This post is also available in: English
اکسیژن با سهم 65 درصدی از ترکیبات بدن، نقش حیاتی در فرآیندهای زیستی ایفا میکند. این عنصر اساسی در تنفس سلولی نقش کلیدی دارد و طی فرآیند متابولیک، انرژی لازم را از تجزیه گلوکز برای سلولها فراهم میسازد. هنگام تنفس، مولکولهای اکسیژن از طریق ریهها جذب شده و از طریق دیواره آلوئولی وارد جریان خون میشوند تا به تمام بافتهای بدن برسند.
اکسیژن پزشکی مایع (Liquid Medical Oxygen – LMO) شکل خالص و استاندارد شده اکسیژن برای مصارف درمانی است. این محصول با خلوص حداقل 99.5 درصد، تحت شرایط کنترل شده تولید میشود تا کاملاً برای استفاده در بدن انسان ایمن باشد. LMO در دمای 182- درجه سانتیگراد به حالت مایع نگهداری میشود که امکان ذخیرهسازی حجم بیشتری از اکسیژن را در مقایسه با حالت گازی فراهم میکند.
از اکسیژن مایع پزشکی بهطور گسترده در مراکز درمانی برای بیماران با نارسایی تنفسی استفاده میشود. این محصول در شرایطی مانند کووید-19، آسم شدید، بیماریهای مزمن انسدادی ریه (COPD) و پس از اعمال جراحی حیاتی است. سیستمهای تبخیر کننده ویژه، LMO را به گاز تبدیل کرده و از طریق ماسک یا کانولای بینی با دقت کنترل شده به بیمار میرسانند.
اکسیژن مایع و ویژگیهای آن
اکسیژن، دومین جزء اصلی جو زمین، حدود ۲۰.۸ درصد از حجم هوا را تشکیل میدهد. این گاز حیاتی برای تنفس موجودات زنده و بسیاری از فرآیندهای صنعتی ضروری است. زمانی که اکسیژن تا دمای بسیار پایین (حدود ۱۸۲- درجه سانتیگراد) سرد شود، به حالت مایع درمیآید. اکسیژن مایع به رنگ آبی کمرنگ دیده میشود و با وجود غیرقابل اشتعال بودن، بهعنوان یک اکسیدکننده قوی عمل میکند، به این معنی که میتواند احتراق مواد دیگر را تسریع کند.
کاربردهای اکسیژن مایع
از اکسیژن مایع در صنایع مختلف، از جمله پزشکی (برای بیماران با مشکلات تنفسی)، هوافضا (بهعنوان اکسیدکننده در سوخت موشکها)، و صنایع شیمیایی استفاده میشود. ذخیرهسازی آن به صورت مایع بهدلیل حجم کمتر و هزینههای پایینتر حملونقل، نسبت به گاز اکسیژن مقرونبهصرفهتر است. همچنین، در شرایطی که نیاز به مقدار زیادی اکسیژن خالص وجود دارد، استفاده از حالت مایع آن کارایی بیشتری دارد.
سیستمهای ذخیرهسازی اکسیژن مایع
برای نگهداری اکسیژن مایع از مخازن برودتی ویژهای استفاده میشود که از دو محفظه تو در تو تشکیل شدهاند. محفظه داخلی که حاوی اکسیژن مایع است، توسط یک محفظه بیرونی پوشانده شده و بین آنها یک فضای خلاء عایقبندی شده وجود دارد. این خلاء از انتقال گرما به درون مخزن جلوگیری میکند و اکسیژن را در دمای بسیار پایین نگه میدارد. جنس این مخازن معمولاً از فولاد ضدزنگ است تا در برابر دمای فوقالعاده پایین مقاومت داشته باشد.
فرآیند تبخیر و کنترل فشار
در داخل مخزن، از بخارسازها (وپورایزرها) برای تبدیل اکسیژن مایع به گاز استفاده میشود. این بخارسازها معمولاً از طریق تبادل حرارتی با محیط یا المنتهای الکتریکی عمل میکنند. پس از تبخیر، گاز اکسیژن از طریق یک سیستم کنترل فشار (مانیفولد) تنظیم میشود تا فشار مورد نیاز برای مصارف مختلف تأمین گردد. این سیستمها برای اطمینان از ایمنی و کارایی، مجهز به شیرهای اطمینان و حسگرهای فشار هستند.
