CN112938903A - 一种用于手术室、icu的制氧供气装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于医用气体工程技术领域，具体为一种用于手术室、ICU的制氧供气装置及方法。本发明制氧供气装置包括：顺序串联连接的至少两组分离器；前级是变压吸附干燥净化分离器，后级是沸石膜分离器；至少一个氧气缓冲罐，用以接收来自沸石膜分离器输出的氧气，出口端设有流量控制阀以及自动调节阀，用于控制输出的富氧；控制组件以及相关控制阀门和连接管路；以及接收医院提供的压缩空气的接口、医用氧源接口以及氧气输出至外用呼吸机等的接口。本发明可以制取纯度≧99.5%的医用氧；无动力设备，并且直接引入前端氧源作为应急供氧，故障安全策略导向齐全，可靠性极高；装置操作简单，即开即用；维护方便。

Description

一种用于手术室、ICU的制氧供气装置及方法

技术领域

本发明属于医用气体工程技术领域，具体涉及一种用于手术室、ICU的制氧供气装置及方法。

背景技术

临床医疗需要医用氧，按国家标准《GB8982-2009医用及航空呼吸用氧》的强制条款规定，“医用氧”，其氧气纯度应≧99.5%。此外，《中国药典（2015版）》也明确规定了“氧”（医用氧），其氧气纯度应≧99.5%；同时，还详细规定了其杂质要求，在临床应用中，氧气是按药品进行管理的，不是什么氧气都可以用于ICU、手术室等临床救治。

工业氧，其纯度可以达到99.5%，但并不能用于临床救治的原因是“纯度是满足了，但99.5%之外，剩下的0.5%是什么”，显然，如果0.5%有害，则将降低救治率。

此外，我们国家制造链都是标准牵引的，国标、药典都规范了氧气的纯度，呼吸机、麻醉机混风配气的基准都是99.5%，如果纯度不达标，显然将引起呼吸机、麻醉机等临床救治的医疗器械误操作、报警，导致混乱，严重的，可能延误病患救治。

此外，有一些病患必须采用纯度达标的“医用氧”进行救治，典型的，如煤气中毒等，还包括危重手术、麻醉等用氧，三甲医院规范操作都是采用合法合规的“医用氧”。

目前，我国大部分医院仍然采用购买合法合规的“医用氧”满足临床救治需求，典型的，如购买医用液氧、瓶氧，运输至医院使用，但因为运输不便可能存在断供。液氧、高压瓶氧在运输、存储、操作使用等环节，因为其介质特性、压力，存在较大的安全隐患。

此外，有一些规模较小的医院，因为液氧、瓶氧补给不便，采用“医用分子筛制氧”现场制氧，现场制气，即开即用，安全性好，成本低廉，但因为只能制取93%左右的氧气纯度，也称为“富氧空气”或者叫“93氧”，可满足一般恢复性治疗的氧气需求，从一定程度上解决了安全性等问题，缓解了供氧矛盾，但因为纯度不达国标、药典要求，不能为手术室、ICU提供合规的“医用氧”而受到一定的限制。

因此，为众多医院临床救治的手术室、ICU提供纯度达标的“医用氧”方面，亟需有效的解决方案。

发明内容

鉴于以上情况，本发明的目的在于提供一种结构简单、体积小、噪音低、可靠性高的用于手术室、ICU的制供氧装置及方法。

本发明提供的用于手术室、ICU的制供氧装置及方法，结合医院压缩空气源（如为手术器械提供气源、已经采用了医用分子筛制氧设备配套了压缩空气源等），将变压吸附净化技术与沸石膜分离技术耦合，直接自压缩空气中提取纯度≧99.5%的“医用氧”，从而有效解决医院目前的供氧问题。

本发明提供的用于手术室、ICU的制氧供气装置，其结构参见图1、图2、图3所示，包括：

（1）至少一个压缩空气入口B，用以自B点接收医院提供的一定压力的压缩空气；还包括空气预处理装置（附图未示出），用于对原料空气的预处理，包括去除空气中杂质、水分等，此外还包括必要的压缩空气输送软管路；

