تطوير وتطبيق نظام إمداد الأكسجين الطبي المركزي

مع التطور المستمر لتكنولوجيا إنتاج الأكسجين، تطور الأكسجين الطبي من الأكسجين الصناعي إلى الأكسجين السائل، ثم إلى إنتاجه الحالي بتقنية امتصاص الأكسجين المتأرجح بالضغط (PSA). كما تطورت طريقة إمداد الأكسجين من الإمداد المباشر من زجاجة واحدة إلى نظام إمداد مركزي. حاليًا، أصبحت أنظمة إمداد الأكسجين المركزية، وأنظمة الشفط المركزية، وأنظمة الهواء المضغوط، أنظمة إمداد الغازات الطبية الأساسية الثلاثة في عيادات المستشفيات الحديثة.

الأكسجين مادة أساسية للأنشطة الأيضية البشرية، وهو الضرورة الأولى لحياة الإنسان. ويمكن لمكملات الأكسجين أن تُحسّن البيئة الداخلية الفسيولوجية والكيميائية الحيوية لجسم الإنسان، وتُعزز الدورة السليمة للعمليات الأيضية، مما يُحقق أهداف علاج الأمراض، وتخفيف الأعراض، وتعزيز التعافي، والوقاية من الإصابات، وتحسين الصحة.

لذلك، يلعب الأكسجين دورًا مهمًا في المجال الطبي، وخاصة في الإسعافات الأولية للمرضى المصابين بأمراض خطيرة والمصابين بإصابات عرضية، وأصبح توفير الأكسجين أحد الشروط الضرورية للمؤسسات الطبية.

تاريخ تطور نظام إمداد الأكسجين في المستشفيات

إمداد مباشر بالأكسجين بزجاجة واحدة

يُعدّ التزويد المباشر بالأكسجين من أسطوانة واحدة الطريقة التقليدية لتزويد المستشفيات بالأكسجين، وقد استُخدمت هذه الطريقة دائمًا لتزويد الأكسجين الصناعي. ولأن الأكسجين الصناعي غالبًا ما يحتوي على غازات ضارة، ولأن الجدار الداخلي للأسطوانة يصدأ، فإن الأكسجين يكون له رائحة كريهة. وعند استخدامه سريريًا، يُسبب سعالًا للمرضى ويفاقم أعراضهم التنفسية.

ولذلك، ولضمان صحة الشعب، قامت الصين بمراجعة معايير الأكسجين الطبي.

إمداد مركزي بالأكسجين

يُعدّ نظام إمداد الأكسجين، المعروف أيضًا باسم نظام إمداد الأكسجين المركزي، أسلوبًا حديثًا شائع الاستخدام عالميًا. طوّرت الصين أول نظام إمداد مركزي بالأكسجين عام ١٩٨٣، وحظي بالترويج والتطبيق على نطاق واسع في المدن الكبيرة والمتوسطة. وفي الوقت الحالي، تعتمد جميع المستشفيات الكبيرة أنظمة إمداد الأكسجين المركزية. علاوة على ذلك، أصبح نظام إمداد الغازات الطبية، الذي يتألف من نظام إمداد مركزي بالأكسجين، ونظام شفط مركزي، ونظام هواء مضغوط، مشروعًا أساسيًا لبناء وترميم أجنحة المستشفيات، ومشروعًا ضروريًا لتطويرها.

يمكن لتقنية الإمداد المركزي بالأكسجين أن تُحسّن المستوى الطبي للمستشفيات، وتُمكّن المرضى من تلقي الإسعافات الأولية أو العلاج في الوقت المناسب، مما يُسهم في إنقاذ أرواح كثيرة. وفي الوقت نفسه، تُعدّ معدات تقنية الإمداد المركزي بالأكسجين مُركّزة نسبيًا، مما يُسهّل الإدارة الحديثة للمستشفيات.