مزایای ذخیرهسازی مایع نسبت به گاز
ذخیرهسازی اکسیژن به صورت مایع بهدلیل چگالی بالاتر، فضای کمتری نسبت به گاز اشغال میکند. برای مثال، یک لیتر اکسیژن مایع معادل حدود ۸۴۰ لیتر اکسیژن گازی در فشار اتمسفر است. این ویژگی باعث میشود حملونقل و انبار کردن آن در مقیاسهای بزرگ بسیار اقتصادیتر باشد. علاوه بر این، در صورت نیاز به گاز اکسیژن خالص، میتوان بهراحتی آن را از حالت مایع تبخیر کرد.
نکات ایمنی در استفاده از اکسیژن مایع
با وجود کاربردهای گسترده، اکسیژن مایع به دلیل دمای بسیار پایین و خاصیت اکسیدکنندگی بالا، خطراتی نیز دارد. تماس مستقیم با پوست یا چشم میتواند باعث سوختگی شدید سرمایی شود. همچنین، در صورت نشت و تماس با مواد آتشزا، ممکن است باعث اشتعال سریع آنها شود. بنابراین، استفاده از تجهیزات ایمنی مانند دستکشهای مخصوص و عینکهای محافظ، و همچنین نگهداری آن در محیطهای دارای تهویه مناسب، ضروری است. مخازن ذخیرهسازی نیز باید بهطور منظم بازرسی شوند تا از سالم بودن عایقها و سیستمهای کنترل فشار اطمینان حاصل شود.
نحوه تولید اکسیژن پزشکی مایع
تولید اکسیژن پزشکی مایع فرآیندی پیچیده و دقیق است که نیاز به فناوری پیشرفته و کنترل کیفیت شدید دارد. این فرآیند عمدتاً در واحدهای صنعتی بزرگ انجام میشود و محصول نهایی باید استانداردهای پزشکی را رعایت کند.
روشهای تولید اکسیژن پزشکی مایع
واحدهای جداسازی هوا (ASU)
رایجترین روش تولید اکسیژن مایع پزشکی، استفاده از واحدهای جداسازی هوا یا ASU (Air Separation Unit) است. این واحدها در واقع کارخانههای بزرگی هستند که هوای اتمسفر را به اجزای تشکیلدهندهاش تفکیک میکنند.
ترکیبات هوای اتمسفر
هوای اتمسفر عمدتاً از نیتروژن (۷۸%) و اکسیژن (۲۱%) تشکیل شده است. حدود ۱% باقیمانده شامل گازهای نجیب مانند آرگون، نئون، هلیوم و همچنین دیاکسید کربن و سایر گازهای کمیاب است.
اصول تقطیر جز به جز
در این روش از فرآیند تقطیر جز به جز (Fractional Distillation) استفاده میشود. این تکنیک بر اساس تفاوت در نقاط جوش اجزای مختلف هوا عمل میکند.
مراحل خنکسازی هوا
ابتدا هوای اتمسفر تحت فشردهسازی قرار میگیرد و سپس طی فرآیندهای متوالی خنکسازی تا دمای حدود ۱۸۱- درجه سانتیگراد سرد میشود. در این دما، اکسیژن به حالت مایع درمیآید.
تفکیک نیتروژن و اکسیژن
از آنجا که نقطه جوش نیتروژن (۱۹۶- درجه سانتیگراد) پایینتر از اکسیژن است، نیتروژن در این دما همچنان در حالت گازی باقی میماند و میتوان آن را جدا کرد.
چالش جداسازی آرگون
آرگون با نقطه جوش ۱۸۶- درجه سانتیگراد، رفتاری مشابه اکسیژن دارد و تمایل دارد همراه با اکسیژن مایع شود. این موضوع چالشی در تولید اکسیژن خالص محسوب میشود.