（2）至少一个医院原有的医用氧源接入口A，用以自A点接收医院提供的氧气，以及必要的输送软管，将医院原有的医用氧通过管路送到氧气输出口C，构成管路A--C；

（3）至少一个氧气输出口C，用以将本装置产生的氧气通过管路与管路A—C交联后送入氧气输出口C，记该交联点为Y；氧气输出口C接入终端用气设备，如呼吸机、麻醉机，还包括自本发明装置至终端用气设备之间氧气输送所需的供气软管；

（4）至少一套医用膜分离制氧设备及供气回路B-Y，自B点接收医院提供的一定压力的压缩空气后，产生氧气汇入Y点，参见图1所示，它包括：

1）顺序串联连接的至少两组及以上的分离器，（例如101A、M01A串联连接，101B、M01B串联连接），其中，前级（如101A、101B）是如公知技术的变压吸附干燥净化分离器，内部装有如活性氧化铝、13X等可以吸附水分、二氧化碳、总烃等的分子筛的一种或多种组合；后级（如M01A、M01B）是沸石膜分离器，内部安装有沸石膜分离材料，沸石膜分离器有三个接口：原料气侧进口、滞留气侧接口、渗透气侧接口；自滞留侧祛除氮气、氩气，自渗透侧产生氧气；此外，顺序串联连接系指前述变压吸附干燥净化分离器的产物端与沸石膜分离器的原料气端相连通；空气经过变压吸附干燥净化分离器处理，去除水分、二氧化碳、总烃等，可以保护后续沸石膜分离器不受压缩空气中含有的水分、二氧化碳污染；

2）顺序串联连接的至少两组及以上的变压吸附干燥净化分离器（如101A、101B）的进气端（原料气端）设有可分别将压缩空气引入的自动切换阀门与必要的管线，以及可分别将分离器内存留的气体排向大气的切换阀门与必要的管线；优选的，还包括在所述切换阀之后对大气排放前设置消音器以及必要的连接管线，以减少噪声；

3）顺序串联连接的至少两组及以上的沸石膜分离器（如M01A、M01B）的滞留气侧还设有可将两者连通的必要管线和调节阀门（如JV01），调节阀门用以限制流量；

4）顺序串联连接的至少两组及以上的沸石膜分离器（如M01A、M01B）的渗透气侧设有可分别将沸石膜分离器产生的氧气送至氧气缓冲罐（如PV101）的必要管线，以及在每个沸石膜分离器（如M01A、M01B）的渗透气出口设有逆止阀（单向阀）以防止送出的氧气倒流；

5）至少一个氧气缓冲罐（如PV101），缓冲罐的入口端用以接收来自沸石膜分离器渗透侧排出的氧气，出口端设有流量控制阀（如JV02）以及自动调节阀，该自动调节阀可自动控制输出的富氧，其流量输出范围可自0～100%；

（5）至少一个由B-Y与A-Y并联的供气回路及必要的阀门、管线，用以自A点接收医院提供的氧源汇入Y点，并且A-Y之间设有自动切换阀门作为应急供气，满足当自B-Y的供气回路失效时，可以直接切换至采用医院原来使用氧源作为应急备份气源，该应急备份气源优选满足要求的医用氧，但不排除医院按医嘱使用富氧空气；

（6）一套控制组件，用以对回路上的阀件进行必要的操作控制以实现安全供气，还包括但不限于含有检测分析仪器、报警器等组件。

与现有技术不同：

本方法以压吸附干燥净化分离技术耦合沸石膜分离工艺过程直接自空气中获得纯度99.5%以上的氧气，可全面满足医用氧技术指标的氧气纯度以及杂质气体含量的要求。

并且，本发明的耦合分离工艺不仅可在医院压缩空气源清洁度不高的情况下保护后级沸石膜分离器，满足其长期耐久使用，还可以确保医用氧技术指标的杂质气体含量，而且，因为耦合分离工艺，再生气来自沸石膜分离器的废气，提高了系统整体回收率。

并且，本发明采用的沸石膜分离器用以祛除来自吸附干燥净化分离器床层除去了水分、二氧化碳、总烃等的压缩空气中的氮气、氩气，进行的是氧/氮、氧/氩分离，可直接获得纯度99.5%以上的医用氧，而非采用多级变压吸附，也不是采用公知的有机膜分离器，更不是采用多级有机膜分离过程来获得高纯度氧气。

