เปิดเผยทั้งหมดเกี่ยวกับกำเนิดออกซิเจนทางการแพทย์

เปิดเผยกระบวนการกำเนิดออกซิเจนทางการแพทย์ทั้งหมด

การกำเนิดของออกซิเจนทางการแพทย์เป็นการผสานเทคโนโลยีอันแม่นยำและความปลอดภัยของชีวิต การเปลี่ยนอากาศให้กลายเป็น "ก๊าซช่วยชีวิต" จำเป็นต้องผ่านกระบวนการหลักสามประการ (การแยกด้วยความเย็น การแยกด้วยเยื่อ และการดูดซับด้วยความดันสลับ) จากนั้นจึงทำกระบวนการกรองเชื้อโรคอย่างเข้มงวด การวิเคราะห์เฉพาะจาก Today's Headline - เทคโนโลยีขั้นสูงที่อยู่เบื้องหลังลมหายใจของออกซิเจนทางการแพทย์ทุกครั้ง!

I. กระบวนการผลิตหลักสามประการ: การเปลี่ยนอากาศให้กลายเป็นออกซิเจนที่มีความบริสุทธิ์สูง

1. วิธีการแยกด้วยความเย็น: "เพลงแห่งน้ำแข็งและไฟ" ที่อุณหภูมิ -196°C

• หลักการ : ใช้ประโยชน์จากความแตกต่างของจุดเดือยระหว่างออกซิเจน (-183°C) และไนโตรเจน (-196°C) โดยอากาศจะถูกอัดความดันให้กลายเป็นของเหลว จากนั้นค่อยๆ ให้ความร้อนเพื่อแยกของเหลวออกซิเจน
• ความบริสุทธิ์ : ≥99.5% ซึ่งเป็นไปตามมาตรฐานออกซิเจนทางการแพทย์สูงสุด (ตามที่กำหนดโดย เภสัชกรรมจีน ).
• อุปกรณ์หลัก : หอแยกอากาศ ปันจ่ายออกซิเจนเหลว และถังเก็บความเย็นต่ำ (-183°C ฉนวน)
• การใช้งาน : เป็นแหล่งออกซิเจนหลักสำหรับระบบจ่ายออกซิเจนกลางในโรงพยาบาลขนาดใหญ่และถังออกซิเจนทางการแพทย์ การแยกด้วยความเย็นต่ำคิดเป็นมากกว่า 90% ของการผลิตออกซิเจนทางการแพทย์ทั่วโลก แต่ต้องลงทุนอุปกรณ์สูงและใช้พลังงานมาก จึงเหมาะสำหรับการผลิตในระดับใหญ่เท่านั้น

2. การดูดซับสลับภายใต้ความดัน (PSA): "การคัดกรองอัจฉริยะ" ด้วยตัวกรองโมเลกุล

• หลักการ : ลมอัดถูกส่งผ่านตัวกรองโมเลกุลไซโคลด์ (zeolite) ไนโตรเจนจะถูกดูดซับไว้ และออกซิเจนจะถูกเข้มข้นและปล่อยออกมา (มีวงจรการดูดซับและการปล่อยออกซิเจน)
• ความบริสุทธิ์ : 90%–96% (อากาศที่มีออกซิเจนเข้มข้น) เหมาะสำหรับเครื่องสร้างออกซิเจนใช้ที่บ้าน และระบบจ่ายออกซิเจนกลางของโรงพยาบาล
• การอัปเกรดเทคโนโลยี :
  • VPSA (Vacuum Pressure Swing Adsorption): การดูดซับที่ความดันต่ำ + การปล่อยออกซิเจนด้วยแรงดูดสูญญากาศ ลดการใช้พลังงานลงได้ถึง 30%
  • การสลับสองหอคอย: หอคอยหนึ่งทำการดูดซับและผลิตออกซิเจน ในขณะที่อีกหอคอยหนึ่งทำการดูดซับและปล่อยไนโตรเจน ทำให้สามารถจ่ายออกซิเจนได้อย่างต่อเนื่อง
  • หมายเหตุ: ความเข้มข้นของออกซิเจนในเครื่องผลิตออกซิเจนแบบบ้านจะลดลงเมื่ออัตราการไหลเพิ่มขึ้น (เช่น ที่อัตราการไหล 5 ลิตร/นาที จะเหลือประมาณ 70%)

3. วิธีการแยกด้วยเยื่อ (Membrane Separation Method): นาโนสเกล "การซึมผ่านแบบแม่นยำ"

