一種便攜制氧裝置制造方法及圖紙

一種便攜制氧裝置，其特征在于，內(nèi)部由中間層分隔為上部的溶劑倉(cāng)和下部的底物倉(cāng)，溶劑倉(cāng)內(nèi)有橡膠膜，膜內(nèi)充裝溶劑和催化劑，底物倉(cāng)內(nèi)裝填模壓成型制氧底物，中間層的孔道連通上下倉(cāng)體，并與瓶蓋組成氧氣通道，溶劑倉(cāng)外部附有擊針按鍵和空氣濾棉，底物倉(cāng)內(nèi)部附有重力閥，底物倉(cāng)上部與瓶蓋密封結(jié)合。裝置無(wú)需吸熱物質(zhì)，溶劑量占裝置整體的體積和重量小于30％。橡膠膜由擊針按鍵刺穿后，溶劑和催化劑釋放到底物倉(cāng)，與制氧底物接觸生成氧氣，氧氣由導(dǎo)氣管排出。本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)制氧裝置具有無(wú)源便攜，重量輕，體積小的特點(diǎn)，可廣泛用于急救，高原缺氧，以及劇烈體力消耗后的恢復(fù)保健。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種便攜制氧裝置
：本專(zhuān)利技術(shù)涉及制氧裝置，為醫(yī)療器械二類(lèi)，分類(lèi)目錄6854-9技術(shù)背景：氧氣是人體必需的基本物質(zhì)之一，在生命活動(dòng)中起不可替代的關(guān)鍵作用。隨著工業(yè)化進(jìn)程的加快和物質(zhì)生活水平的提高，使人體突發(fā)性缺氧的因素越來(lái)越多，如肥胖，人體循環(huán)系統(tǒng)障礙，大氣可吸入顆粒，以及其他傳統(tǒng)因素，包括由年齡引發(fā)的體質(zhì)衰弱，高海拔以及重度體力消耗等。越來(lái)越多的人需要便攜可靠的制氧裝置提供健康保障，以應(yīng)對(duì)隨時(shí)隨地可能出現(xiàn)的防突發(fā)性缺氧。目前市場(chǎng)上有眾多民用級(jí)制氧裝置，按原理主要分為有源物理吸附制氧，無(wú)源化學(xué)制氧和高壓氧氣罐。有源物理制氧需要接通電源，受限于分子篩交換吸附原理，裝置體積大，質(zhì)量重，不便于移動(dòng)，而且一次性投入成本高。無(wú)源化學(xué)制氧目前的代表產(chǎn)品為氧立得，采用過(guò)氧化碳酸鈉為制氧底物，使用前需要向裝置內(nèi)注入大量水，再投入原料進(jìn)行反應(yīng)制氧，使用不便。小型高壓氧氣罐雖然便攜，價(jià)格較低，但是儲(chǔ)存純氧的壓力最大到10bar，儲(chǔ)氧量只能達(dá)到4-5L，而通常情況下成年人緩解缺氧癥狀的吸氧時(shí)間在20分鐘，吸氧量需要達(dá)到8-15L，氧氣罐難以滿足需求。以上三種制氧裝置，在性能和特點(diǎn)上互有補(bǔ)充，但都難以同時(shí)滿足裝置便攜，無(wú)源制氧和充足產(chǎn)氧量這三方面需求。缺氧癥狀很重要的一個(gè)特點(diǎn)就是時(shí)間和地點(diǎn)的不確定性。通常，人在運(yùn)動(dòng)時(shí)發(fā)生缺氧的概率遠(yuǎn)高于平靜時(shí)，在室外發(fā)生缺氧的概率遠(yuǎn)高于室內(nèi)，因此需要一款可以隨身攜帶能夠應(yīng)對(duì)突發(fā)性缺氧癥狀的制氧裝置。為滿足隨身攜帶的需求，制氧裝置必須實(shí)現(xiàn)以下特點(diǎn)：體積小，重量輕，操作簡(jiǎn)單，使用環(huán)境要求低，安全系數(shù)高。目前最有前景的解決方案是化學(xué)法制氧，即在一定條件下，將儲(chǔ)存在固體物質(zhì)中的氧元素以氧氣的形式釋放出來(lái)。