راهنمای جامع فرایند ساخت دستگاه اکسیژن ساز

دستگاه‌های اکسیژن ‌ساز (Oxygen Generators) یکی از مهم‌ترین تجهیزات پزشکی هستند. این تجهیزات مهم و کاربردی، در راستای تأمین اکسیژن خالص برای بیماران درگیر با مشکلات تنفسی به کار می‌روند. این دستگاه‌ها توانایی این را دارند که مخلوط هوای محیط را از طریق فرآیندهای فیزیکی و شیمیایی، به اکسیژن با غلظت بالا تبدیل کنند. این مهم برای بیمارانی که نیاز به اکسیژن درمانی دارند، از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است. در ادامه این مقاله از بلاگ صنایع اکسیژن دلوار فراز، به تحلیل علمی و کاربردی روند ساخت دستگاه‌های اکسیژن ساز، فناوری‌های به‌کاررفته در آن‌ها، اجزاء مختلف دستگاه و چالش‌های موجود در ساخت و توسعه این دستگاه‌ها می‌پردازیم. جهت آشنایی بیش‌تر با این تجهیزات پیشرفته، تا انتهای این مطلب همراه ما بمانید.

معرفی دستگاه اکسیژن ‌ساز

دستگاه اکسیژن ساز، یک سیستم پیشرفته پزشکی و صنعتی است که هوا را از محیط گرفته و با استفاده از تکنولوژی‌های روز دنیا، اکسیژن خالص را به تولید می‌رساند. این دستگاه‌ها می‌توانند بسته به نیاز و حجم مورد استفاده، در مراکز درمانی و صنایع گوناگون مورد استفاده قرار گیرند. برخلاف سیلندرهای اکسیژن که نیاز به تعویض مکرر و شارژ مداوم دارند، دستگاه‌های اکسیژن ساز قادرند به طور مداوم اکسیژن را از هوا استخراج کرده و بدون کاهش خلوص، آن را به بیمار برسانند.

تکنولوژی‌های مورد استفاده در ساخت دستگاه اکسیژن ساز

دست‌یابی به چنین سیستم پیشرفته و حساسی، نیازمند بهره گرفتن از دانش علمی و تخصصی یک تیم مهندسی است. به پشتوانه علم و تجربه مهندسان مجرب، دستگاه‌های اکسیژن ساز عمدتاً از دو روش اصلی برای تولید اکسیژن خالص استفاده می‌کنند:

• جداسازی به روش غشایی: در این روش، گاز هوا به داخل دستگاه وارد شده و از لایه‌ای غشایی عبور می‌کند. این غشا به گونه‌ای طراحی شده است که مولکول‌های اکسیژن را از سایر گازهای موجود در هوا (مثل نیتروژن) جدا کند.
• اکسیژن ساز به روش PSA: در این روش، هوای معمولی وارد یک محفظه مخصوص می‌شود که در آن، مولکول‌های نیتروژن توسط مواد جاذب مثل زئولیت جذب می‌شوند. در نتیجه، اکسیژن با غلظت بالا از محفظه خارج می‌شود. این روش به دلیل کارایی بالا و هزینه کم، رایج‌ترین تکنولوژی در تولید اکسیژن برای دستگاه‌های درمانی و صنعتی است. شرکت صنایع اکسیژن دلوار فراز با بیش‌از ۲۰ سال سابقه ساخت اکسیژن ساز به روش PSA، قبل و بعد از همه‌گیری ویروس کرونا جان هزاران بیمار را نجات داده است.

معرفی اجزاء اصلی دستگاه اکسیژن ساز

دستگاه اکسیژن ساز شامل چندین بخش و اجزاء اصلی است که پس‌‌از در کنار هم قرار گرفتن، عملکرد صحیح دستگاه را تضمین می‌کنند. مهم‌ترین اجزاء این دستگاه عبارتند از:

کمپرسور

این دستگاه وظیفه فشرده‌سازی هوا و انتقال آن به سیستم جذب فشار را بر عهده دارد. کمپرسورها معمولاً با استفاده از الکتروموتورها کار می‌کنند و قدرت آن‌ها بستگی به میزان هوایی دارد که باید فشرده شود.

درایر (خشک‌کن هوا)

هنگامی که هوا تحت فشار قرار می‌گیرد، بخار موجود در آن می‌تواند به مایع تبدیل شود. این بخار می‌تواند مشکلاتی در عملکرد دستگاه ایجاد کند و حتی باعث مسدود شدن سیستم‌ها یا ایجاد رطوبت اضافی در مخزن اکسیژن شود. این‌جاست که درایر با کاهش رطوبت هوا، از این مشکلات جلوگیری می‌کند.

سیستم خنک‌کننده

از آنجا که فرآیند فشرده‌سازی هوا باعث تولید گرما می‌شود، سیستم‌های خنک‌کننده به حفظ دمای مناسب دستگاه کمک می‌کنند.

فیلتراسیون

فیلترها وظیفه تمیز کردن هوای وارد شده به دستگاه را دارند تا هرگونه ذرات معلق و آلودگی از آن حذف شود.

مخزن هوا

به طور معمول، هوای محیط حاوی ۷۸% نیتروژن و ۲۱% اکسیژن است. هوای وارد شده به دستگاه باید ابتدا در این مخزن ذخیره شده تا ذرات معلق و آلودگی‌ها از آن حذف شوند. سپس، هوای تصفیه‌شده وارد بخش بعدی می‌شود تا تولید اکسیژن آغاز گردد.

مخزن اکسیژن

پس از فرایند جذب نیتروژن، اکسیژن غلیظ در این مخزن ذخیره می‌شود تا در زمان نیاز به بیمار ارائه گردد.