• หลักการ : อากาศไหลผ่านเยื่อหุ้มโพลีเมอร์ที่เพิ่มออกซิเจน โดยโมเลกุลของออกซิเจน (เส้นผ่านศูนย์กลาง 0.346 นาโนเมตร) จะซึมผ่านได้เร็วกว่าไนโตรเจน (0.364 นาโนเมตร) จึงสามารถแยกได้
• ความบริสุทธิ์ : 30%–50% (ขั้นตอนเดียว) จำเป็นต้องมีการทำความสะอาดขั้นที่สองเพื่อให้ได้ความเข้มข้นถึง 90%
• การก้าวกระโดด : เทคโนโลยีแบบผสมผสานระหว่าง PSA และการแยกด้วยเยื่อ — ขั้นแรกใช้ PSA เพื่อผลิตอากาศที่มีออกซิเจนเข้มข้น 90% จากนั้นใช้การแยกด้วยเยื่อเพื่อกำจัดอาร์กอน ทำให้ความเข้มข้นเพิ่มขึ้นถึง 99.5% ข้อดีของการแยกด้วยเยื่อ: ไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหว เงียบ เหมาะสำหรับการผลิตออกซิเจนฉุกเฉินในยานพาหนะ

การเปรียบเทียบกระบวนการทั้งสามแบบ

II. เครื่องผลิตออกซิเจนทำงานอย่างไร? การอธิบายแบบ 4 ขั้นตอนของกระบวนการทำออกซิเจน

ยกตัวอย่างเครื่องผลิตออกซิเจนแบบเมดิคอลโมเลกุลซีฟของบริษัท Yite Medical เพื่อเปิดเผยสนามรบระดับจุลภาคของการเปลี่ยนอากาศเป็นออกซิเจน

1. การอัดอากาศและความดันสูง - สร้าง "สมรภูมิความดันสูง"

• เครื่องอัดอากาศแบบไม่น้ำมันจะเพิ่มความดันอากาศให้สูงถึง 0.2–0.3 MPa (เทียบเท่าความดันใต้น้ำที่ระดับความลึก 20–30 เมตร) ทำให้โมเลกุลของก๊าซชนกันอย่างหนาแน่น และสร้างสภาพแวดล้อมที่เหมาะสมสำหรับการดูดซับด้วยโมเลกุลซีฟท์
• ดีไซน์เงียบสนิท: มอเตอร์กระแสตรงช่วยควบคุมเสียงรบกวนให้อยู่ในระดับ ≤45 เดซิเบล (เทียบเท่าสภาพแวดล้อมที่เงียบสงบแบบโรงพยาบาล) ไม่รบกวนผู้ป่วย

2. การกรองอากาศ - กำจัด "สิ่งเจือปนศัตรู"

• ขั้นกรองเบื้องต้น: อากาศผ่านการกรองหลายระดับ (ตัวกรองระดับแรกจับเกสรและฝุ่น; ตัวกรองประสิทธิภาพสูงบล็อกแบคทีเรียขนาดใหญ่กว่า 0.3μm และฝุ่น PM2.5)
• ขั้นกรองลึก: เครื่องทำให้อากาศแห้งแบบเย็นช่วยกำจัดความชื้น และถ่านกัมมันต์ดูดซับไอระเหยน้ำมัน เพื่อให้อากาศ "บริสุทธิ์และปราศจากมลพิษ"

3. การดูดซับด้วยโมเลกุลซีฟท์ - การแยกตัว "ไนโตรเจนและออกซิเจน" แบบล้อมปราบ

• ขั้นตอนการดูดซับ: อากาศที่ถูกอัดเข้าไปจะไหลเข้าสู่หอการดูดซับที่เต็มไปด้วยซีโอไลต์โมเลกุลเซรามิกส์ (zeolite molecular sieves) ไนโตรเจน (ขนาดโมเลกุล 3.64Å) จะถูกดูดซับอย่างมีประสิทธิภาพผ่านรูพรุนขนาดเล็ก (3–5Å) ของโมเลกุลเซรามิกส์ ในขณะที่ออกซิเจน (ขนาด 3.46Å) สามารถไหลผ่านได้อย่างอิสระ ทำให้ได้แก๊สออกซิเจนที่เข้มข้นขึ้น
• กลยุทธ์หอคู่ (Dual-tower): หอสองหอนี้ทำงานสลับกันไปมา—
  • หอ A ทำหน้าที่ดูดซับและผลิตออกซิเจนอย่างต่อเนื่องเป็นเวลา 30–60 วินาที
  • หอ B ทำหน้าที่ปลดปล่อยการดูดซับ โดยลดความดันอย่างรวดเร็วเพื่อปล่อยไนโตรเจนออก และล้างพื้นที่ให้สะอาดหมดจดด้วยการเป่ากลับด้วยออกซิเจน