美國(guó)專(zhuān)利US8,147,760B1介紹了一種溶劑釋放型制氧裝置，其溶劑封裝在薄壁部件中。裝置未觸發(fā)時(shí)，溶劑和制氧底物隔離，觸發(fā)時(shí)溶劑釋放，制氧底物與溶劑和溶劑中的催化劑接觸，產(chǎn)生氧氣。專(zhuān)利加入了相轉(zhuǎn)變物質(zhì)，轉(zhuǎn)變溫度在30-50攝氏度，利用物質(zhì)相轉(zhuǎn)變吸熱的特點(diǎn)，控制體系溫度，防止制氧底物分解放熱，使體系過(guò)熱失控。雖然專(zhuān)利中的裝置將溶劑封閉，可靠性相比之前的開(kāi)放式袋裝或盒裝溶劑的制氧裝置有很大提高，但是便攜性仍然難以實(shí)現(xiàn)。本專(zhuān)利技術(shù)針對(duì)上述現(xiàn)有產(chǎn)品和技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)和完善，利用物質(zhì)獨(dú)有性質(zhì)，減少了制氧裝置所需溶劑量，并避免引入額外的相轉(zhuǎn)變物質(zhì)控制體系溫度，在此基礎(chǔ)上優(yōu)化裝置結(jié)構(gòu)，使制氧裝置的成本大大降低，便攜性和可靠性得到提升。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
：本專(zhuān)利技術(shù)旨在提供一種便攜式化學(xué)制氧裝置。具有體積小，重量輕，隨時(shí)可用，安全可靠的特點(diǎn)。裝置內(nèi)包含溶劑少，并無(wú)需額外吸熱物質(zhì)控制溫度。本專(zhuān)利技術(shù)是通過(guò)下述方案實(shí)現(xiàn)的：本專(zhuān)利技術(shù)采用過(guò)氧化尿素作為制氧底物。過(guò)氧化尿素又稱(chēng)過(guò)碳酰胺，過(guò)氧化氫尿素，過(guò)氧化碳酰胺，是尿素和過(guò)氧化氫形成的加合物，無(wú)毒無(wú)氣味，理論活性氧含量17.0％，易溶于水，其水溶液具有尿素和過(guò)氧化氫的性質(zhì)，25攝氏度時(shí)水中的溶解度為900g/L。其水溶液接觸催化劑，如二氧化錳，會(huì)發(fā)生過(guò)氧化氫的分解反應(yīng)，生成水和氧氣，同時(shí)產(chǎn)生熱量。反應(yīng)式為：CO(NH2)2·H2O2→CO(NH2)2+H2O22Mn2++H2O2→2Mn3++2OH-2Mn3++H2O2+2OH-→2Mn2++O2↑+2H2O目前的化學(xué)制氧裝置，通常采用過(guò)氧化碳酸鈉為制氧底物，在使用前需要大量的水，原因主要為：1.過(guò)氧化碳酸鈉本身在水中溶解度低，25攝氏度約為15g/L，在裝置中基本上以固體顆粒的形態(tài)存在。反應(yīng)產(chǎn)物為碳酸鈉，其在25攝氏度時(shí)水中溶解度僅為29.4g/L，析出的晶體為十水合碳酸鈉，吸收大量溶劑。如果水作為溶劑在裝置中加入過(guò)少，十水合碳酸鈉就會(huì)大量生成，附著在未反應(yīng)的過(guò)氧化碳酸鈉顆粒的表面，使制氧過(guò)程停止。為使反應(yīng)充分進(jìn)行，必須用大量的水溶解碳酸鈉。2.過(guò)氧化氫分解本身會(huì)釋放大量的熱，過(guò)氧化碳酸鈉本身在水中溶解時(shí)熱效應(yīng)不明顯。隨反應(yīng)進(jìn)行裝置累積的熱會(huì)使水溫升高，甚至沸騰。必須加入大量的水控制裝置溫度。大量的水作為制氧過(guò)程的溶劑，使裝置體積和重量變大，液態(tài)水在攜帶過(guò)程中也相對(duì)不便，使制氧裝置難以隨身攜帶，使用也較為不便。