專利名稱：小型供氧裝置及其制氧方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于將介質(zhì)輸入人體內(nèi)的吸入器械領(lǐng)域，按國際專利分類表應(yīng)為A61M15/08。
氧氣是維持生命的第一需要。日常保健、環(huán)境性缺氧、病理性缺氧、應(yīng)急搶救都需要有供氧裝置。但現(xiàn)有的小型供氧裝置，例如濃縮氧氣罐、橡膠氧氣袋、氧氣艙以及《氧立得》等，都存在一些共同的缺點。例如(1)不能連續(xù)供氧，有的產(chǎn)品供氧時間僅有35分鐘;(2)氧氣流速度不可控，快慢不一，滿足不了各種類型的使用者的不同需求;(3)不能瞬時產(chǎn)氧，反應(yīng)慢，反應(yīng)不完全，氧氣產(chǎn)生的時間長，不能應(yīng)急;又不能瞬時停止氧氣供應(yīng)，不需要氧氣時，可能還沒有反應(yīng)結(jié)束，造成浪費;(4)反應(yīng)殘渣有害、有毒、不易處理;(5)操作不方便;(6)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不易制作，成本高;等等。
產(chǎn)生上述缺點的根本原因是，這些現(xiàn)有的制氧方法和裝置都利用了固體-固體、液體-固體的非均相反應(yīng)體系的固體表面的分子間反應(yīng)，因而反應(yīng)時間長、瞬時性差、幾個小時反應(yīng)不完全，反應(yīng)的徹底性僅為50%左右，而且固體反應(yīng)剩余物不易去除不易處理。
為此本發(fā)明的第一個目的是提供一種瞬時、連續(xù)、氧流速可控的小型供氧裝置;
本發(fā)明的第二個目的是提供一種利用本發(fā)明的供氧裝置連續(xù)產(chǎn)生可控流速的氧氣的方法。
為此，本發(fā)明的小型供氧裝置包括具有催化劑入口以充入液體催化劑并具有排放反應(yīng)后廢液的廢液排出口的反應(yīng)倉、具有液體制氧劑入口以充入液體制氧劑，并通過出液口和反應(yīng)倉相通的貯液倉、以及通過氧氣入口和反應(yīng)倉相通并且通過加濕氧氣出口引出加濕氧氣的加濕倉，其改進(jìn)在于a.催化劑為含有Fecl3及Cucl2·2H2O的液體催化劑;
b.制氧劑為過氧化氫(H2O2)液體制氧劑;
c.在貯液倉中，設(shè)置調(diào)節(jié)制氧劑排入反應(yīng)倉中排出量的控制裝置;
d.在貯液倉中還設(shè)置一個自動加壓裝置;
e.在加濕倉中設(shè)置一個一端和氧氣入口相通、另一端側(cè)壁上帶有通孔以逸出氧氣的彎管加濕裝置，并在加濕倉中注入水。
按本發(fā)明的供氧裝置的最佳實施例a.所有倉均由ABS無毒無害的有機塑料制成;
b.貯液倉底部為倒立的錐體形狀，錐頂?shù)拈_口即為出液口，控制裝置包括一個控制旋鈕和一個控制桿，桿下端為與貯液倉底錐形吻合的錐體形狀，旋轉(zhuǎn)固定在桿上端的控制旋鈕，即改變了兩個錐體之間的間隙;
c.控制桿為中空筒狀體，桿下部設(shè)置通孔，桿上端形成液體制氧劑進(jìn)液口;
d.自動加壓裝置為豎直設(shè)在貯液倉底部并和反應(yīng)倉相通的管狀體，管狀體上端高出制氧劑的液面。
按本發(fā)明的制氧方法，其改進(jìn)在于包括如下步驟a.通過液體制氧劑進(jìn)液口，將液體制氧劑過氧化氫(H2O2)注入一個貯液倉內(nèi);
b.通過液體催化劑進(jìn)液口，將含有FeCl3和CuCl2·2H2O的液體催化劑注入與貯液倉連通的一個反應(yīng)倉;
c.通過連通貯液倉和反應(yīng)倉的出液口，使過氧化氫液體制氧劑流入反應(yīng)倉內(nèi)，并在反應(yīng)倉內(nèi)實現(xiàn)下述常溫常壓的化學(xué)反應(yīng)
生成氧氣和水;
d.通過和反應(yīng)倉連通的氧氣入口，使氧氣進(jìn)入加濕倉，并用加濕倉中的水加濕;
e.從加濕倉的加濕氧氣出口引出加濕氧氣并提供給使用者。
按本發(fā)明的制氧方法的最佳實施例
a.還包括給制氧劑自動加壓的步驟;
b.還包括控制氧劑注入反應(yīng)倉的數(shù)量的步驟;
c.還包括排出反應(yīng)后廢液的步驟。
