ nitơ từ không khí. Sau đó, nó thu khí còn lại, chủ yếu là oxy và nitơ khử hấp thụ từ zeolit ​​dưới áp suất giảm để được thoát ra ngoài.

 

Máy tạo oxy

Hình ảnh động của sự hấp phụ xoay vòng áp suất, (1) và (2) cho thấy sự hấp phụ và giải hấp phụ xen kẽ

I khí nén đầu vào A hấp phụ

O đầu ra oxy D giải hấp

E xả

Một thiết bị tập trung oxy có một máy nén khí, hai xi lanh chứa đầy các viên zeolit, một bình chứa cân bằng áp suất, và một số van và ống. Trong nửa chu kỳ đầu tiên, xi lanh thứ nhất nhận không khí từ máy nén, quá trình này kéo dài khoảng 3 giây. Trong thời gian đó, áp suất trong xi lanh thứ nhất tăng từ khí quyển lên khoảng 2,5 lần áp suất khí quyển bình thường (thường là 20 psi / 138 kPa, hay tuyệt đối 2,36 atm) và zeolit ​​trở nên bão hòa với nitơ. Khi xi lanh thứ nhất đạt đến gần ôxy nguyên chất (có một lượng nhỏ khí argon, CO2, hơi nước, radon và các thành phần nhỏ khác của khí quyển) trong nửa chu kỳ đầu tiên, một van sẽ mở ra và khí được làm giàu ôxy chảy đến cân bằng áp suất. bể chứa, kết nối với ống oxy của bệnh nhân. Vào cuối nửa chu kỳ đầu tiên, có một sự thay đổi vị trí van khác để không khí từ máy nén được dẫn sang xi lanh thứ hai. Áp suất trong xi lanh thứ nhất giảm xuống khi oxy được làm giàu di chuyển vào bình chứa, cho phép nitơ được khử hấp thụ trở lại thành khí. Ở nửa sau của chu kỳ, có một sự thay đổi vị trí van khác để xả khí trong xi lanh thứ nhất trở lại môi trường xung quanh, giữ cho nồng độ oxy trong bình chứa cân bằng áp suất không giảm xuống dưới 90%. Áp suất trong ống cung cấp oxy từ bình chứa cân bằng được giữ ổn định bằng van giảm áp.

 

Các đơn vị cũ chạy theo chu kỳ khoảng 20 giây và cung cấp tối đa 5 lít ôxy 90 +% mỗi phút. Kể từ khoảng năm 1999, các đơn vị có khả năng cung cấp lên đến 10 L / phút đã có sẵn.

 

Máy tập trung oxy cổ điển sử dụng sàng phân tử hai lớp; các thiết bị cô đặc mới hơn sử dụng sàng phân tử nhiều tầng. Ưu điểm của công nghệ nhiều tầng là tăng tính khả dụng và dự phòng, vì các sàng phân tử 10 L / phút được đặt so le và nhân lên trên một số bệ. Với điều này, có thể sản xuất hơn 960 L / phút. Thời gian tăng tốc – thời gian trôi qua cho đến khi thiết bị cô đặc nhiều tầng tạo ra oxy ở nồng độ> 90% – thường ít hơn 2 phút, nhanh hơn nhiều so với thiết bị cô đặc hai tầng đơn giản. Đây là một lợi thế lớn trong các trường hợp khẩn cấp di động. Tùy chọn, để nạp đầy các bình oxy tiêu chuẩn (ví dụ: 50 L ở 200 bar = 10.000 L mỗi bình) bằng bộ tăng áp suất cao, để đảm bảo tự động chuyển đổi dự phòng sang các bình dự trữ đã được lấp đầy trước đó và đảm bảo chuỗi cung cấp oxy, ví dụ: trong trường hợp mất điện, được cung cấp với các hệ thống đó.

 

Màng tách oxy

Trong quá trình tách khí bằng màng, màng hoạt động như một hàng rào thấm qua đó các hợp chất khác nhau di chuyển qua với tốc độ khác nhau hoặc hoàn toàn không vượt qua.