過(guò)氧化尿素作為制氧底物相比目前常用的過(guò)氧化碳酸鈉，具有溶解快，含氧量高的優(yōu)點(diǎn)，是非常理想的材料。更為重要的是，過(guò)氧化尿素解決了過(guò)氧化碳酸鈉的上述兩大缺點(diǎn)。過(guò)氧化尿素的反應(yīng)產(chǎn)物為尿素，尿素在水中的溶解度高達(dá)25攝氏度1167g/L，在不析出尿素晶體的條件下可以大大減少溶劑的量。同時(shí)，過(guò)氧化尿素的溶解是吸熱過(guò)程，在合理的反應(yīng)條件下，可以有效抵消過(guò)氧化氫的反應(yīng)熱，控制裝置溫度，減少了對(duì)溶劑熱容量的依賴。通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)，優(yōu)化體系配比得到溶劑與過(guò)氧化尿素最佳質(zhì)量比為1∶2.0-1∶3.0，在此配比下溶劑占裝置整體的體積和質(zhì)量比均小于30％。所述過(guò)氧化尿素的具體形態(tài)為過(guò)氧化尿素的濕潤(rùn)晶體，表面帶有一定量的高濃度過(guò)氧化氫溶液。此法一方面大幅提高制氧底物中的有效氧含量，可提高至大于20％，另一方面可以加快制氧底物的溶解速度，接觸溶劑后迅速形成高濃度溶液，實(shí)現(xiàn)快速制氧。過(guò)氧化氫溶液中含有包覆劑和穩(wěn)定劑，可以防止游離過(guò)氧化氫分解過(guò)量。所述過(guò)氧化尿素裝填時(shí)為模壓成型，增加制氧底物物理穩(wěn)定性并在堆積時(shí)生成液體和氣體的通道。其形狀包含但不限于球體，圓柱體，整體成型蜂窩狀。球體直徑5mm-15mm；圓柱體直徑5mm-10mm，高3mm-20mm；蜂窩孔徑8mm-20mm。所述溶劑為水和乙二醇的混合物。乙二醇含量為5％-20％v/v。乙二醇可以有效防止裝置溶劑在低溫環(huán)境中固化，失去功能。所述催化劑為二氧化錳，負(fù)載于載體球上，顆粒直徑1-5mm，負(fù)載量1％-10％。負(fù)載后的催化劑可沉降于裝置底部。采用此法的原因是裝置為實(shí)現(xiàn)便攜性，溶劑量小，在制氧過(guò)程中，體系內(nèi)液相為過(guò)氧化尿素的高濃度溶液，液體氧化性較大。若催化劑為粉末或者密度低，在表面產(chǎn)生大量氣體的條件下，會(huì)漂浮于液相上層，形成類(lèi)似泡沫的結(jié)構(gòu)。此結(jié)構(gòu)中含有大量微小氣泡，在氣泡達(dá)到液相表層并破裂后，因表面張力和液體性質(zhì)會(huì)產(chǎn)生飛沫。飛沫中含有未分解的過(guò)氧化尿素，如果連同氧氣一起吸入人體，會(huì)對(duì)人體造成傷害。同時(shí)催化劑浮于液相表層也會(huì)降低液相的對(duì)流作用，使體系局部過(guò)熱，加劇過(guò)氧化尿素的分解和飛沫的產(chǎn)生。若催化劑沉于裝置底部，在氣體以微小氣泡向液相上層運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，會(huì)互相碰撞形成較大的氣泡。大氣泡在液相表面破裂后因曲率半徑遠(yuǎn)大于泡沫中的微型氣泡，表面張力低，產(chǎn)生的飛沫極少。同時(shí)，氣泡向上運(yùn)動(dòng)，增加液相對(duì)流，使體系溫度分布均勻。本專(zhuān)利技術(shù)根據(jù)過(guò)氧化尿素分解制氧的流程，設(shè)計(jì)優(yōu)化了反應(yīng)裝置。具體結(jié)構(gòu)見(jiàn)附圖1和附圖2。