وعلى وجه التحديد، تنعكس الجوانب التالية:

• يتمتع خط أنابيب إمداد الأكسجين المركزي بضغط أقل ومجهز بأجهزة أمان متعددة، مما يجعله أكثر أمانًا وموثوقية
• لا يتطلب إمداد الأكسجين المركزي حمل أسطوانات الأكسجين إلى الجناح، مما يجعل التخزين والنقل أسهل
• يتمتع نظام إمداد الأكسجين المركزي بسعة إمداد أكسجين قوية وسعة كبيرة وضغط مستقر ويمكنه توفير إمداد مستمر بالأكسجين بتدفق كبير
• يتم تركيب محطة استنشاق الأكسجين لتزويد الأكسجين المركزي مباشرة في غرفة العمليات وغرفة الطوارئ وأجنحة كل جناح، مما يجعل استنشاق الأكسجين بسيطًا وسهلاً وآمنًا وموثوقًا به
• يمكن أن يؤدي توفير الأكسجين المركزي إلى تحسين استخدام الأكسجين بشكل كبير، وتقليل عدد موظفي إدارة الأكسجين، وبالتالي تحسين الفوائد الاقتصادية

يتكون نظام إمداد الأكسجين المركزي في المستشفيات من مصدر أكسجين، وخط أنابيب أكسجين، وصمام، ومعدات مزودة بطرف. حاليًا، تُستخدم قضبان التوصيل، والأكسجين السائل، ومكثف الأكسجين بتقنية امتصاص التأرجح بالضغط (PSA) على نطاق واسع كمصدر أكسجين في أنظمة إمداد الأكسجين داخل وخارج البلاد.

قضيب التوصيل

يتكون نظام إمداد الأكسجين بقضيب التوصيل بشكل رئيسي من مجموعتين من أسطوانات الأكسجين عالية الضغط (واحدة لتزويد الغاز وأخرى احتياطية). يتكون من قضيب توصيل، ومجموعة من أجهزة التحكم الآلي/اليدوي، وأجهزة إنذار صوتية وضوئية، وأجهزة خفض الضغط وتثبيته، وأنبوب، وملحقات. عند نفاد إمداد الأكسجين، يمكن لقضيب التوصيل التبديل تلقائيًا إلى مصدر الأكسجين الاحتياطي.

يحتوي جهاز التحكم على مقياس ضغط، ووحدة تحكم مراقبة، ونظام إنذار ومؤشر ضوئي لعرض حالة التشغيل وتذكير المستخدم باستبدال أسطوانة الأكسجين الفارغة. في حال تعطل جهاز التحكم التلقائي، يتم تشغيل جهازي تخفيض الضغط الاحتياطي وتثبيته لضمان استقرار ضغط إمداد الأكسجين.

الأكسجين السائل

يتكون نظام مصدر الغاز الذي يستخدم الأكسجين السائل كمصدر أساسي من خزان أكسجين سائل، وجهاز تبخير، وجهاز تخفيض ضغط، وجهاز إنذار. يُضاف الأكسجين السائل من خزان الأكسجين السائل في مركبة النقل إلى خزان الأكسجين السائل في نظام إمداد الأكسجين المركزي، مستفيدًا من فرق الضغط بين داخل وخارج خزان الأكسجين السائل. خزان الأكسجين السائل عبارة عن طبقة عازلة عالية الضغط لضمان درجة الحرارة المنخفضة المطلوبة للسائل.

ترتفع درجة حرارة الأكسجين السائل بشكل حاد عند تدفقه عبر جهاز التبخير، مما يؤدي إلى تبخره. يُخفَّض ضغط الأكسجين المُبخَّر عالي الضغط بواسطة جهاز تخفيض الضغط، ثم يُرسَل بعد استقراره. عادةً ما يحتوي النظام على خزانين للأكسجين السائل، أحدهما لتزويد الأكسجين والآخر للاحتياطي؛ ويمكن أيضًا استخدام خزان الأكسجين السائل وقضيب التوصيل معًا، حيث يُزوِّد خزان الأكسجين السائل الغاز، ويُستخدم قضيب التوصيل كاحتياطي.

جهاز تركيز الأكسجين الطبي PSA مزود بالأكسجين

يتكون نظام إمداد الأكسجين لجهاز تركيز الأكسجين الطبي PSA بشكل أساسي من ضاغط هواء ومجفف، وفلتر، وجهاز تركيز أكسجين، وخزان تخزين أكسجين، وأنابيب، وملحقات. عند الحاجة إلى تعبئة أسطوانات الأكسجين، يمكن تركيب ضاغط أكسجين ومحطة تعبئة أكسجين. يستخدم مولد الأكسجين PSA تقنية إنتاج الأكسجين بامتصاص تأرجح الضغط للحصول على أكسجين بنقاء ≥ 90%، بما يتوافق مع معايير الأكسجين الطبي.

