نظام الأكسجين من الدرجة الطبية: «القلب الغير مرئي» وراء دعم الحياة

يعتمد مرضى الأكسجين الذين يستنشقون في وحدات العناية المركزة وأثناء العمليات الجراحية بالكامل على نظام إنتاج الأكسجين في المستشفى ليقوم بعمله بشكل صحيح. فكّر في الأمر باعتباره شيئًا يحدث خلف الكواليس ويضمن حصول الطاقم الطبي على ما يحتاجونه في اللحظات الحاسمة. بدون هذا النظام الذي يحوّل الهواء العادي إلى أكسجين طبي، ببساطة لن تعمل العديد من العلاجات. يعتمد المستشفيات بشكل كبير على هذه الأنظمة لمكافحة حالات نقص الأكسجين، مما يضمن حصول المرضى على الكمية المناسبة في اللحظات الحرجة طوال رحلة علاجهم.

الوظيفة الأساسية: الثورة من نقل الأسطوانات الفولاذية إلى "أنبوب ماء الأكسجين"

تاريخ تطور سباق الحياة والموت
عصر الأسطوانات الفولاذية (قبل الثمانينيات): كان الأكسجين الصناعي هو المصدر الرئيسي، ويحتوي على شوائب مثل أول أكسيد الكربون والغبار. كان استنشاقه من قبل المرضى يتسبب بسهولة بالسعال وحتى الوذمة الرئوية.

بدأ عصر إمدادات الأكسجين المركزي في عام 1983 عندما أطلقت الصين أول نظام من نوعه. بدأ تدفق الأكسجين مباشرة إلى أجنحة المستشفيات عبر أنابيب، مما يعني أن الممرضات لم يعُد يضطرن إلى حمل أسطوانات فولاذية ثقيلة عبر عدة طوابق. ساعدت هذه التغييرات في رفع الكفاءة العامة بشكل ملحوظ - وتشير بعض التقارير إلى تحسن بنسبة تصل إلى ثلاثة أضعاف مقارنة بما كان عليه الوضع من قبل. بحلول عقد 2020، دخلنا العصر الذكي. تستخدم المستشفيات الآن بشكل شائع مكثفات الأكسجين بتقنية PSA بال combination مع أنظمة مراقبة إنترنت الأشياء (IoT). تسمح هذه الأنظمة بتوصيل الأكسجين عند الحاجة إليه بدقة عالية، كأنها عملية سحرية حقًا. تطورت التكنولوجيا لدرجة أن الأخطاء تحدث أقل من مرة واحدة في كل ألف عملية توصيل. يحصل المرضى على ما يحتاجونه في الوقت المناسب، في حين توفر المستشفيات المال وتقلل الهدر.

يوجد في معظم المستشفيات الحديثة ثلاثة أنظمة أساسية مدمجة فيها. أولاً، يوجد نظام إمداد الأكسجين المركزي الذي يوزع أكسجينًا يبلغ نقاءه 90 بالمئة على الأقل في جميع أنحاء المنشأة. ثم يأتي نظام الشفط المركزي الذي يقوم بإزالة البلغم والسوائل الناتجة عن العمليات الجراحية باستخدام الضغط السلبي. وأخيرًا، توفر أنظمة الهواء المضغوط الطاقة اللازمة لتشغيل معدات طبية مهمة مثل أجهزة التنفس الصناعي وآلات التخدير. إن النظر إلى الأرقام الفعلية يساعد على فهم مدى عمل هذه الأنظمة. عادةً ما تستهلك المستشفيات من الدرجة الثالثة أكثر من 5000 متر مكعب من الأكسجين يوميًا. ولتوضيح ذلك، فإن هذا الحجم من الأكسجين كافٍ لملء حوضين سباحة من الحجم القياسي تمامًا.

التقنية الأساسية: كيف يتم "استخراج" جوهر الهواء من مولد الأكسجين PSA

تقنية فصل من أربع خطوات: التحول من الهواء إلى الأكسجين الطبي

معركة الغربال الجزيئي: يتم التقاط جزيئات النيتروجين (3.64 Å) بواسطة المسام الدقيقة للزيوليت، بينما تمر جزيئات الأكسجين (3.46 Å) وتخرج.
خط الدفاع اللاهوائي: تقوم غشاء التعقيم بحجز 99.99% من البكتيريا، ومنع الإصابات التنفسية.
• تصميم مزدوج السلامة: ضمان ثلاثي بدون انقطاع الأكسجين

مواجهة الكفاءة: لماذا يتفوق مركّز الأكسجين PSA على أسطوانات الأكسجين السائلة/الفولاذية؟