并且，本发明采用的耦合分离体系的重要特征是将沸石膜分离过程的废气的至少一部分回流到前级吸附干燥净化分离器床层作为再生阶段的清洗气。

并且，本发明采用的沸石膜分离器在提取并产出氧气之后设有单向阀，无需后续产品氧气进行再生、清洗或再增压过程。

并且，本发明采用与医院应急备份等氧源互为备份的供气回路，在核心分离（制氧）过程故障、流量不足等失效情况下，将直接切换到应急备份气源，具有极高的可靠性，而且显然，因为大部分时间采用现场制氧，降低了应急备份气源的消耗，而通常，该应急备份气源是需要远程运输到医院使用的，降低了医院后勤保障的要求。

本发明的优越性为：

1、氧纯度高，合标合规：可以制取纯度≧99.5%的医用氧；

2、一机多用：既可制取纯度≧99.5%的医用氧，也可制取更高产量、纯度≧90%的富氧空气；

3、高可靠性：采用膜分离技术制氧，形同“过滤”，无动力设备；此外，因引入医院前端富氧空气，在设备故障或制取的氧气不足以满足终端用氧需求时，直接引入前端氧源作为应急供氧，故障安全策略导向齐全，可靠性极高；

4、操作简单：一键启动，即开即用；

5、基本免维护：因为本产品无需配套动力设备，而分离器具有10年以上超长的使用寿命，因此，系统基本免维护。

附图说明

图1 为本发明的一种用于手术室、ICU的制氧供气装置结构及流程示意图。

图2为采用本发明用于手术室、ICU的医用膜分离制氧机的外部连接示意图。

图3为采用本发明的一种用于手术室、ICU的医用膜分离制氧机的外观示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步介绍本发明。

图1本发明的一种用于手术室、ICU的制氧供气装置流程示意图，图2是采用本发明的一种用于手术室、ICU的医用膜分离制氧机的外部连接示意图。

在本发明中所指说的一些名字释义如下：

吸附分离工艺的吸附剂，也称为分子筛，用以变压吸附干燥净化的分子筛如13X，活性氧化铝等，基于平衡吸附理论祛除水分、二氧化碳、总烃等杂质气体；

吸附塔，也可称为吸附器、吸附床、分离器，是指装填了至少一种比如上面所说的吸附剂的容器，吸附剂对混合气体中较易吸附的组分有较强的吸附能力；

吸附工艺的产品气，是指较难被吸附剂吸附的气体，如对氮吸附剂来说，氮气较容易被吸附，氧气、氩气则难以吸附；

吸附工艺的废气，是指相对产品气来说较容易被吸附剂吸附的气体，如氮气、水分等相对氧气来说较容易被氮吸附剂吸附；

所述变压吸附、吸附分离，PSA等词，本专业的技术人员会理解，这些方法所指不仅是PSA方法，还包括与之类似的方法，如真空变压吸附(Vacuum Swing Adsorption-VSA)或混合压力变压吸附(Mixed Pressure Swing Adsorption-MPSA)方法等等，要在更宽广的意义上理解，也就是说，对于周期性循环的吸附压力、一种较高的压力是相对于解吸步骤的更高的压力，可以包括大于或等于大气压力，而周期性循环的解吸压力，一种较低的压力是相对于吸附步骤的更低的压力，则包括小于或等于大气压力。

如附图1所示的沸石膜分离器M01A和分离器B，是一种3口沸石膜分离器，每个沸石膜分离器由1个原料气入口，1个滞留气出口， 1个渗透气出口组成，该沸石膜分离器具有氧气与氮气、氩气的分离功能，氧气较容易透过而氮气、氩气较难以通过。