Các ứng dụng của máy tạo oxy y tế

Ứng dụng của máy tạo oxy
Ứng dụng của máy tạo oxy

Máy tập trung oxy sàng đa phân tử Fritz Stephan GmbH FS240 L / phút tĩnh hoặc bình chứa với các bình đệm, làm đầy xi lanh và xi lanh dự trữ. Ứng dụng: Các cơ sở y tế / Bệnh viện (cố định) hoặc các giải pháp container (ví dụ: Tình huống quân sự hoặc thảm họa)

Máy tạo oxy y tế được sử dụng trong bệnh viện hoặc tại nhà để tập trung oxy cho bệnh nhân. Máy tạo oxy PSA cung cấp nguồn oxy tiết kiệm chi phí. Chúng là sự thay thế an toàn hơn, [3] ít tốn kém hơn, [4] và thuận tiện hơn cho các bình chứa oxy đông lạnh hoặc bình điều áp. Chúng có thể được sử dụng trong các ngành công nghiệp khác nhau bao gồm sản xuất y tế, dược phẩm, xử lý nước và sản xuất thủy tinh.

 

Máy tạo oxy PSA đặc biệt hữu ích ở những nơi xa xôi hoặc không thể tiếp cận trên thế giới hoặc các cơ sở y tế di động (bệnh viện quân đội, cơ sở thảm họa).

 

Máy tạo oxy di động

 

Fritz Stephan GmbH – Máy tập trung oxy di động sàng đa phân tử nhỏ gọn FS40 Lpm hiện đại với tùy chọn làm đầy xi lanh

 

Máy tạo oxy tại nhà cho bệnh nhân khí phế thũng. Mô hình được hiển thị là DeVILBISS LT 4000.

Máy tạo oxy di động

Máy tạo oxy y tế tại nhà
Máy tạo oxy y tế tại nhà

Từ đầu những năm 2000, nhiều công ty đã sản xuất máy tạo oxy di động. [7] Thông thường, các thiết bị này tạo ra dòng oxy liên tục tương đương từ 1 đến 5 lít mỗi phút và chúng sử dụng một số phiên bản của dòng xung hoặc “dòng nhu cầu” để cung cấp oxy chỉ khi bệnh nhân hít vào. Chúng cũng có thể cung cấp các xung oxy để cung cấp dòng chảy gián đoạn cao hơn hoặc để giảm tiêu thụ điện năng.

 

Nghiên cứu về nồng độ oxy đang được tiến hành và các kỹ thuật hiện đại cho thấy rằng lượng chất hấp phụ cần thiết của thiết bị tạo oxy y tế có thể “giảm đi một phần ba trong khi cung cấp khả năng thu hồi oxy cao hơn ∼10–20% so với một thiết bị thương mại thông thường.” số 8]

 

FAA đã chấp thuận việc sử dụng thiết bị tạo ôxy di động cho các hãng hàng không thương mại. [9] Tuy nhiên, người sử dụng các thiết bị này nên kiểm tra trước xem thương hiệu hoặc kiểu máy cụ thể có được phép sử dụng trên một hãng hàng không cụ thể hay không. [10] Không giống như các hãng hàng không thương mại, người sử dụng máy bay không có điều áp cabin cần thiết bị tập trung oxy có thể cung cấp đủ lưu lượng ngay cả ở độ cao lớn.

 

Thông thường, bệnh nhân không sử dụng máy tạo oxy “theo nhu cầu” hoặc dòng xung khi đang ngủ. Đã có vấn đề với việc máy tạo oxy không thể phát hiện bệnh nhân đang ngủ đang hít vào khi nào. Một số máy tạo oxy di động lớn hơn được thiết kế để hoạt động ở chế độ dòng liên tục ngoài chế độ dòng xung. Chế độ dòng chảy liên tục được coi là an toàn để sử dụng vào ban đêm khi kết hợp với máy CPAP.

 

Các mẫu thông thường có giá bán lẻ khoảng $ 600 – $ 3.000. [11] Các thỏa thuận cho thuê có thể được thực hiện thông qua nhiều công ty cung cấp dịch vụ y tế và / hoặc các cơ quan bảo hiểm.

Ứng dụng thay thế của máy tạo oxy y tế

Máy tạo oxy y tế thay thế hoặc máy tạo oxy công nghiệp chuyên dụng có thể được chế tạo để vận hành oxyacetylene nhỏ hoặc các ngọn đuốc cắt, hàn và làm việc bằng khí đốt nhiên liệu khác. [12]

 

Sự an toàn của máy tạo oxy y tế

Trong các tình huống cấp cứu và cấp cứu, máy tạo oxy có ưu điểm là không nguy hiểm như bình oxy, nếu bị vỡ hoặc rò rỉ, tốc độ cháy của đám cháy có thể tăng lên rất nhiều. Do đó, máy tạo oxy đặc biệt có lợi trong các tình huống quân sự hoặc thảm họa, nơi các bình oxy có thể nguy hiểm hoặc không khả thi.