4. การทำให้บริสุทธิ์และส่งออกซิเจน — ขั้นตอน "การทำให้บริสุทธิ์แบบปราศจากเชื้อ" ขั้นสุดท้าย

• การกรองเพื่อทำให้ปราศจากเชื้อโรค: แก๊สออกซิเจนที่เข้มข้นแล้วจะไหลผ่านแผ่นกรองเชื้อโรคขนาด 0.22μm (สามารถกรองแบคทีเรียได้มากถึง 99.99%) ซึ่งตรงตามมาตรฐานทางการแพทย์สำหรับการฆ่าเชื้อ
• การเพิ่มความชื้นและปรับอุณหภูมิ: ออกซิเจนจะไหลผ่านขวดเพิ่มความชื้น (บรรจุน้ำกลั่น) เพื่อเพิ่มความชื้นและป้องกันการเกิดความเสียหายต่อเยื่อเมือกทางระบบทางเดินหายใจ

ออกซิเจนที่มีคุณภาพระดับ "มาตรฐานการรบ" ทางการแพทย์: มีมาตรฐานที่เข้มงวดมากกว่าเครื่องสร้างออกซิเจนทั่วไป

ทำไมความเข้มข้นของออกซิเจนต้องสูงกว่า 90%

ความเข้มข้นของออกซิเจนที่ต่ำกว่า 90% ไม่สามารถตอบสนองความต้องการการเพิ่มระดับออกซิเจนในเลือดของผู้ป่วยที่มีโรคปอดอุดกั้นเรื้อรัง (COPD) หรือภาวะหัวใจล้มเหลว ขณะที่ความเข้มข้นที่สูงกว่า 96% อาจก่อให้เกิดความเสี่ยงต่อการระเบิด

• จุดเสี่ยงต่อชีวิต : หากปริมาณเชื้อโรคในออกซิเจนก่อนผ่านตัวกรองสูงกว่า 10 CFU/100 มล. หรือแผ่นกรองเสียหาย อาจทำให้ผู้ป่วยติดเชื้อในปอดได้
• ข้อห้ามทางการแพทย์ : สถานการณ์เหล่านี้ห้าม "การมีส่วนร่วม" —
• ผู้ใช้ที่ห้ามใช้ : ผู้ป่วยที่มีประวัติแพ้ออกซิเจนหรือเป็นพิษจากออกซิเจน (พบได้น้อยแต่เป็นอันตรายถึงชีวิต)
• คำเตือนเกี่ยวกับสิ่งแวดล้อม : ห้ามใช้ใกล้เปลวไฟโดยเด็ดขาด (ออกซิเจนสามารถลุกติดไฟได้) และควรรักษาระดับน้ำในขวดเพิ่มความชื้นให้อยู่ที่ 1/2 (เพื่อป้องกันความล้มเหลวจากน้ำไหลย้อนกลับ)

สรุป: อุปสรรคทางเทคโนโลยีของการผลิตออกซิเจนระดับทางการแพทย์  

เครื่องผลิตออกซิเจนแบบใช้โมเลกุลซีฟทางการแพทย์ แปลงอากาศธรรมดาให้กลายเป็น "กระสุนออกซิเจน" ที่ช่วยชีวิตได้ ผ่านเทคโนโลยีสามชั้น ได้แก่ การดูดซับด้วยโมเลกุลซีฟแบบแม่นยำ กลยุทธ์การหมุนเวียนแบบสองหอ และการทำให้บริสุทธิ์จนถึงระดับปราศจากเชื้อ^[31]^ คุณค่าหลักของมันอยู่ที่:

• ความบริสุทธิ์ที่ช่วยชีวิต : ความเข้มข้นของออกซิเจน 90%–96% ตรงกับความต้องการทางพยาธิวิทยาอย่างแม่นยำ
• ความปลอดภัยสำรอง : การตรวจสอบแบบเรียลไทม์ + การกรองสองชั้น ช่วยขจัดความเสี่ยงติดเชื้อ
• ประสิทธิภาพการรบต่อเนื่อง : อายุการใช้งานของโมเลกุลซีฟ 20,000 ชั่วโมง รับประกันการบำบัดด้วยออกซิเจนระยะยาว