众所周知，沸石材料一般系指硅铝酸盐分子筛，但沸石有时也泛指结晶分子筛，本说明书沸石泛指一般的分子筛，包括如硅铝酸盐、铝磷酸盐、磷酸镓和这些材料被金属取代后的变种，通常沸石材料往往被认为是分子筛材料，但实际上，通过控制他们的组成和制造，可使其结构含有许多具有特定尺寸的孔位或空腔，以使具有所需的最大尺寸的原子或分子被有效的过滤和/或被吸附进去，此外，沸石材料也可制成具有所需的电极化特性，极性分子或易被极化的原子或分子可被选择性的吸引于沸石材料上，因此，将尺寸选择性（这是因为沸石材料的孔和槽与分子尺寸相似而具有的）与对沸石材料的电特性的控制结合起来，就可对吸引于和吸附在沸石膜上的气体种类进行控制，也因此，沸石材料可作为一种具有对特定组分具有选择性的膜分离材料，使其结晶结构能使希望被分离气体的原子或者分子可被吸附在里面，并能通过材料而扩散，典型的，如采用容易被极化的沸石材料来制作膜，这种沸石材料的实例是菱沸石，因混合气体中的待分离组分之一被吸向被极化的沸石材料，如此，可提高相对组分开始时就被吸附到沸石膜材料上的速率，一旦待分离组分被吸入膜中，该沸石材料的孔通道尺寸大小仅能使如氧分子通过而氮、氩则不能由此扩散通过，由此通过使氧吸附到膜上去的速率大于气体混合物中的其它种气体（如氮气、氩气）的吸附速率的这种控制方法，可显著提高分离效率。

对沸石膜分离器，沸石膜可包括一如烧结金属或陶瓷的多孔的基材和一层在其上形成的沸石膜，其重要特征是，沸石膜基本无缺陷，使没有与沸石材料本身的孔的尺寸相似或更大的、贯穿膜的整个厚度的“针孔”或小空腔，如国际专利WO94/01209中描述的这种膜。

按原料气为氧、氮、氩混合组分来说，沸石膜分离器的滞留气富含氮气、氩气，也称为废气，而沸石膜分离器的渗透气则富含氧气，也称为产品气。

本发明中，除非明确标注，本发明提到的压力是表压。

本发明附图中，自动控制阀门如01A，02A，应急供气阀、自动调节阀等等，都是自动控制阀门，它们可根据预先设定的逻辑开启或关闭，当然，也可以是带有流量控制调节性能的自动控制阀门，这些阀门可以是气动控制的，也可以是电动、液压控制的自动阀；

DXV01A、DXV01B等代表逆止阀，可以是一切可限制流体单向流通的阀门；

JV01、 JV02等代表手动调节阀，可以是一切可限制流体流通量的阀门；

101A、101B是吸附塔，装填有吸附剂；

消音器，是降低流体排放噪声的设备，可以是一切可以降低流体排放噪声的消音器；PV101等代表缓冲罐;

M01A、M01B代表沸石膜分离器；

B点，是医院压缩空气接入点，用以接收医院提供的一定压力的压缩空气，优选包括空气预处理所需的装置（附图未示出），典型的，提供≧0.6MPa的压缩空气，以及必要的压缩空气输送软管，可自医院设备带、吊塔接口接入；

A点，是医院原有的医用氧源接入点，用以自A点接收医院提供的氧气，典型的，提供≧0.4MPa的氧源，方可满足后续呼吸机、麻醉机的使用要求，以及必要的输送软管，可自医院设备带、吊塔接口接入；

C点，是本发明装置的氧气输出口C，用以将本发明构建的装置产生的氧气接入终端用气设备，如呼吸机、麻醉机，典型的，需要满足≧0.4MPa的压力，还包括自本发明构建的装置至终端用气设备之间氧气输送所需的供气软管；

Y点，医院原有氧源与采用本发明构建的制氧系统制取的氧气的并联供气汇集点，汇集完成之后以管道输送至氧气输出口C送入出口C接入终端用气设备，如呼吸机、麻醉机，由B-Y与A-Y并联的供气回路及必要的阀门、管线，用以自A点接收医院提供的氧源汇入Y点，并且A-Y之间设有自动切换阀门作为应急供气（该自动切换阀也可以选择手动阀门），满足当自B-Y的供气回路失效时，可以直接切换至采用医院原来使用氧源作为应急备份气源，该应急备份气源优选满足要求的医用氧，但不排除医院按医嘱使用富氧空气，还包括自本发明构建的装置至终端用气设备之间氧气输送所需的供气软管以及减压供气设备（图中未示出）。