مراحل تصفیه اضافی
مخلوط مایع حاصل از اکسیژن و آرگون برای جداسازی بیشتر به یک برج تقطیر کمفشار منتقل میشود. در این مرحله با استفاده از تفاوتهای جزئی در نقاط جوش، آرگون از اکسیژن جدا میشود.
بهدست آوردن اکسیژن خالص
پس از فرآیندهای متعدد تقطیر، اکسیژن مایع با خلوص بالا (معمولاً بیش از ۹۹.۵%) بهدست میآید که برای مصارف پزشکی مناسب است.
کنترل کیفیت اکسیژن پزشکی
اکسیژن تولید شده برای مصارف پزشکی باید از نظر خلوص، عدم وجود ناخالصیهای مضر و رطوبت به دقت بررسی شود تا استانداردهای سازمانهای بهداشتی را رعایت کند.
ذخیرهسازی و انتقال
اکسیژن مایع پزشکی در ظروف ویژه برودتی (دوار یا ثابت) با سیستمهای عایقبندی پیشرفته ذخیره و منتقل میشود تا از تبخیر بیرویه جلوگیری شود.
سیستمهای توزیع بیمارستانی
در مراکز درمانی، اکسیژن مایع معمولاً در تانکهای بزرگ ذخیره شده و از طریق شبکه لولهکشی مرکزی به بخشهای مختلف بیمارستان منتقل میشود.
تبدیل به گاز پزشکی
پیش از استفاده، اکسیژن مایع در واحدهای تبخیر کننده (وپورایزر) به گاز تبدیل میشود و فشار آن برای مصارف تنفسی تنظیم میگردد.
ملاحظات ایمنی
به دلیل دمای بسیار پایین و خاصیت اکسیدکنندگی قوی، حمل و نقل و ذخیرهسازی اکسیژن مایع نیاز به رعایت دقیق پروتکلهای ایمنی دارد.
کاربردهای گسترده در پزشکی
اکسیژن مایع پزشکی در بخشهای مراقبتهای ویژه، اتاقهای عمل، درمانهای تنفسی و شرایط اضطراری پزشکی کاربرد حیاتی دارد.
توسعه فناوریهای جدید
پژوهشهای اخیر بر روی روشهای جدید جداسازی مانند جذب سطحی نوسان فشار (PSA) و غشاهای پیشرفته در حال انجام است تا راندمان تولید را افزایش دهند.
تبدیل اکسیژن مایع به گاز برای مصارف پزشکی
تبدیل اکسیژن مایع به گاز برای مصارف پزشکی فرآیندی حیاتی و حساس است که نیازمند دقت و کنترل دقیق پارامترهای فیزیکی و شیمیایی میباشد. این فرآیند با استفاده از تجهیزات تخصصی تبخیر (وپورایزر) انجام میشود که انرژی لازم برای تغییر فاز را از طریق تبادل حرارتی با محیط یا المنتهای الکتریکی تأمین میکنند. پس از تبخیر، گاز اکسیژن از طریق سیستمهای مانفیولد فشار تنظیم و کنترل میشود که مجهز به شیرهای اطمینان و حسگرهای دقیق برای حفظ فشار خروجی ثابت هستند. دستگاههای ونتیلاتور و کنسانترههای اکسیژن با دقت جریان گاز را تنظیم میکنند تا نیازهای تنفسی هر بیمار به صورت شخصیسازی شده تأمین گردد. در طول این فرآیند، سیستمهای فیلتراسیون پیشرفته از ورود هرگونه ناخالصی جلوگیری کرده و خلوص بالای ۹۹.۵٪ را حفظ میکنند.
اکسیژن مایع پزشکی نقش حیاتی در درمان بیماریهای تنفسی مانند COPD، آسم شدید و پنومونی ایفا میکند و به ویژه در موارد هیپوکسی شدید نجاتبخش است. در بخشهای ICU، سیستمهای مرکزی اکسیژن که از منابع مایع تغذیه میکنند، قادر به تأمین حجم بالایی از اکسیژن با خلوص بالا هستند. در شرایط اورژانسی نیز اکسیژن مایع امکان تأمین سریع و با حجم بالا را فراهم میکند که در مواردی مانند ایست تنفسی یا تروما حیاتی میباشد. برای بیمارانی که نیاز به درمان طولانیمدت دارند، سیستمهای قابل حمل مبتنی بر اکسیژن مایع این امکان را فراهم میکنند که با حفظ کیفیت زندگی، درمان را در منزل ادامه دهند.