包括由瓶體1和瓶蓋4組成的裝置外殼，內(nèi)部由中間層2分隔為上部的溶劑倉(cāng)D和下部的底物倉(cāng)E，溶劑倉(cāng)D內(nèi)有橡膠膜7，膜內(nèi)充裝溶劑G和催化劑，底物倉(cāng)E內(nèi)裝填模壓成型制氧底物，中間層的孔道A連通上下倉(cāng)體，并有錐形孔B與瓶蓋4上的楔形插管C組成氧氣通道F輸出氧氣，溶劑倉(cāng)D外部附有擊針按鍵5和空氣濾棉6，底物倉(cāng)E內(nèi)部附有重力閥3，底物倉(cāng)E上部與瓶蓋4密封結(jié)合。受化學(xué)制氧原理所限，裝置必須包含液體溶劑。為了使液體在裝置中盡量穩(wěn)定，采用了柔性橡膠膜密封和剛性外壁保護(hù)固定的結(jié)構(gòu)。事實(shí)上液體在剛性受限空間中完全充裝后，物理狀態(tài)非常穩(wěn)本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種制氧裝置，其特征在于，內(nèi)部由中間層(2)分隔為上部的溶劑倉(cāng)(D)和下部的底物倉(cāng)(E)，溶劑倉(cāng)(D)內(nèi)有橡膠膜(7)，膜內(nèi)充裝溶劑(G)和催化劑，底物倉(cāng)(E)內(nèi)裝填模壓成型制氧底物(H)，中間層的孔道(A)連通上下倉(cāng)體，并有錐形孔(B)與瓶蓋(4)上的楔形插管(C)組成氣體通道(F)輸出氧氣，溶劑倉(cāng)(D)外部附有擊針按鍵(5)和空氣濾棉(6)，底物倉(cāng)(E)內(nèi)部附有重力閥(3)，底物倉(cāng)(E)上部與瓶蓋(4)密封結(jié)合，裝置無(wú)需吸熱物質(zhì)，所用溶劑與制氧底物的質(zhì)量比為1：2.0?1：3.0，溶劑量占裝置整體的體積和重量小于30％，實(shí)現(xiàn)便攜的特點(diǎn)，并增加可靠性。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種制氧裝置，其特征在于，內(nèi)部由中間層(2)分隔為上部的溶劑倉(cāng)(D)和下部的底物倉(cāng)(E)，溶劑倉(cāng)(D)內(nèi)有橡膠膜(7)，膜內(nèi)充裝溶劑(G)和催化劑，底物倉(cāng)(E)內(nèi)裝填模壓成型制氧底物，中間層的孔道(A)連通上下倉(cāng)體，并有錐形孔(B)與瓶蓋(4)上的楔形插管(C)組成氧氣通道(F)輸出氧氣，溶劑倉(cāng)(D)外部附有擊針按鍵(5)和空氣濾棉(6)，底物倉(cāng)(E)內(nèi)部附有重力閥(3)，底物倉(cāng)(E)上部與瓶蓋(4)密封結(jié)合，裝置無(wú)需吸熱物質(zhì)，所用溶劑與制氧底物的質(zhì)量比為1∶2.0-1∶3.0，溶劑量占裝置整體的體積和重量小于30％，實(shí)現(xiàn)便攜的特點(diǎn)，并增加可靠性。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所用溶劑為水和乙二醇的混合物，乙二醇含量為5％-20％v/v。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所用制氧底物為過(guò)氧化尿素，形態(tài)為濕潤(rùn)晶體，帶有一定量的游離過(guò)氧化氫水溶液...

【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張文昊，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：張文昊，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：北京;11