下面參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的裝置和方法的實施例。
圖1是本發(fā)明的唯一的一個附圖。圖1表示本發(fā)明供氧裝置的總體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖1為本發(fā)明的供氧裝置的總體結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示的供氧裝置包括反應(yīng)倉1、以及在反應(yīng)倉1上方并排設(shè)置的并且相互隔開的貯液倉2和加濕倉3。
貯液倉2用于盛裝液體制氧劑20并用于控制制氧劑20的排放量;
反應(yīng)倉1用于盛裝液體催化劑22，并用作產(chǎn)生氧氣的化學(xué)反應(yīng)的場所;
加濕倉3用于對反應(yīng)倉1產(chǎn)生的氧氣加濕，并且用于將加濕過的氧氣通過輸氣膠管4、鼻塞5輸送給使用者。
本發(fā)明的供氧裝置中使用的液體制氧劑是過氧化氫(H2O2);
本發(fā)明的供氧裝置中使用的液體催化劑是含有FeCl3和CuCl2·2H2O液體催化劑;
其化學(xué)反應(yīng)式為
為了實現(xiàn)上述過程，設(shè)置在反應(yīng)倉1上方的貯液倉2被設(shè)計成有倒立圓錐形底部的筒狀體，并且在錐體頂端有出液口9和反應(yīng)倉1相通，從而使貯液倉2中的液體制氧劑能夠通過出液口9流入反應(yīng)倉1中。
為了控制液體制氧劑流入反應(yīng)倉1的數(shù)量的大小，并且為了能連續(xù)增添制氧劑，在貯液倉2上壁中央并且垂直于貯液倉2上壁設(shè)置一個中空的控制桿26。控制桿26的下端8也呈錐體形狀，并和倉2的錐形底部相吻合。上、下移動桿26，即改變了兩個錐體之間的間隙，從而即改變了自倉2至倉1的液體排放量，即改變了供氧量。桿26的上端帶有螺紋并伸出倉2上壁、通過橫向固定的控制旋鈕6就可以在倉2外控制供氧量。桿26和倉2的上壁之間進(jìn)行密封螺紋連接。為了能不斷補加制氧劑，桿26的上端開口自旋鈕5中間露出，即形成進(jìn)液口19，并且在桿26下部的中空側(cè)壁設(shè)置通孔7、7′。因此，補加的制氧劑即可自行液口19、穿過桿26的中空內(nèi)部、通過通孔7、7′進(jìn)入倉2內(nèi)。
在貯液倉2的底部還設(shè)置一個自動加壓裝置10。裝置10為直立的中空管狀體。其下端11固定在倉2底部并和倉1相通。其上端23高出倉2中的液面。隨著倉1中氧氣的產(chǎn)生，倉1中的氣壓增加，從而使倉2液體上方的壓力增加，迫使倉2中的液體不斷流入倉1內(nèi)。
貯液倉2可用無毒透明塑料制成。
反應(yīng)倉1中裝的是本發(fā)明供應(yīng)裝置的液體催化劑。催化劑的催化作用使落入倉1內(nèi)的制氧劑不斷產(chǎn)生氧氣，同時還要產(chǎn)生水?？捎迷O(shè)置在倉1側(cè)壁上的透明顯示管觀察到倉1內(nèi)液面的變化情況。當(dāng)液面過高時，就要排掉一部分。為了在必要時自倉1內(nèi)排出液體，在倉1的一個側(cè)壁上設(shè)一開口，并且可通過一個和該開口螺紋密封連接的放液旋鈕13的轉(zhuǎn)動打開廢液出口16放掉部分液體。例如可通過設(shè)在旋鈕13上的擋塊27在旋緊時擋住出口16，旋松時離開出口16來放液。還可利用旋鈕13的中間開口14為倉1注入液體催化劑。
位于反應(yīng)倉1上方并和貯液倉2并立的加濕倉1通過氧氣入口18和反應(yīng)倉1相通。彎管17的一端密封固定在入口18上，另一端固定在倉3的底部，且該端側(cè)壁設(shè)一小孔19。并且在倉3的下部注入水。這樣，在反應(yīng)倉1中產(chǎn)生的氧氣通過入口18進(jìn)入彎管17，并通過小孔19進(jìn)入倉3的水21中加濕，加濕后的氧氣通過倉3頂部的出氣口28進(jìn)入輸氣膠管4。
本供氧裝置的上述部件全都是用對人體無害的塑料制成，例如由ABS塑料制成。
通過以上的敘述可以概括出使用本發(fā)明的供氧裝置制造氧氣的方法，該方法包括如下步驟1.通過液體制氧劑進(jìn)液口，將過氧化氫(H2O2)注入貯液倉內(nèi);
