מחולל חמצן

  • חדשנות רפואית
  • Sep 21 2021

האוויר שאנחנו נושמים הוא תערובת של גזים כאשר שני העיקריים בו הם חנקן, התופס כמעט 80% מנפח האוויר, וחמצן, התופס כ-20%. למעשה, אנחנו לא יכולים לצרוך חנקן בלבד, אבל חמצן כן וישנם מקרים בהם ישנה תועלת בהגדלת אחוז החמצן בתערובת הגזים לנשימה עד כדי נשימת 100% חמצן לפרקי זמן קצובים (נשימת 100% חמצן לפרק זמן ממושך יתר על המידה תגרום לבעיות כגון הרעלת חמצן ריאתית).

דרך מקובלת להעשרת תערובת הנשימה בחמצן היא תוך שימוש במיכל הדחוס ב-100% חמצן.

דרך נוספת, אשר לה יתרונות רבים, היא באמצעות מכשיר המכונה מחולל חמצן. במחולל חמצן חלק מן החנקן מופרד, בשיטה כזו או אחרת, מן האוויר וכך מתקבלת תערובת עשירה בחמצן בה ניתן להשתמש בדרכים שונות. ישנם מחוללי חמצן המסוגלים לייצר, בסופו של תהליך, אספקה של חמצן נקי.

ישנם מחוללי חמצן תעשייתיים המסוגלים לייצר כמויות גדולות מאוד של חמצן לשימוש במפעלים. מנגד, ישנם מחוללי חמצן ניידים בגודל של תיק נשיאה קטן המופעלים בסוללה ומאפשרים למשתמשים בהם לנשום תערובת עשירה בחמצן ללא שימוש במיכל חמצן ההולך ומתרוקן.

במדריך שלפניכם תמצאו את כל מה שחשוב לדעת על מחוללי חמצן לצרכים רפואיים, היתרונות שלהם, אופן השימוש בהם ועוד.

הצורך שהוביל לפיתוח מחוללי חמצן רפואיים

גופנו צורך חמצן. למעשה, כל תא חי בגופנו זקוק לאספקה סדירה של חמצן המגיעה אליו באמצעות זרם הדם. בדרך כלל גופנו מוזן במספיק חמצן באמצעות תהליך הנשימה הרגיל. אנו שואפים אוויר אל הריאות, החמצן מן האוויר בנאדיות הריאה נספג אל הדם ונישא על ידי ההמוגלובין בכדוריות הדם האדומות אל כל תא ותא בגופנו שם הוא "נשרף" יחד עם חומרי הזנה לצורכי יצירת אנרגיה ובמקומו נפלטת דו תחמוצת הפחמן אשר נישאת חזרה אל הריאות ומשם מסולקת החוצה (בנשיפה). לעיתים קורה שמסיבות שונות הגוף מתקשה לספק די חמצן לכל הרקמות בו, במצבים כאלה קיים ערך רב בשימוש בתערובת נשימה עשירה בחמצן, תערובות כאלה ניתן לספק למטופל תוך שימוש במיכל דחוס בחמצן או באמצעות מחולל חמצן.

כאמור, ישנם מצבים בריאותיים שונים בהם יש ערך רב באספקת כמות גבוהה יותר של חמצן לגוף. כך למשל כאשר הריאות או הלב אינם פועלים בצורה תקינה, כאשר ישנה בעיה בנשיאת החמצן אל הרקמות (רמה נמוכה של כדוריות דם אדומות בדם למשל). בעבר, ובמקרים רבים גם כיום, הדרך להעשרת תערובת הגזים לנשימה בחמצן היא באמצעות הוספת חמצן ממיכל המלא בחמצן בלחץ גבוה. דרך נוספת לאגירת חמצן ואספקו בעת הצורך היא במצב צבירה נוזלי, דבר הדורש קירור לטמפרטורה של מינוס 180 מעלות צלזיוס. מיכל הדחוס בחמצן הולך ומתרוקן ככל שנעשה בו שימוש ויש להקפיד להחליף אותו לפני שהחמצן בו אוזל לגמרי. שמירה על מאגר חמצן נוזלי מחייבת בידוד תרמי מעולה והשקעה רבה של אנרגיה בקירור.

היתרונות של מחוללי חמצן על פני מכלי חמצן

בשנות השבעים פותחו מחוללי חמצן המספקים פתרון טוב יותר במצבים בהם יש עניין באספקת תערובות גזים עשירה בחמצן לנשימה. מחוללי החמצן מסוגלים לספק כמות בלתי מוגבלת של חמצן כל עוד הם מוזנים בחשמל, הם אינם דורשים בידוד תרמי או קירור. מחולל חמצן הוא פתרון טוב החוסך צורך בהחלפת מכלי חמצן, הוא יכול להיות קטן, נייד ונוח לנשיאה.

