Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy tạo oxy y tế

Máy tạo oxy y tế là thiết bị được sử dụng để cung cấp oxy cho bệnh nhân cần hỗ trợ hô hấp. Máy hoạt động dựa trên nguyên lý tách oxy từ không khí tự nhiên và cung cấp nồng độ oxy tinh khiết cao cho người sử dụng. Dưới đây là chi tiết về cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy tạo oxy y tế.

1. Cấu tạo của máy tạo oxy y tế

Máy tạo oxy y tế bao gồm các bộ phận chính sau:

a. Máy nén khí

- Đây là bộ phận quan trọng của máy, có chức năng hút không khí từ môi trường xung quanh và nén lại để đẩy qua hệ thống lọc và tách oxy.
Máy nén khí tạo ra áp lực cần thiết để không khí được nén vào bộ lọc, giúp tăng cường quá trình tách oxy.

b. Bộ lọc không khí 

- Bộ lọc này có nhiệm vụ loại bỏ bụi bẩn, vi khuẩn, và các chất gây ô nhiễm trong không khí trước khi không khí được nén vào các bộ phận tiếp theo.
Một số máy có bộ lọc HEPA (High-Efficiency Particulate Air) để đảm bảo độ tinh khiết cao hơn.

c. Bộ tách oxy (Zeolite sieve bed)

- Thành phần này sử dụng công nghệ hấp thụ phân tử (PSA - Pressure Swing Adsorption) để tách oxy khỏi không khí.

- Bộ tách này chứa các hạt Zeolite, loại khoáng chất có khả năng hấp thụ nitơ từ không khí, giữ lại oxy và các khí khác.

d. Bình làm ẩm

- Không khí sau khi qua quá trình nén và lọc có thể trở nên khô, vì vậy bình làm ẩm có tác dụng làm cho oxy trở nên ẩm hơn, giúp bệnh nhân dễ thở hơn và tránh khô họng khi sử dụng oxy liên tục.

- Bình làm ẩm thường chứa nước tinh khiết, nước cất để đảm bảo oxy không gây kích ứng đường hô hấp.

e. Van điều chỉnh lưu lượng

- Van này giúp điều chỉnh lượng oxy cung cấp cho bệnh nhân, đảm bảo phù hợp với nhu cầu sử dụng của từng người.

- Lưu lượng oxy có thể điều chỉnh từ 0,5 đến 5 lít/phút (hoặc 10 lít/phút tùy loại máy).

f. Bộ điều khiển

- Máy tạo oxy hiện đại có bảng điều khiển điện tử, giúp người dùng cài đặt lưu lượng oxy, kiểm soát các thông số, và theo dõi tình trạng hoạt động của máy.

- Bộ điều khiển còn có các tính năng cảnh báo như khi oxy thấp, lỗi kỹ thuật, hoặc khi máy gặp sự cố.

g. Hệ thống ống dẫn và mặt nạ/ống thở

- Oxy sau khi tách ra sẽ được dẫn qua hệ thống ống dẫn tới mặt nạ hoặc ống thở (nasal cannula) để bệnh nhân có thể hít trực tiếp.

Lưu Ý :

Do nguyên tắc hoạt động trên,khi máy hoạt động sẽ nghe thấy tiếng "bụp" và "xè". Tiếng "bụp" là khi nén áp suất, tiếng ""xè" là khi xả khí Nitơ ra ngoài tái tạo hóa chất.Thời gian đóng mở van rất quan trọng cho tỷ lệ oxy đầu ra.

- Sau khoảng thời gian sử dụng (khoảng 10-15.000 giờ tùy hãng) các bao vải chứa hóa chất thường sẽ bị rách, hóa chất nát vụn kết hợp với độ ẩm sẽ làm nghẹt các đường ống. Thông thường phải kiểm tra, bảo dưỡng đường ống và thay thế hạt Zeolite định kỳ để đảm bảo tỷ lệ oxy đạt tiêu chuẩn.