2.通過液體催化劑進(jìn)液口，將含有FeCl3和CuCl2·2H2O的液體催化劑注入與貯液倉連通的反應(yīng)倉內(nèi);
3.通過連通貯液倉和反應(yīng)倉的出液口，使過氧化氫(H2O2)制氧劑流入反應(yīng)倉內(nèi)，并至反應(yīng)倉內(nèi)實現(xiàn)下述常溫常壓下的化學(xué)反應(yīng)
反應(yīng)的結(jié)果生成氧氣和水;
4.通過和反應(yīng)倉連通的氧氣入口，使產(chǎn)生的氧氣進(jìn)入加濕倉并用加濕倉中的水加濕;
5.從加濕倉的加濕氧氣出口引出加濕氧氣并提供給使用者。
為了使貯液倉中的液體制氧劑不斷流入反應(yīng)倉內(nèi)，還要通過自動加壓裝置給液體制氧劑加壓;
為了控制流入反應(yīng)倉中的液體制氧劑的排出量，還要通過貯液倉中的控制旋鈕和控制桿調(diào)節(jié)供給反應(yīng)倉的液體制氧劑的供給量;
此外，該方法還可以包括通過設(shè)置在反應(yīng)倉底部的廢液排出口排放反應(yīng)后廢液這一步驟。
在本發(fā)明的制氧裝置和制氧方法中使用的過氧化氫制氧劑和含有FeCl3和CuCl2·2H2O的催化劑的制氧反應(yīng)體系為液體-液體的均相反應(yīng)體系，和傳統(tǒng)的固體-固體、液體-固體的非均相反應(yīng)體系完全不同。在該均相反應(yīng)體系中，液體間的反應(yīng)為離子間反應(yīng)。因此反應(yīng)的瞬時性、反應(yīng)的速度及反應(yīng)的徹底性必然大大提高。通過實驗可知，3秒鐘即可產(chǎn)生氧氣，反應(yīng)速度最高可達(dá)5升/分鐘以上的氧流量，反應(yīng)徹底性可達(dá)98.5%以上。
本發(fā)明中使用的含有FeCl3和CuCl2·2H2O的催化劑有許多優(yōu)點。例如靈敏度高，即使含量在0.1%以下也能滿足催化反應(yīng)的需要，也不會影響反應(yīng)速度。因此20毫升的催化劑就可以使用幾十小時以上;這種催化劑沒有失效期，穩(wěn)定性高，不受外界條件的影響，便于常溫儲存、便于運輸;此外還有易于制造、易于使用的優(yōu)點。
通過前述的化學(xué)反應(yīng)式可以看出，本發(fā)明的供氧裝置和方法無固體反應(yīng)殘渣，免除了現(xiàn)有制氧技術(shù)中殘渣處理方面的一系列麻煩;該反應(yīng)的反應(yīng)剩余產(chǎn)物只有水，無任何腐蝕性。
按本發(fā)明的裝置和方法產(chǎn)生的氧氣供給是連續(xù)的，可達(dá)到不間斷連續(xù)供氧。只要在需要時通過制氧劑進(jìn)液口將液體制氧劑注入貯液倉并通過控制旋鈕控制進(jìn)入反應(yīng)倉的加入量即可從加濕倉出口連續(xù)得到氧氣供應(yīng)。隨著反應(yīng)的不斷進(jìn)行，反應(yīng)倉內(nèi)液體體積增多。當(dāng)通過顯示管觀察到液體增多到一定程度時，通過旋轉(zhuǎn)廢液排放旋鈕放掉部分廢液，即可使反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行。本裝置連續(xù)供氧時間可為50-150分鐘以上。
按本發(fā)明的供應(yīng)裝置和方法，其氧流速度是可控的，其控制范圍為0.20-3升/分鐘。旋轉(zhuǎn)設(shè)在貯液倉上端的控制旋鈕，帶動控制桿轉(zhuǎn)動，改變兩個錐體間的間隙，即改變了加入反應(yīng)倉的制氧劑數(shù)量，從而控制了制氧速度。
本發(fā)明的供氧裝置和方法是絕對安全的。其一個原因在于反應(yīng)的產(chǎn)物只有水和氧氣。氧氣輸出后只剩下水，當(dāng)然水是沒有任何副作用的。另一個原因是裝置的部件都是由無毒無害的ABS有機塑料制成，其耐壓可達(dá)540mmHg，而氧氣的正常反應(yīng)壓力約為20-50mmHg，因此絕對不會出現(xiàn)機體爆炸等問題。
經(jīng)測定，本裝置產(chǎn)生的氧氣的質(zhì)量高，完全符合“中華人民共和國藥典”(九○年版二部)的有關(guān)規(guī)定氧含量為99.60%以上(藥典規(guī)定為99.0%)，其它諸如酸堿度、一氧化碳、鹵素等項規(guī)定亦完全合格。