חשוב לדעת שבסביבה עשירה בחמצן קיים סיכון מוגבר להתרחשות דליקות ופיצוצים. יתרון חשוב נוסף של מחוללי חמצן הוא שהם בטוחים הרבה יותר לשימוש מאשר מכלים דחוסים ב-100% חמצן. זאת משום שמחולל חמצן יוצר חמצן מן האוויר כך שלעולם אין כמות גדולה של תערובת גזים בה יש אחוז גבוה של חמצן (עד כדי 100% חמצן כפי שקורה במיכל חמצן דחוס).

איך פועל מחולל חמצן?

ישנן שיטות שונות באמצעותן ניתן ליצור תערובות עשירות בחמצן עד כדי אספקה של 100% חמצן. כך למשל ניתן לעשות זאת באמצעות סינון החמצן בממברנה מיוחדת או באופן כימי (ישנם מחוללי חמצן בהם משתחרר חמצן כתוצאה מתגובה כימית). מחוללי חמצן לצרכים רפואיים פועלים כמעט תמיד בשיטה המכונה PSA (Pressure Swing Adsorption או בעברית: ספיחה באמצעות שינויים חוזרים ונשנים בלחץ).

מחוללי חמצן הפועלים בשיטת PSA מצוידים במדחס הדוחס אוויר מן הסביבה דרך מסנן מיוחד המפריד אטומים של חנקן מתערובת הגזים המרכיבים את האוויר. התוצאה היא תערובת עשירה יותר בחמצן המאוכסנת באחד משני התאים במחולל, תערובות ענייה בחמצן ועשירה בחנקן מסולקת החוצה והתערובת העשירה בחמצן מסוננת שוב תחת לחץ כך שמסולקת ממנה כמות נוספת של חנקן וחוזר חלילה עד לקבלת אחוז החמצן הרצוי בתערובת הגזים המוכנה לנשימה.

לרוב מחוללי החמצן שני מצבים, אספקה בפולסים ואספקה רציפה. בדרך כלל מצב פולסים משמש במהלך היום ובו המחולל נכנס לפעולה רק בעת שהמשתמש בו שואף. מצב אספקה רציף מיועד ללילה עת הנשימה רדודה והשאיפה עשויה שלא להיות עוצמתית מספיק כדי להכניס את מחולל החמצן לפעולה.

מחוללי חמצן יכולים להיות מחוברים לאספקת חשמל אולם אז הם מגבילים את טווח התנועה של מי שמשתמשים בהם. ישנם מחוללי חמצן המצוידים בסוללת ליתיום-איון חדישה הנטענת כל עוד המכשיר מחובר לרשת החשמל. במחולל חמצן כזה ניתן להמשיך להשתמש גם כשהוא מנותק מרשת החשמל, זאת כל עוד הסוללה לא התרוקנה עד תום. אלה הם מחוללי חמצן ניידים אותם ניתן לשאת על הגוף או לגרור על מתקן קטן מצויד בגלגלים. סוללה של מחולל חמצן מספיקה בדרך כלל למספר שעות כתלות בעומס העבודה הנדרש (גובה אחוז החמצן שיש לספק למשתמש וקצב הנשימה שלו).

איך בוחרים מחולל חמצן?

בדרך כלל מי שנזקקים למחולל חמצן ישתמשו בו למשך תקופה מסוימת בלבד ולכן אין סיבה לרכוש מחולל חמצן וניתן להסתפק במחולל שמעמיד לרשותנו המוסד הרפואי בו אנו מטופלים.

עם זאת, מי שיודעים שהם יזדקקו למחולל חמצן מדי פעם בפעם יכולים לבחור לרכוש לעצמם מחולל כזה במחיר העשוי לנוע בין 2,000 ל-10,000 שקלים ואף יותר (כתלות באיכות ועצמת המכשיר, באיזה דגם מדובר, מוניטין היצרן ועוד).

בבואנו לבחור מחולל חמצן לרכישה או לשימוש לתקופה מסוימת יש לשים לב למשתנים כגון מספר המצבים ביניהם ניתן לבחור (בדרך כלל בין 4 ל-6), מה האחוז המרבי של חמצן בתערובות הנשימה שהמחולל מסוגל לספק (בדרך כלל כ-95%), האם קיים מצב פולס ומצב אספקה רציפה, מה קצב האספקה המקסימלי שהמכשיר מסוגל לו (קצב זרימת תערובת נשימה עשירה בחמצן), משקל עצמי (בדרך כלל בין 5 ל-8 קילוגרם), כיצד נישא המכשיר (בתליה על הגוף, בגרירה על גבי גלגלים), מה עוצמת הרעש שהמכשיר מייצר (בדרך כלל כ-40 דציבל) (חשוב במיוחד כאשר צריך להשתמש במחולל החמצן גם בלילה), תקופת האחריות, האם מדובר במכשיר שאושר לשימוש על ידי ה-FDA, לכמה זמן מספיקה הסוללה וכמה זמן לוקח לטעון את הסוללה ממצב בו היא ריקה ועד שהיא מלאה לחלוטין.