تعتمد تقنية إنتاج الأكسجين بامتصاص تأرجح الضغط على الامتزاز الانتقائي للأكسجين والنيتروجين بواسطة مناخل جزيئية من الزيوليت، وتتميز بزيادة سعة الامتزاز مع زيادة ضغط الامتزاز وتناقصها مع انخفاضه. يمتص النيتروجين تحت ضغط مرتفع لإثراء الأكسجين، ثم ينزعه تحت ضغط منخفض، ويجدد المنخل الجزيئي في الوقت نفسه. تحقق هذه الدورة التبادلية فصل الأكسجين والنيتروجين وإنتاج الأكسجين.

يمكن تكوين مولدات الأكسجين الطبية PSA كوحدة واحدة أو وحدتين. في الوحدة الواحدة، تُستخدم مجموعة واحدة من معدات مولد الأكسجين، ويُستخدم قضيب ناقل أسطوانة الأكسجين كوحدة احتياطية. خلال ذروة الطلب على الأكسجين، تُغذّى أسطوانة الأكسجين من خلال قضيب الناقل، مما يوفر استهلاكًا اقتصاديًا وآمنًا وموثوقًا. في الوحدة المزدوجة، تُستخدم مجموعتان من معدات مولد الأكسجين، مما يُسهّل عملية الصيانة والوقوف، مع وجود قضيب ناقل أكسجين احتياطي كضمان، وهو أكثر أمانًا وفعالية.

مقارنة البساطة

يتطلب إمداد الأكسجين بالباص شراء أسطوانات الأكسجين الطبية بشكل منتظم، وهي معقدة في النقل والتداول والإدارة، كما تحتاج الأسطوانات إلى صيانة منتظمة.

يُعدّ الأكسجين السائل تحسّنًا كبيرًا مقارنةً بقضبان التوصيل، بفضل مزاياه المتمثلة في حجم النقل الكبير، وكفاءة النقل العالية، ووقت المساعدة القصير، وانخفاض تكلفة الأكسجين. يُنتج خزان تخزين الأكسجين السائل سعة 3.65 متر مكعب، المملوء بالأكسجين السائل والمُحوّل إلى غاز بالكامل، 3000 متر مكعب من الأكسجين، وهو ما يتطلب 500 أسطوانة فولاذية، ويبلغ وزن الأسطوانات الفولاذية وحدها حوالي 30 طنًا.

تحتاج خزانات تخزين الأكسجين السائل إلى التعبئة مرة أو مرتين شهريًا فقط، إلا أن متطلبات التشغيل أثناء التعبئة عالية جدًا، ويجب على المشغلين الحصول على ترخيص للعمل، وفحص ضغط المخرج يوميًا، وفحص المعدات وصيانتها بانتظام. كما أن إجراءات استخدام الأكسجين معقدة نسبيًا.

يُنتج مولد الأكسجين الطبي PSA الأكسجين في الموقع، ويُنشئ محطة إنتاج مستقلة خاصة به. لا يتطلب نقل الأكسجين، ولا يتقيد بمصدر أكسجين ثانوي. يمكن تشغيل الجهاز تلقائيًا دون الحاجة إلى تعديل أو معايرة متكررة. يتميز الجهاز بالأمان والبساطة وسهولة التشغيل. لا يتطلب أي معدات مساعدة أخرى، ويمكن إدخال الأكسجين الطبي عالي الجودة مباشرةً إلى نظام الأنابيب، مما يجعل إدارة المستشفى أكثر علمية وحداثة.

مقارنة أمنية

ضغط الأكسجين في أسطوانة الأكسجين المستخدمة لتزويد قضبان التوصيل مرتفع نسبيًا، وعادةً ما يكون 15 ميجا باسكال (150 ضغطًا جويًا)، مما قد يؤدي إلى انفجار محتمل في حال التعرض لاهتزازات قوية أو تصادم. جودة ونقاء الأكسجين في أسطوانة الأكسجين خارج سيطرة المستخدم.