2. Nguyên lý hoạt động của máy tạo oxy y tế

Máy tạo oxy hoạt động dựa trên nguyên lý hấp thụ phân tử có áp suất (Pressure Swing Adsorption - PSA). Quá trình này diễn ra qua các bước sau:

Bước 1: Hút và nén không khí từ môi trường

- Máy nén khí hút không khí xung quanh vào máy và nén nó. Không khí trong môi trường tự nhiên bao gồm khoảng 21% oxy, 78% nitơ và 1% là các loại khí khác như carbon dioxide, argon...

 Bước 2: Lọc và loại bỏ tạp chất

- Không khí sau khi được hút vào sẽ đi qua bộ lọc để loại bỏ các tạp chất như bụi bẩn, vi khuẩn, và các hạt nhỏ không cần thiết. Bộ lọc này đảm bảo rằng chỉ có không khí sạch đi vào bộ tách oxy.

Bước 3: Tách oxy bằng hạt Zeolite

- Sau khi lọc sạch, không khí được đưa vào các giường hấp thụ phân tử chứa hạt Zeolite. Zeolite có khả năng hấp thụ nitơ khi không khí đi qua nó.

- Quá trình này tách nitơ ra khỏi không khí và giữ lại oxy cùng các loại khí khác. Khi nitơ bị giữ lại, oxy sẽ tiếp tục được lọc ra.

Bước 4: Cung cấp oxy tinh khiết

- Oxy tinh khiết (thường có độ tinh khiết lên tới 90-95%) sẽ được dẫn qua bộ điều khiển lưu lượng và đưa vào bình làm ẩm trước khi đến bệnh nhân thông qua hệ thống ống thở hoặc mặt nạ.

Bước 5: Xả khí nitơ ra ngoài

- Phần nitơ bị hấp thụ vào Zeolite sẽ được xả ra ngoài sau khi áp suất giảm, trong khi đó oxy được giữ lại để cung cấp cho bệnh nhân.

- Hệ thống này hoạt động theo chu kỳ liên tục, giúp duy trì nguồn cung cấp oxy ổn định.

3. Ưu điểm của máy tạo oxy y tế

- Oxy tinh khiết cao: Máy tạo oxy có khả năng cung cấp oxy tinh khiết lên tới 90-95%, đáp ứng nhu cầu của bệnh nhân cần hỗ trợ hô hấp.

- Dễ sử dụng: Máy được thiết kế với các thao tác đơn giản, chỉ cần bật máy và điều chỉnh lưu lượng là có thể sử dụng ngay.

- Không cần bình oxy dự trữ: Máy tạo oxy tự sản xuất oxy từ không khí xung quanh, không cần phải nạp khí oxy từ ngoài, giúp tiết kiệm chi phí và dễ dàng sử dụng tại nhà.

- An toàn: Không có nguy cơ rò rỉ oxy từ các bình chứa như bình oxy truyền thống, giảm thiểu rủi ro cháy nổ.

4. Ứng dụng của máy tạo oxy

Máy tạo oxy y tế thường được sử dụng cho các bệnh nhân mắc các bệnh liên quan đến hệ hô hấp, bao gồm:

- Bệnh phổi tắc nghẽn mạn tính (COPD)

- Bệnh hen suyễn

- Suy hô hấp

- Chứng ngưng thở khi ngủ

- Bệnh nhân hậu COVID-19 hoặc các bệnh cần cung cấp oxy lâu dài

Kết luận

Máy tạo oxy y tế hoạt động dựa trên công nghệ PSA và các hạt Zeolite để tách oxy từ không khí xung quanh, cung cấp oxy tinh khiết cho bệnh nhân. Cấu tạo của máy gồm nhiều bộ phận quan trọng như máy nén, bộ lọc, bình làm ẩm và hệ thống điều khiển, tất cả cùng hoạt động để đảm bảo oxy được cung cấp ổn định và an toàn cho người dùng.