 

Máy tập trung oxy được coi là đủ an toàn để cung cấp cho từng bệnh nhân như một vật phẩm kê đơn để sử dụng tại nhà của họ. Thông thường, chúng được sử dụng như một chất hỗ trợ trong điều trị CPAP đối với chứng ngưng thở khi ngủ nghiêm trọng. Ngoài ra còn có các ứng dụng y tế khác cho máy tạo oxy, bao gồm COPD và các bệnh hô hấp khác.

 

Những người phụ thuộc vào máy tạo oxy để chăm sóc tại nhà có thể gặp trường hợp khẩn cấp đe dọa tính mạng nếu mất điện trong một thảm họa thiên nhiên. [13]

Trong đại dịch COVID-19

Đại dịch COVID-19 làm tăng nhu cầu về máy tạo oxy. Trong thời gian xảy ra đại dịch, máy tạo oxy nguồn mở đã được phát triển, được sản xuất trong nước – với giá thấp hơn các sản phẩm nhập khẩu – và được sử dụng, đặc biệt là trong đợt đại dịch COVID-19 ở Ấn Độ. [14] [15]

 

Tài liệu tham khảo

  1. How does an Oxygen Concentrator Work?. oxygentimes.com Retrieved 10 August 2021.
  2. ^Ruthven, Douglas M.; Shamsuzzman Farooq, Kent S. Knaebel (1993). Pressure Swing Adsorption. Wiley-VCH. p. 6,304. ISBN 978-0-471-18818-6.
  3. ^Duke, T.; Wandi, F.; Jonathan, M.; Matai, S.; Kaupa, M.; Saavu, M.; Subhi, R.; Peel, D. (2008). “Improved oxygen systems for childhood pneumonia: A multihospital effectiveness study in Papua New Guinea”. The Lancet. 372 (9646): 1328–1333. doi:1016/S0140-6736(08)61164-2PMID 18708248S2CID 38396918.
  4. ^Friesen, R. M.; Raber, M. B.; Reimer, D. H. (1999). “Oxygen concentrators: A primary oxygen supply source”. Canadian Journal of Anesthesia. 46 (12): 1185–1190. doi:1007/BF03015531PMID 10608216.
  5. ^“CO2CRC Research – Storing CO2”. Archived from the original on September 28, 2013.
  6. ^Shrestha, B. M.; Singh, B. B.; Gautam, M. P.; Chand, M. B. (2002). “The oxygen concentrator is a suitable alternative to oxygen cylinders in Nepal”. Canadian Journal of Anesthesia. 49 (1): 8–12. doi:1007/BF03020412PMID 11782322.
  7. ^“The Rise of Portable Concentrator Manufacturers”. Oxygen Concentrator Ratings. Retrieved 2013-10-12.
  8. ^Rama Rao, V.; Kothare, M. V.; Sircar, S. (2014). “Novel design and performance of a medical oxygen concentrator using a rapid pressure swing adsorption concept”. AIChE Journal. 60 (9): 3330–3335. doi:1002/aic.14518.
  9. ^“FAA Approved Portable Oxygen Concentrators”. FAA. Retrieved 2012-03-09.
  10. ^“List of Airlines that allow portable oxygen machines”. Inogen Oxygen. Archived from the original on 2014-07-14. Retrieved 2014-03-26.
  11. ^“cpapdirect.com”. cpapdirect.com. Retrieved 2021-09-05.
  12. ^“Testimonials”. Archived from the original on July 7, 2007. Retrieved 2013-09-18.
  13. ^Huff, Charlotte (2021-05-12). “The People in Danger the Minute the Power Goes Out”. Slate Magazine. Retrieved 2021-05-18.
  14. ^“Indian tech cos join hands to make open source based oxygen concentrators; to be priced at around Rs 40k”. The Economic Times. Retrieved 13 June 2021.

^ “Open Source Oxygen Concentrators Reference Designs | Three Examples”. Electronics For You. 2021-05-11. Retrieved 13 June 2021.

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *

Call Us