يُعدّ الأكسجين السائل من أهمّ مصادر السلامة. تُخزّن كميات كبيرة منه في خزان تخزينه. درجة حرارته منخفضة للغاية (-183 درجة مئوية)، وهو عامل احتراق قوي. في حال حدوث تسريب، ستكون العواقب وخيمة. لذلك، يجب إجراء فحوصات دورية لنظام الأكسجين السائل. في حال انفجار القرص المقاوم للانفجار في خزان الأكسجين السائل أو قفز صمام العادم إلى العادم، فهذا يعني تلف الطبقة الفراغية لخزان الأكسجين السائل، ويجب إصلاحه وإعادة تفريغه.

من الخطورة وضع خزانات الأكسجين السائل في المستشفيات المكتظة بالسكان. فالأكسجين السائل عرضة للتسرب أثناء النقل والتغليف، وحتى كمية صغيرة من الشحم قد تسبب حريقًا، مما يشكل خطرًا على السلامة.

تعمل مولدات الأكسجين الطبية PSA في درجة حرارة عادية وضغط منخفض (20-40 درجة مئوية، 6-8 ضغط جوي). لا توجد عوامل خطر من حيث المبدأ، وهي الأكثر أمانًا بين طرق إمداد الأكسجين الثلاثة. عادةً ما تكون أجهزة تركيز الأكسجين مزودة بمصدر أكسجين احتياطي على قضيب التوصيل لضمان إمداد الأكسجين في حالة انقطاع التيار الكهربائي أو توقفه، أو عند زيادة استهلاك الأكسجين فجأةً لفترة زمنية تتجاوز إنتاج الأكسجين المُقدر لجهاز تركيز الأكسجين.

المقارنة الاقتصادية

يستخدم نظام قضبان التوصيل أسطوانات الأكسجين، المتوفرة عادةً في المستشفيات. كل ما يلزم فعله هو معالجة الأسطوانات ثم تجميعها، مما يوفر تكاليف الاستثمار الأولية.

اختيار طريقة إمداد الأكسجين

نظراً لأن إمداد الأكسجين عبر قضبان التوصيل يتطلب أقل تكلفة أولية، فإن استخدام إمداد الأكسجين عبر قضبان التوصيل يُعدّ الطريقة الأكثر عملية واقتصادية بالنسبة لبعض المستشفيات الصغيرة والمتوسطة، التي تعاني من قلة قدرتها الاستيعابية ونقص التمويل. ومن منظور التشغيل الاقتصادي طويل الأمد، يُعدّ مولد الأكسجين PSA في المستشفيات الطريقة الأكثر اقتصادية لإمداد الأكسجين. يتميز النظام بمعامل أمان عالٍ، ويمكن تشغيله بدون تدخل بشري وإدارته بطريقة حديثة. إنه الخيار الأمثل للمستشفيات الحديثة.

لذلك، ينبغي على المستشفيات الكبيرة حاليًا استخدام مُكثِّفات الأكسجين PSA لتزويدها بالأكسجين. وفي الوقت نفسه، ولأن مُكثِّفات الأكسجين PSA لا تتطلب مصدرًا ثانيًا للأكسجين، ويمكنها توفير الأكسجين عادةً باستخدام الكهرباء فقط، فهي مناسبة أيضًا للمناطق النائية والمناطق التي يصعب فيها التنقل.

أنابيب النظام والمحطات الطرفية

يُنقل الأكسجين من محطة الأكسجين إلى كل طابق (الجناح، غرفة العمليات، مركز الإنقاذ، العيادة الخارجية، إلخ). بعد تثبيت الضغط الثانوي، يتراوح ضغط الأكسجين المُخرَج بين 0.1 و0.4 ميجابايت/ثانية (قابل للتعديل). يجب ألا تتجاوز درجة الحرارة المحيطة بخط الأكسجين 70 درجة مئوية.

يُمنع منعًا باتًا وجود اللهب المكشوف وبقع الزيت بالقرب من الأنابيب أو الصمامات. يمكن تصنيع أنابيب توصيل الأكسجين من أنابيب النحاس أو أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ. فالأولى أكثر اقتصادًا وهي المادة المفضلة التي تحددها المعايير الوطنية.

بعد دخول أنبوب الأكسجين إلى الجناح، يُوصل بلوحة الطرفية (وتُسمى أيضًا حزام المعالجة). تُعدّ لوحة الطرفية أخدودًا توجيهيًا للأسلاك المختلفة، وهي مجموعة من مكونات طرفية مختلفة لخطوط الأنابيب.