Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy tạo oxy

Trong lĩnh vực thiết bị y tế, máy tạo oxy (Oxygen Concentrator - Khác với Oxygen Generator) là một thiết bị có chức năng làm giàu oxy từ khí trời (làm đậm đặc và tăng nồng độ oxy) với nồng độ oxy ngõ ra khoảng 90-95%.

Đây là một thiết bị sử dụng để cung cấp oxy cho bệnh nhân mà không cần dùng tới oxy hóa lỏng hay bình oxy, vốn rất nguy hiểm và bất tiện khi sử dụng tại nhà hay các cơ sở y tế nhỏ, không đảm bảo an toàn cũng như hiệu quả kinh tế.

Nguyên lý hoạt động của máy tạo oxy truyền thống

Trong không khí tự nhiên, hàm lượng oxy chiếm khoảng 21%, còn lại là nitơ và các khí khác (79%). Nguyên tắc của máy tạo oxy là hút khi tự nhiên vào máy sau đó hấp thụ và xả khí nitơ ra ngoài, giữ lại khí oxy cung cấp cho bệnh nhân qua một đường khác. Để hấp thụ nitơ, người ta sử dụng các hạt Zeolite.

Nguyên lý hoạt động của máy tạo oxy truyền thống

Không khí được hút qua bộ lọc, sau đó đưa vào một máy nén khí (áp suất tại đây vào khoảng 2-3 at), sau khi được làm mát không khí dưới dạng khí nén sẽ đi qua hệ thống van 4 chiều, hệ thống van này lần lượt đóng mở để đưa không khí nén qua dồn vào bình, đồng thời đẩy nitơ do hạt Zeolite giữ lại trong hai bình molecular sieve bed ra ngoài, đẩy oxy mới vào bình tích áp chứa oxy. Chu trình, thời gian đóng mở của van được điều khiển tự động bằng mạch điện tử dựa trên tính toán về dung tích bình, lưu lượng hay áp lực khí...

Không khí được bơm vào bình với 1 áp suất thích hợp. Khí nitơ sẽ bị hóa chất (hạt Zeolite) hấp thu, khi đạt áp suất quy định, oxy sẽ sẽ được đẩy vào bình chứa (bình tích áp oxy) làm áp suất trong bình chứa hạt zeolite giảm đi. Khi giảm đến một áp suất nhất định, van sẽ đóng đường nạp oxy và xả khí N vừa hấp thu ra ngoài để tái tạo hóa chất.

Cứ như vậy không khí nén được đưa qua hệ thống van và bình lọc, tạo ẩm để đưa oxy ra cho bệnh nhân sử dụng, một phần được trích lại qua sensor oxy để theo dõi hàm lượng oxy nếu thấp quá 60% sẽ được máy báo động để sửa chữa hoặc thay hạt lọc...

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 N 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 5-7.000 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.

Cấu tạo của máy tạo oxy

Hình dưới đây thể hiện cấu tạo chung của một máy tạo oxy (thông thường không có đầu tạo khí dung và đầu đo SpO2):

Cấu tạo của máy tạo oxy

Máy tạo oxy công nghệ ATF (Advance Technology Fractionators)

Máy tạo oxy công nghệ ATF.

Ở máy tạo oxy sử dụng công nghệ ATF, số lượng các cột chưa Zeolite được tăng lên gấp nhiều lần thành cụm tích hợp cùng với hệ thống van xoay. Hệ thống ATF đã được đóng gói nên không cần sử dụng van solenoid 4 chiều, mạch điều khiển chu kỳ...

Cụm ATF-8.