استفاده از اکسیژن مایع ملاحظات ایمنی خاصی را میطلبد. اگرچه اکسیژن خود مشتعل نمیشود، اما محیطهای غنی از اکسیژن میتوانند باعث اشتعال مواد معمولی شوند، به ویژه در اتاقهای جراحی که تجهیزات الکتریکی وجود دارند. بنابراین تمام مواد و تجهیزات در محیطهای اکسیژن درمانی باید از نوع ضدحریق انتخاب شوند و نصب سیستمهای اتصال زمین و استفاده از تجهیزات ضدجرقه در مناطق ذخیرهسازی اکسیژن ضروری است. خطرات فیزیکی اکسیژن مایع شامل سرمازدگی شدید در اثر تماس مستقیم با دمای ۱۸۳- درجه سانتیگراد و خطر انبساط حجمی ناگهانی میباشد. برای مقابله با این خطرات، پرسنل باید از دستکشهای کرایوژنیک، محافظ صورت و لباسهای مخصوص استفاده کنند و تمام ظروف باید مجهز به شیرهای اطمینان فشار باشند.
ذخیرهسازی و توزیع اکسیژن مایع پزشکی نیازمند سیستمهای پیشرفته است. مخازن دو جداره خلأ (دوار) با عایقبندی فوقالعاده برای ذخیرهسازی استفاده میشوند تا از تبخیر بیرویه جلوگیری شود. در محیطهای بیمارستانی، شبکههای لولهکشی مرکزی از فولاد ضدزنگ ساخته شده و مجهز به سیستمهای مانیتورینگ پیوسته فشار و خلوص هستند. کنترل کیفیت در این سیستمها از طریق پایش مداوم خلوص اکسیژن، رطوبت و فشار انجام میشود و تولید و توزیع اکسیژن پزشکی تابع مقررات سختگیرانهای مانند USP <1075> و EP/BP میباشد. آموزش تخصصی پرسنل شامل موارد ایمنی، نگهداری تجهیزات و پاسخ به شرایط اضطراری نیز از الزامات اساسی در این زمینه است تا ایمنی بیماران و کارکنان به طور کامل تضمین گردد.
الزامات عمومی جا به جایی و استفاده
1. تجهیزات:
استفاده از اکسیژن پزشکی و گازهای غنی از اکسیژن مستلزم رعایت الزامات دقیق و سختگیرانه برای تجهیزات و پرسنل است تا ایمنی بیماران و کارکنان تضمین شود. تمامی تجهیزاتی که با اکسیژن یا گازهای غنی از اکسیژن در تماس هستند باید به طور ویژه و مطابق با استانداردهای صنعتی و پزشکی تمیز و نگهداری شوند. این فرآیند تمیز کردن باید توسط پرسنل آموزشدیده و با استفاده از روشهای تأییدشده انجام شود که شامل شستشو با حلالهای مخصوص، ضدعفونی و خشککردن کامل برای حذف هرگونه رطوبت یا آلودگی است. استانداردهای بینالمللی مانند ISO 15001 برای سیستمهای اکسیژن پزشکی و ISO 7396-1 برای سیستمهای لولهکشی مرکزی باید به دقت رعایت شوند.
هرگونه ماده خارجی مانند روغنها، چربیها، مواد آلی، ذرات فلزی، گردوغبار یا مواد لاستیکی غیراستاندارد میتواند خطرات جدی ایجاد کند و باید به شدت از تماس با تجهیزات اکسیژن جلوگیری شود. پرسنل مسئول باید آموزشهای تخصصی دیده باشند، از دستورالعملهای ایمنی پیروی کنند و همیشه از تجهیزات حفاظت فردی مناسب استفاده نمایند. کنترل کیفیت و بازرسیهای دورهای شامل بررسی بصری تجهیزات، تستهای فشار و نشتی، آزمایشهای خلوص اکسیژن و ارزیابی عملکرد سیستمهای ایمنی است. تمامی این فرآیندها باید به دقت مستند شوند، از جمله تاریخ و زمان سرویس، نام اپراتور، نتایج بازرسی و هرگونه اقدام اصلاحی.
