انواع کاربرد گاز هلیوم در پزشکی چیست ؟

کاربرد گاز هلیوم در پزشکی کاربردی حیاتی است. هلیوم منابع محدودی دارد و نگرانی در مورد اتمام منابع این گاز فرا تر از نگرانی در مورد نبود بادکنک هلیومی در مهمانی هاست. این عنصر کمیاب در حالت مایع دمای بسیار بسیار پایینی دارد و از آن برای خنک کردن آهنربای ابر رسانا در دستگاه های ام آر آی استفاده می شود. حدود یک سوم از هلیوم تولید شده در دنیا در ابزار های پزشکی اینچنینی و بیشترین درصد باقیمانده در صنایع به کار می رود.

صنعت تولید هلیوم

کل تولیدات گاز هلیوم در جهان وابسته به تولید این گاز از 14 سایت فعال در جهان است. حدود 40% از تولیدات کپسول گاز هلیوم متعلق به ایالات متحده آمریکا است. الجزیره، قطر، روسیه نیز از دیگرتولید کنندگان مهم این گاز در جهان به شمار می روند. توسعه پزشکی و صنعت تعادل بین عرضه و تقاضای گاز هلیوم را بر هم زده است.

اکتشاف هلیوم

هلیوم به طور طبیعی در پوسته زمین یافت می شود و شرکت های حفاری گاز، ممکن است به طور تصادفی منابع این گاز را اکتشاف کنند. اکتشافات گاز هلیوم در آسیا به ندرت گزارش شده است.

تاریخچه درمان با گاز هلیوم

در سال 1926 برای اولین بار محققان متوجه شدند که مخلوط گاز هلیوم و اکسیژن می تواند بدون هیچ ضرری از سوی انسان ها تنفس شود. مخلوط این دو گاز که به نام تجاری Heliox شناخته شده اند، کم کم جایگزین مخلوط نیتروژن و اکسیژن شد.

این مخلوط یک سوم وزن هوا را داراست و به دلیل داشتن وزن کم در بهبود جریان اکسیژن در ریه افراد مبتلا به انسداد ریوی یا دیگر مشکلات تنفسی کمک می کند. هلیوم هیچگونه عوارضی ایجاد نکرده و حالت تخدیر و بیهوشی نیز در پی ندارد.

هلیوم و دستگاه تنفسی

جریان یافتن یک گاز به چگالی و گرانروی هر یک از عناصر آن وابسته است. هلیوم با داشتن چگالی کم باعث بهبود جریان هوا و مقاومت کمتر دستگاه تنفسی در برابر ورود آن است.به دلیل این ویژگی از گاز هلیوم در کپسول های غواصی نیز استفاده می شود.

هلیوم و دستگاه قلبی عروقی

تحقیقات نشان داده اند که گاز هلیوم در محافظت از بافت قلب در برابر ایسکمی نقش دارد.

هلیوم و اعصاب

برخی از بیماری های عصبی در اثر فشار زیاد بر اعصاب ایجاد می شوند و برخی از دانشمندان طی تحقیقات خود نشان داده اند که درمان با هلیوم برای آسیب مغزی شدید دارای اثرات محافظتی بر اعصاب بوده است. همچنین تحقیق روی موش ها مشخص کرده است که استفاده از لیزر هلیوم-نئون منجر به افزایش تکثیر سلولی می شود.

تنوع کاربرد های هلیوم

خواص فیزیکی و شیمیایی منحصر به فردی که هلیوم دارد،  از جمله انحلال پذیری کم، هدایت حرارتی بالا و تراک کم و همچنین نتایج مثبتی که تحقیقات در مورد استفاده از هلیوم نشان داده اند، همگی باعث شده است که کاربرد گاز هلیوم در پزشکی بسیار گسترده شود.

ویژگی های کپسول گاز هلیوم چیست؟

یکی از ویژگی های مهم گاز هلیوم این است که گاز هلیوم غیر قابل اشتعال است. هلیوم گاز نجیب و بی اثری است که به هیچ عنوان با عناصر دیگر وارد واکنش نمی شود. همان طور که می دانید، برای اشتعال و آتش گرفتن نیاز است که عناصر با اکسیژن ترکیب شوند. امنیت هلیوم به حدی است که برای خنک کردن داغ ترین و حساس ترین ابزار مانند موتور موشک، دستگاه های ام آر آی و شتاب دهنده های ذره ای از آن استفاده می شود.

چرا برخی از افراد به اشتباه تصور میکنند که هلیوم اشتعال پذیر است ؟

از گاز هلیوم برای پر کردن بادکنک های شناور برای تزیین مجالس و مهمانی ها استفاده می شود. این ویژگی گاز هلیوم در شناور کردن بادکنک ها به دلیل داشتن وزنی سبکتر از هوا است. یکی دیگر از عناصر گازی جدول مندلیف یعنی هیدروژن نیز این ویژگی را دارد با این تفاوت که برخلاف هلیوم کاملاً اشتعال پذیر است و می تواند در معرض جرقه ای شعله ور شودو مهمانی را به فاجعه بدل کند.