權(quán)利要求
1.一種小型供氧裝置，包括具有催化劑進(jìn)液口以充入催化劑并具有排放反應(yīng)后廢液廢液排出口的反應(yīng)倉、具有液體制氧劑進(jìn)液口以充入液體制氧劑并通過出液口和所說反應(yīng)倉相通的貯液倉、以及通過氧氣入口和所說反應(yīng)倉相通并且通過氧氣出口引出加濕氧氣的加濕倉，其特征在于a.所說催化劑為含有FeCl3和CuCl2·2H2O的液體催化劑；b.所說制氧劑為過氧化氫(H2O2)液體制氧劑；c.在所說貯液倉中，設(shè)置調(diào)節(jié)所說制氧劑排入所說反應(yīng)倉中的排出量的控制裝置；d.在所說貯液倉中還設(shè)置一個自動加壓裝置；e.在所說加濕倉中設(shè)置一個一端和所說氧氣入口相通、另一端側(cè)壁上帶有通孔以逸出氧氣的彎管加濕裝置，并在所說的加濕倉中注入水。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所說的反應(yīng)倉、貯液倉和加濕倉都由ABS無毒有機塑料制成。
3.如權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于其中所說的貯液倉的底部為倒立的錐體形狀，錐頂?shù)目准礊樗f的出液口中，并且所說的控制裝置包括一個控制旋鈕和一個控制桿，所說控制桿下端呈與貯液倉錐形底部吻合的錐體形狀，通過旋轉(zhuǎn)固定在所說桿上端的控制旋鈕，即改變了所說兩個錐體之間的間隙。
4.一種如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于所說控制桿為中空筒狀體，并在桿下部設(shè)置通孔，所說的中空桿的上端即為所說液體制氧劑進(jìn)液口。
5.一種如權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于其中所說的自動加壓裝置為豎直設(shè)在所說貯液倉底部并和所說反應(yīng)倉相通的管狀體，所說管狀體的上端高出所說制氧劑的液面。
6.一種使用如權(quán)利要求1所述的小型供氧裝置制造氧氣的方法，其特征在于依次包括如下步驟a.通過液體制氧劑進(jìn)液口，將液體制氧劑過氧化氫(H2O2)注入一個貯液倉內(nèi);b.通過液體催化劑進(jìn)液口將含有FeCl3和CuCl2·H2O的液體催化劑注入與所說貯液倉連通的一個反應(yīng)倉內(nèi);c.通過連通所說貯液倉和所說反應(yīng)倉的一個出液口，使所說過氧化氫液體制氧劑注入所說的反應(yīng)倉內(nèi)，并在所說反應(yīng)倉內(nèi)實現(xiàn)下述常溫常壓下的化學(xué)反應(yīng)2H2O2(催化劑)/() 2H2O+O2↑，反應(yīng)的結(jié)果生成氧氣和水;d.通過和所說反應(yīng)倉連通的氧氣入口，使反應(yīng)產(chǎn)生的氧氣進(jìn)入一個加濕倉內(nèi)并用所說加濕倉中的水加濕;e.從所說的加濕倉的加濕氧氣出口引出加濕氧氣并提供給使用者。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于注入制氧劑至所說反應(yīng)倉的步驟中還包括給所說制氧劑自動加壓的步驟。
8.如權(quán)利要求6或7所述的方法，其特征在于注入制氧劑至所說反應(yīng)倉的步驟中還包括控制注入量的步驟。
9.如權(quán)利要求6或7所述的方法，其特征在于該方法還包括下述步驟通過設(shè)置在所說反應(yīng)倉底部的廢液排出口排出反應(yīng)后的廢液。
全文摘要
一種小型供氧裝置及其制氧方法，屬于將介質(zhì)輸入人體內(nèi)的醫(yī)療器械領(lǐng)域。該供氧裝置包括注入過氧化氫液體制氧劑的貯液倉、與貯液倉相通并注入含有FeCl
文檔編號A61M16/10GK1086146SQ9211130
公開日1994年5月4日 申請日期1992年10月24日 優(yōu)先權(quán)日1992年10月24日
發(fā)明者張玉山 申請人:高永光