مدیریت ریسک در این زمینه شامل شناسایی خطرات بالقوه، ارزیابی احتمال وقوع، تعیین اقدامات کنترلی و برنامهریزی برای شرایط اضطراری است. برنامههای نگهداری پیشگیرانه باید شامل تعویض به موقع قطعات فرسوده، کالیبراسیون دورهای تجهیزات، تستهای عملکرد منظم و بازرسیهای ایمنی دورهای باشد. محیط کار باید دارای تهویه مناسب، علائم هشداردهنده واضح، دسترسی آسان به تجهیزات ایمنی و محدودیت دسترسی افراد غیرمجاز باشد. آموزش مستمر پرسنل در مورد خطرات اکسیژن، روشهای کار ایمن، پاسخ به شرایط اضطراری و بهروزرسانی دانش فنی نیز از اهمیت بالایی برخوردار است.
کنترل آلودگی در سیستمهای اکسیژن پزشکی شامل فیلتراسیون هوای ورودی، استفاده از مواد مناسب در تعمیرات، محافظت تجهیزات در برابر آلودگی و نظارت مداوم بر کیفیت اکسیژن است. تجهیزات باید در محیطی خشک و تمیز، دور از منابع حرارتی و با برچسبگذاری مناسب ذخیره شوند. هرگونه تغییر در سیستم باید مستند شده، ارزیابی ریسک شود، به پرسنل اطلاعرسانی گردد و تحت نظارت دقیق قرار گیرد. برنامه پاسخ به شرایط اضطراری نیز باید شامل روشهای تخلیه، شمارههای تماس اضطراری، محل تجهیزات ایمنی و نقشههای فرار باشد. رعایت این الزامات نهتنها ایمنی بیماران و پرسنل را تضمین میکند، بلکه کارایی و اثربخشی سیستمهای اکسیژن رسانی را نیز به حداکثر میرساند.
2. پرسنل مراقبت های بهداشتی
استفاده از اکسیژن پزشکی و گازهای غنی از اکسیژن در محیط های درمانی و خانگی، با وجود فواید حیاتی خود، در صورت عدم رعایت اصول ایمنی میتواند خطرات جدی از جمله آتشسوزی، انفجار و مسمومیت ایجاد کند. به همین دلیل، رعایت دقیق دستورالعملهای ایمنی برای پرسنل پزشکی، بیماران و همراهان آنها ضروری است. در ادامه، این اصول بهصورت مفصل و پیوسته شرح داده میشوند.
پرسنل پزشکی و خدماتی که با اکسیژن سروکار دارند، باید پیش از شروع کار، آموزش های تخصصی در زمینه خطرات اکسیژن، نحوه استفاده ایمن از تجهیزات و اقدامات احتیاطی لازم را دریافت کنند. این آموزشها باید شامل مطالعه برگه های SDS (Safety Data Sheets) و برچسبهای هشداردهنده روی سیلندرها باشد. همچنین، آشنایی با دستورالعمل های سازنده دستگاه های اکسیژنساز، رگولاتورها و سایر تجهیزات مرتبط، از الزامات اصلی است تا از استفاده نادرست و بروز حوادث جلوگیری شود.
اکسیژن به خودی خود قابل اشتعال نیست، اما به شدت احتراق را تسریع میکند. حتی یک جرقه کوچک یا حرارت ناچیز در محیط غنی شده با اکسیژن می تواند باعث آتش سوزی گسترده شود. بنابراین:
– استعمال دخانیات، استفاده از شعله های باز (مانند فندک و شمع) و تجهیزات تولید جرقه در نزدیکی محل ذخیره یا استفاده از اکسیژن ممنوع است
– تجهیزات الکتریکی مورد استفاده در این محیط ها باید ضدجرقه باشند
– از تماس روغن، گریس یا سایر مواد قابل اشتعال با تجهیزات اکسیژن باید به شدت پرهیز شود، زیرا این مواد در تماس با اکسیژن خالص ممکن است به صورت خودبه خود مشتعل شوند
باز کردن ناگهانی شیر سیلندرهای اکسیژن می تواند باعث افزایش ناگهانی فشار و گرمای شدید شود که به تجهیزات آسیب میزند و خطر انفجار دارد. برای جلوگیری از این مشکل:
– شیر سیلندر باید به آرامی و به طور کامل باز شود تا جریان گاز به صورت کنترل شده برقرار گردد
– از اعمال نیروی اضافی برای باز یا بسته کردن شیرها خودداری شود.