از طرفی به دلیل ارزان تر بودن و استحصال راحت تر در موارد زیادی به جای گاز هلیوم از هیدروژن استفاده می شود که البته دارای استاندارد ایمنی نبوده و بسیار خطرناک است.

اشتعال پذیری نیتروژن

گاز دیگری که در کنار گاز هلیوم برای مصارف مشابه استفاده می شود نیتروژن است. یکی از کاربرد های گاز هلیوم خنک سازی ابزار ها است و در مواردی گاز نیتروژن مایع نیز برای این کار استفاده می شود. گاز نیتروژن نیز مانند هلیوم اشتعال پذیر نیست. اما در مجاورت آتش می تواند اکسید های خطرناکی را تولید کند. در صورتی که گاز هلیوم اکسید خطرناکی تولید نمی کند و چون گازی بی اثر است نه تنها با اکسیژن با هیچ عنصر دیگری نیز واکنش نداده و کاملاً گازی بی خطر و ایمن است.

منبع: ویژگی های کپسول گاز هلیوم چیست؟

کاربرد گاز هلیوم در جوشکاری

مصارف گاز هلیوم در جوشکاری چیست؟

از گاز هلیوم در جوشکاری فولاد ضد زنگ استفاده می شود. البته هلیوم در دنیا با کمبود مواجه است و قیمت بالای آن سبب شده است که افراد به دنبال جایگزینی برای آن در صنعت جوشکاری باشند. برای مثال در مواردی از لیزر CO2 برای جوشکاری استفاده می شود و یا ترکیبات هلیوم-هیدروژن یا هلیوم–نیتروژن و هلیوم-آرگون نیز برای کم کردن مصرف این گاز عرضه می شوند.

مشخصات فنی گاز هلیوم

هلیوم یک گاز بی اثر است. گاز های بی اثر با قرار گرفتن در معرض مواد دیگر دچار تغییرات شیمیایی نشده و وارد واکنش با آن ها نمی شوند. این ویژگی در دنیای گاز های محافظ جوشکاری بسیار حائز اهمیت است. هلیوم یکی از گاز های محافظی است که می توان از ان برای انواع جوشکاری فولاد و آلومینیوم و … بهره گرفت.

هلیوم همچنین هدایت حرارتی خوبی نیز از خود نشان می دهد. به دلیل داشتن این ویژگی، برای جوشکاری هایی که نیاز به حرارت بالاتر دارند از آن استفاده می شود. این گاز برای افزایش سرعت سیر نیز مناسب است.

ترکیب هلیوم با گازهای دیگر

معمولاً از هلیوم در ترکیب با گاز نجیب دیگری به نام آرگون به عنوان گاز محافظ جوشکاری استفاده می شود تا از ویژگی های هر دو گاز بهره ببرند. برای مثال هلیوم در نفوذ بیشتر و آرگون در تمیزکاری بهتر نقش دارند و در ترکیب با هم منجر به جوشکاری بهتر می شوند. به همین دلیل در صنعت جوشکاری ترکیب گاز هلیوم-آرگون طرفداران بیشتری دارد. برای جوشکاری قوس فلزی، هلیوم بین 25 تا 75 درصد از ترکیب گازی با آرگون را تشکیل می دهد.

با تنظیم ترکیب گاز محافظ در جوشکاری می توان توزیع گرما در محل جوش، سرعت جوشکاری و شکل مقطع جوش را تحت کنترل داشت. برای جوشکاری قوش تنگستن (GTAW)، آرگون خالص به عنوان گاز محافظ کاربرد بیشتری دارد. مخلوط هلیوم-آرگون برای کاربرد هایی که نیاز به انتقال حرارتی بیشتر دارند استفاده می شود که البته کاربرد های گسترده ای نیستند. برای جوشکاری درز ها هلیوم خالص یا مخلوط گازی با درصد بالایی از هلیوم بیشتر استفاده می شود.

مصرف هلیوم در جهان

میدان های گازی غنی از هلیوم در الجزیره، استرالیا و قطر تمرکز بیشتری دارند. البته منابع زیادی از  کپسول گاز هلیوم نیز در روسیه قرار دارند.

مصرف گاز هلیوم در جهان چیزی در حدود 6 میلیاد فوت مکعب در سال تخمین زده می شود.  قدار سالانه بین 2 تا 4 درصد رشد دارد. مسلماً این مقدار مصرف گاز هلیوم در جهان مربوط به مصارف تفریحی و پر کردن بادکنک های مهمانی نیست و محل های مهمتری برای مصرف این گاز مانند خنک سازی دستگاه ام آر آی و … وجود دارد. مصرف گاز هلیوم در جوشکاری و کاربرد های پزشکی و آزمایشگاهی روز به روز رو به افزایش است.

منبع: کاربرد گاز هلیوم در جوشکاری