من المنطقي إلقاء نظرة على الجوانب الاقتصادية عند مقارنة خيارات إمداد الأكسجين المختلفة. بالنسبة لمولدات الأكسجين من نوع PSA، فإن استهلاك الكهرباء يبلغ حوالي 1.2 يوان لكل متر مكعب. أما أنظمة الأكسجين السائل فهي أكثر تكلفة بشكل ملحوظ عند حوالي 3.2 يوان لكل متر مكعب، إضافة إلى الحاجة إلى أفراد معتمدين للقيام بالعمليات اليومية والصيانة، مما يضيف تعقيدًا تشغيليًا. ثم هناك تلك الأسطوانات القياسية للغاز (التي سعتها 40 لترًا) التي عادةً ما تبلغ تكلفتها حوالي 25 يوان لكل واحدة في تشانغشا، لكن في الواقع معظم الناس يستخدمون حوالي 70٪ فقط منها قبل التخلص منها، وذلك لأن أحدًا لا يرغب في التعامل مع الضغط المتبقي داخلها. فقط تجدر الإشارة إلى أن هذه الأرقام قد تختلف حسب متطلبات المشروع المحددة المتعلقة بالقيود السعرية.

الميدان السريري: من قسم العناية المركزة إلى المواقع المرتفعة

وحدة العناية المركزة (ICU)
تزويد الأكسجين لجهاز ECMO: يوفر نظام إنتاج الأكسجين أكسجينًا نقيًا بنسبة 99.5٪ لرئتي الغشاء خارج الجسم، مما يقلل من خطر الإصابة بالعدوى في الدم.
حاضنة للأطفال الخدج: درجة حرارة ثابتة رطبة (33 مئوية ± 1 مئوية، رطوبة 60%) تحمي الحويصلات الهوائية للحديثي الولادة.

تواجه معالجة الطوارئ في المرتفعات تحديات فريدة، خاصة على ارتفاع حوالي 5000 متر حيث تنخفض مستويات الأكسجين بشكل كبير. عادةً ما تكون المراكز الموجودة في هذه المناطق مزودة بتركيزات أكسجين PSA الخاصة المصممة لظروف الهواء الرقيق. تحافظ هذه الأجهزة على تركيز أكسجين يصل إلى 90% وهو ما يُعدّ مثيراً للإعجاب، حتى في الوقت الذي تجد فيه المعدات العادية صعوبة في الوصول إلى 70% فقط. وللاستجابة الطارئة المتنقلة، هناك أيضاً نظام أكسجين مثبت على المركبات يمكنه توفير هواء قابل للتنفس لمدة تصل إلى 30 دقيقة في كل مرة. خلال الزلزال المدمر في ونشوان، كان هذا النوع من التجهيزات المحمولة عاملاً مهماً في إنقاذ نحو 100 شخص كانوا قد يعانون من مرض الجبل أو مضاعفات أخرى ناتجة عن نقص الأكسجين لو لم تكن هذه المعدات متوفرة.

'عاصفة الأكسجين' في غرفة العمليات

• جراحة فتح الصدر: يصل الطلب الفوري على الأكسجين إلى 100 لتر/دقيقة، مع وجود مصدرَين لتزويد الأكسجين هما خزان الأكسجين السائل ونظام PSA.
الجراحة بالليزر: يستخدم الليزر عونًا من الأكسجين عالي النقاء، حيث يكون الخطأ أقل من 0.5%، ويمكنه تجنب حروق الأنسجة.

تجمع أنظمة الأكسجين ذات المواصفات الطبية بين التقنيات التبريدية وتكنولوجيا الغربال الجزيئي، وكلها متصلة عبر مراقبة إنترنت الأشياء الذكية لرعاية المرضى. تحتوي هذه الأنظمة عادةً على ثلاث مصادر أكسجين منفصلة كتدابير احتياطية، مما يضمن استمرارية التوريد حتى أثناء حدوث أعطال. والمكون الأساسي هو مرشح 0.22 ميكرومتر الذي يحجب الملوثات الضارة قبل وصولها إلى المرضى. هناك ثلاثة مؤشرات رئيسية للأداء يجب مراعاتها عند تقييم هذه الأنظمة: أولاً، يجب أن تظل تركيز الأكسجين عند 90% على الأقل؛ ثانيًا، يجب أن يظل ضغط التشغيل أقل من 8 ضغوط جوية؛ وثالثًا، يجب اكتشاف الأعطال ومعالجتها خلال 0.1 ثانية فقط لمنع المضاعفات.