مولد

مولد یا قسمت تنظیم‌کننده جریان، وظیفه دارد تا اکسیژن با فشار مناسب از مخزن به واحد مصرف منتقل شود. این بخش با تنظیم جریان و فشار اکسیژن، اطمینان می‌دهد که میزان اکسیژن تحویل‌شده مطابق با نیاز و تنظیمات دستگاه باشد. این کار از طریق یک دستگاه تنظیم فشار (Pressure Regulator) انجام می‌شود که فشار اکسیژن را در حد مطلوب حفظ می‌کند.

خروجی اکسیژن

در این نهایت، اکسیژن با غلظت بالا، یعنی بیش‌از ۹۹ درصد از طریق ماسک یا لوله‌های نازک اکسیژن، به بیمار منتقل می‌شود.

چالش‌ها و مشکلات فرایند ساخت دستگاه‌های اکسیژن ساز

ساخت دستگاه‌های اکسیژن ساز به دلیل حساسیت بالا و پیچیدگی فرایند، با چالش‌ها و مشکلات متعددی روبه‌رو است که برخی از مهم‌ترین آن‌ها عبارتند از:

• بهینه‌سازی عملکرد مواد جاذب: یکی از مشکلات اساسی دستگاه‌های اکسیژن ساز، انتخاب مواد جاذب مناسب است. یک ماده جاذب مناسب باید توانایی بالایی در جذب نیتروژن و عدم تأثیر منفی بر روی اکسیژن داشته باشد.
• افزایش کارایی انرژی: دستگاه‌های اکسیژن ساز معمولاً انرژی زیادی مصرف می‌کنند. بهینه‌سازی مصرف انرژی و کاهش هزینه‌های عملیاتی، یکی از چالش‌های اصلی تولیدکنندگان است. خوشبختانه شرکت صنایع اکسیژن دلوار فراز این چالش را هم با موفقیت پشت سر گذاشته است.
• کنترل دما: همان‌طور که پیش‌تر اشاره نمودیم، فرآیند فشرده‌سازی هوا تولید گرما می‌کند که می‌تواند به قطعات دستگاه آسیب برساند. به همین جهت، طراحی سیستم‌های خنک‌کننده کارآمد یکی از نکات مهم جهت توسعه این دستگاه‌ها است.
• سرویس و نگهداری مناسب: مواد و اجزای دستگاه باید به‌گونه‌ای طراحی شوند که طول عمر زیادی داشته و نیازی به تعمیرات مکرر نداشته باشند. از همین جهت، صنایع اکسیژن دلوار فراز با استفاده از بهترین متریال، سرویس دوره‌ای روتین و تعویض فیلتراسیون، خدمت چند دهه‌ای این دستگاه را ممکن می‌سازد.

مروری بر کاربردهای دستگاه‌های اکسیژن ساز

دستگاه اکسیژن ساز در چندین زمینه کاربرد دارد:

• درمان بیماری‌های تنفسی: بیماران مبتلا به بیماری‌های مزمن تنفسی مانند آسم، COPD(بیماری مزمن انسدادی ریه) یا برونشیت مزمن، از این دستگاه‌ها استفاده می‌کنند.
• محیط‌های بیمارستانی: در بیمارستان‌ها، از دستگاه‌های اکسیژن ساز برای تأمین اکسیژن بیماران در اتاق‌های ICU یا در مواقع اورژانسی استفاده می‌شود.
• پروژه‌های صنعتی: در برخی صنایع مانند صنایع شیمیایی، پتروشیمی، نفت و گاز، از دستگاه‌های اکسیژن ساز برای تولید اکسیژن به‌منظور استفاده در فرآیندهای صنعتی استفاده می‌شود.

نتیجه‌ گیری

دریافتیم که دستگاه‌های اکسیژن ساز، ابزاری ضروری برای درمان بیماران با مشکلات تنفسی هستند. چرا که با استفاده از فناوری‌های پیچیده‌ای مانند جذب با تغییر فشار و سد غشایی، قادر به تأمین اکسیژن با غلظت بالا از هوای محیط هستند. با وجود چالش‌هایی که در زمینه ساخت این دستگاه‌ها وجود دارد، پیشرفت‌های فنی و طراحی‌های نوآورانه شرکت صنایع اکسیژن دلوار فراز باعث شده که دستگاه اکسیژن ساز به یکی از محبوب‌ترین تجهیزات در عرصه پزشکی تبدیل شود. بهینه‌سازی مصرف انرژی، انتخاب مواد جاذب مناسب و کاهش هزینه‌های مازاد از جمله مسائلی هستند که در فرایند ساخت این دستگاه‌‌ها در نظر گرفته شده‌اند. جهت کسب اطلاعات بیش‌تر، پیشنهاد می‌کنیم با گروه مشاوران مجرب ما در تماس باشید.

منابع مورد استفاده

منابعی که در ادامه معرفی می‌شوند، هنگام به تحریر در آمدن این نوشتار در ارتباط با دستگاه اکسیژن ساز مورد استفاده قرار گرفته‌اند:

Zhang, Y., & Liu, Z. (2020). Design and performance of oxygen concentrators: A review. Journal of Medical Devices, 14(۳), ۱-۹.

Lee, S., & Kim, J. (2019). Pressure swing adsorption technology for oxygen concentrators. Industrial & Engineering Chemistry Research, 58(۱۴), ۵۷۶۹-۵۷۷۶.

Harris, R., & Richards, J. (2018). Advances in oxygen concentrator technology. Medical Engineering & Physics, 40(۴), ۸-۱۵.