– پس از هر بار استفاده، اطمینان حاصل شود که شیر سیلندر کاملاً بسته شده است تا از نشت گاز جلوگیری شود
نشت اکسیژن در محیط های بسته میتواند باعث ایجاد اتمسفر غنی شده با اکسیژن شود که خطر آتش سوزی را به شدت افزایش میدهد. برای پیشگیری:
– اتصالات، لوله ها، ماسک ها و سایر تجهیزات باید به صورت دورهای از نظر نشتی بررسی شوند
– در صورت مشاهده هرگونه نشتی (مثلاً صدای خروج گاز یا کاهش غیرعادی فشار سیلندر)، باید بلافاصله اقدامات اصلاحی انجام شود
– در محیط های بیمارستانی، استفاده از سیستم های هشدار نشت گاز توصیه می شود
سیلندرهای اکسیژن باید در شرایط مناسب نگهداری شوند تا از آسیب فیزیکی و خطرات ناشی از آن جلوگیری شود:
– سیلندرها باید همیشه بهصورت عمودی و با استفاده از بستهای مخصوص ثابت شوند تا از افتادن یا غلتیدن آنها جلوگیری شود
– محل نگهداری سیلندرها باید خشک، خنک و دور از نور مستقیم خورشید باشد، زیرا گرمای زیاد میتواند فشار داخلی سیلندر را افزایش دهد
– سیلندرها نباید در مسیر تردد پرسنل یا نزدیکی مواد اشتعال زا قرار داده شوند.
اکسیژن مایع دارای دمای بسیار پایین (حدود ۱۸۳- درجه سانتیگراد) است و تماس مستقیم با پوست یا چشم میتواند باعث سوختگی شدید شود. بنابراین:
– پرسنل باید از دستکش های ضدسرما، عینک محافظ و لباس های مناسب هنگام جابه جایی اکسیژن مایع استفاده کنند
– در صورت تماس تصادفی، ناحیه آسیب دیده باید بلافاصله با آب ولرم شسته شده و به پزشک مراجعه شود
در صورت بروز آتش سوزی در محیط های غنی از اکسیژن، باید اقدامات خاصی انجام شود:
– در ابتدا، منبع اکسیژن باید قطع شود تا از گسترش آتش جلوگیری گردد
– از کپسول های آتش نشانی مخصوص (مانند پودری یا CO₂) استفاده شود، زیرا آب یا کف ممکن است در چنین محیطی مؤثر نباشد
– پرسنل باید آموزش های لازم برای تخلیه ایمن بیماران و کنترل شرایط اضطراری را دیده باشند
بسیاری از بیماران از اکسیژن پزشکی در منزل استفاده می کنند، بنابراین آگاهی آنها از خطرات و روش های ایمنی ضروری است:
– بیماران و خانواده های آنها باید از خطرات استعمال دخانیات نزدیک اکسیژن مطلع شوند
– تجهیزات اکسیژن نباید نزدیک بخاری، شومینه یا سایر منابع حرارتی قرار داده شوند
– در صورت استفاده از کپسول های اکسیژن، باید از باز بودن مسیر تهویه مطمئن شد تا از تجمع گاز جلوگیری شود
هرگونه حادثه، نقص فنی یا خطای انسانی در استفاده از تجهیزات اکسیژن باید بلافاصله ثبت و به واحدهای مربوطه گزارش شود تا با بررسی علت وقوع، از تکرار آن جلوگیری گردد. همچنین، بازرسی های دورهای و نگهداری پیشگیرانه تجهیزات میتواند از بسیاری از حوادث جلوگیری کند.
————————————————–
منابع
