الأكسجين و PSA
محللات الأكسجين بالزركونيا مقابل المحللات البارامغناطيسية
إجابة مختصرة
يصف مقال نُشر عام 2021 في مجلة Sensors حساسات الأكسجين الجهدية بالزركونيا بأنها إلكتروليت صلب من الزركونيا يقيس جهد نيرنست (Nernst) فيه فرق الضغط الجزئي للأكسجين مقارنةً بقطب مرجعي، بينما تصف مراجعة نُشرت عام 2013 في Indian Journal of Anaesthesia المحللات البارامغناطيسية، التي تعتمد على انجذاب جزيئات الأكسجين إلى مجال مغناطيسي.
كيف يقيس كل منهما الأكسجين
| الزركونيا | البارامغناطيسي | |
|---|---|---|
| المبدأ الفيزيائي | إلكتروليت صلب من الزركونيا موصل لأيونات الأكسجين يربط بين قطبين، غالبًا من البلاتين أو من مواد خزفية معدنية (سيرميت) أساسها البلاتين (Dietrich و Kusnezoff و Michaelis، Sensors، 2021) | لجزيئات الأكسجين إلكترونات غير مزدوجة في الحلقة الإلكترونية الخارجية، ما يجعل الأكسجين بارامغناطيسيًا ومنجذبًا إلى المجال المغناطيسي (Garg و Gupta، Indian Journal of Anaesthesia، 2013) |
| ما تمثله الإشارة | جهد نيرنست، وهو مقياس لفرق الضغط الجزئي للأكسجين بين القطبين؛ ويجب أن يوفر أحد القطبين جهدًا مرجعيًا مستقرًا | في التصميمات الأحدث، فرق الضغط عبر محوّل طاقة بين حجرة أخذ العينات وحجرة مرجعية بهواء الغرفة، وهو يتناسب مع فرق الضغط الجزئي للأكسجين |
يشير Dietrich و Kusnezoff و Michaelis إلى أن حساسات الزركونيا الجهدية تُستخدم على نطاق واسع منذ أكثر من أربعة عقود لتحديد محتوى الأكسجين في تطبيقات السيارات والعمليات الصناعية، ويصفون عمل الحساس عند درجة حرارة عالية بما يكفي، من 350 إلى 950 °C.
ويصف Garg و Gupta، في مراجعتهما لتحليل الغازات في محطات عمل التخدير، المحللات البارامغناطيسية القديمة بنظام الثقل المزدوج وسلك الالتواء، والأحدث بمغناطيس كهربائي يُبدَّل بتردد يقارب 110 Hz. ويصفانها بأنها دقيقة وعالية الحساسية، ذات استجابة سريعة تسمح بالقياس نفسًا بنفس، ويشيران إلى أنها تحتاج إلى معايرات مجدولة وإلى مصيدة للماء، لأن بخار الماء قد يؤثر في التحليل.
ما تحدده الإرشادات
- تطلب المذكرة HTM 02-01 (2026)، وهي إرشادات هيئة الخدمات الصحية الوطنية في إنجلترا (NHS England)، أن تتضمن محطة PSA نظامًا مزدوجًا معايَرًا لمراقبة الأكسجين بارامغناطيسيًا: محللان للأكسجين، ومؤشران لتركيز الأكسجين، وجهازان لمراقبة تدفق الأكسجين، ومسجل لتركيز الأكسجين وتدفقه. وفي اختبارات مراقبة الجودة تسمّي المحلل البارامغناطيسي الجهازَ المحدد للتحقق من هوية الأكسجين.
- تصف المواصفات الفنية والإرشادات المشتركة بين منظمة الصحة العالمية واليونيسف (UNICEF) لأجهزة العلاج بالأكسجين (14 يناير 2019) محللات أكسجين تعتمد على إحدى عدة تقنيات، منها الخصائص البارامغناطيسية للأكسجين وخلايا الأكسجين الإلكتروليتية بالزركونيا، ويمكنها عادةً القياس من 0 إلى 100%.
- يذكر دستور الأدوية الدولي (الطبعة الثالثة عشرة، 2025) أن محتوى الأكسجين في الأكسجين 93% يُراقَب باستمرار أثناء الإنتاج.
في معدات Ultra Controlo
يقيس محلل نقاء الغازات الطبية الجداري QuPHARM، الذي أطلقته Ultra Controlo في 29 مايو 2026 لأنظمة توليد الأكسجين الطبي، تركيزات الأكسجين (O2) وأول أكسيد الكربون (CO) وثاني أكسيد الكربون (CO2) في آن واحد، ويُعرض بحساس أكسجين من الزركونيا أو بحساس بارامغناطيسي. انظر كيف يُقاس نقاء الأكسجين في محطة PSA.
أسئلة أخرى
أي محلل أكسجين تطلبه المذكرة HTM 02-01 في محطات PSA؟
تطلب المذكرة HTM 02-01 (2026)، وهي إرشادات هيئة الخدمات الصحية الوطنية في إنجلترا (NHS England)، نظامًا مزدوجًا معايَرًا لمراقبة الأكسجين بارامغناطيسيًا يضم محللين للأكسجين.
هل يحتاج حساس الزركونيا إلى مرجع؟
نعم. يشير Dietrich و Kusnezoff و Michaelis (Sensors، 2021) إلى أنه يجب أن يوفر أحد القطبين جهدًا مرجعيًا مستقرًا بما يكفي لقياس قابل للتكرار للضغط الجزئي للأكسجين.
المصادر
- Dietrich S, Kusnezoff M, Michaelis A. Studies of Indium Tin Oxide-Based Sensing Electrodes in Potentiometric Zirconia Solid Electrolyte Gas Sensors. Sensors (Basel) 2021;21(7):2345، المقدمة
- Garg R, Gupta RC. Analysis of Oxygen, Anaesthesia Agent and Flows in Anaesthesia Machine. Indian J Anaesth 2013;57(5):481-488، قسم تحليل الأكسجين
- NHS England، HTM 02-01 الجزء A (طبعة 2026)، الفقرتان 6.121 و 20.48
- منظمة الصحة العالمية واليونيسف، Technical specifications and guidance for oxygen therapy devices (14 يناير 2019)، مواصفة محلل الأكسجين
- The International Pharmacopoeia، الطبعة الثالثة عشرة (2025)، Medicinal oxygen
- Ultra Controlo، صفحة المنتج QuPHARM
- أخبار Ultra Controlo، Introducing QuPHARM (29 مايو 2026)
أرقام Ultra Controlo مأخوذة من نشراتها الفنية. وقد قُرئت معلومات الجهات الأخرى من مصدرها في التاريخ المذكور.