本发明提供的用于手术室、ICU的制氧供气装置，其典型的核心结构即B-Y的回路，包括：

包括：两个吸附塔，记为101A、101B，两个沸石膜分离器，记为M01A、M01B ，一个缓冲罐，记为PV101，吸附塔101A与沸石膜分离器M01A串联，吸附塔101B与沸石膜分离器M01B串联；医院医用压缩空气管路节点B与吸附塔101A和吸附塔101B的进气口之间分别设有自动控制阀门01A、01B；吸附塔101A和吸附塔101B的进气管路上、位于自动控制阀门01A、01B之后设有旁路，并连接至消音器，且在两个旁路上对应设置自动控制阀门02A、02B；吸附塔101A和吸附塔101B产物出气口分别与沸石膜分离器M01A、M01B的原料气侧接口连接，形成两个并列的干燥分离系统；两个沸石膜分离器M01A、M01B的渗透气侧接口经管路连接，且在连接管路上设置有调节阀JV01；两个沸石膜分离器M01A、M01B的滞留气侧接口对应设有逆止阀DXV01A、DXV01B ，两个逆止阀DXV01A、DXV01B 的出口管路连接后与缓冲罐PV101连接；缓冲罐PV101通过管路连接至交汇点Y，在该连接管路上依次设置有调节阀JV02和一自动调节阀。

自B点输入压力0.45～1.0MPa的压缩空气，通常，该压缩空气是进行了预处理的较为洁净的原料气；空气经压缩机压缩到后续分离所需的分离压力（后续分离系统压差按0.05～0.1MPa设计，终端供气压力按满足标准要求的≧0.4MPa设计）至少需要满足0.45～0.5MPa，但不排除压缩到更高的压力，如：0.45～2.0MPa；后经过滤器包括活性炭除油器或者过滤器、冷冻干燥机或吸附式干燥机等单独或者各种组合组成的预处理系统脱除压缩空气中夹带的水分、固体颗粒杂质以及油份后进入空气缓冲罐，如公知技术，这些对气体分离系统来说是非常必要的，其中，过滤器可以是多级的、组合式的，吸附式干燥机、冷冻干燥机可以是联合的，也可以单独采用，优选回收压缩空气压缩热能以再生所选吸附式干燥机水分的方法，优选吸附式干燥机选择能够选择性脱除空气中二氧化碳的吸附剂除去二氧化碳，其中，过滤的精度与过滤器的空气处理量、冷干机的出口露点或者吸附式干燥机处理后空气中的露点以及对痕量二氧化碳的处理要求应以满足后续分离系统的使用要求与气体组分出口要求的二氧化碳或者油份为基准，另外缓冲罐不是必要的，可以采用公知技术的变频压缩过程或者通过旁路排空得以实现，其目的是为了避免压缩机的频繁启动以及可能的过程超压，按照通常的设计要求，本专业的技术人员可以灵活的掌握预处理系统所包含的组件与设计要求。

如上所述，经处理后的原料空气，因为众多医院的配套情况各不相同，为了避免前级预处理系统处理完成的气源杂质的不确定性，为确保医用氧气体指标，尤其水分、二氧化碳、总烃含量等杂质气体，本发明设置了如公知技术的基于吸附分离的干燥净化系统，原料空气进入附图1所描述的公知技术的变压吸附分离系统后，自消音器排除水分、二氧化碳、总烃等组分，自DXV01A,V3B,D03及其管线组成的产气回路输出纯度≧99.5%且满足医用氧国家标准、中国药典要求的医用氧；其中，由101A/101B组成两组切换运行的分离系统，是典型的双塔吸附系统，进气阀01A打开时，101A吸附祛除杂质含量的同时，02B打开101B即再生，其再生气体来自于另一组顺序串接的沸石膜分离器M01B的废气，当101A吸附饱和时，即开始切换至另外一组101B进行进行吸附，随后，101A即开始对大气排空，自消音器排除水分、二氧化碳、总烃及来自沸石膜分离器废气中含有的氮气、少量氧气等废气，与此同时，101B即打开进气阀01B进气，这种基于平衡吸附机理的吸附分离过程由双塔装置采用101A，101B异相的顺序运行。

如此，跟随如公知技术的前级变压吸附干燥净化循环，即组成了一个耦合的分离工艺过程，系统简单，阀门数量少，尤其集成了吸附干燥，不仅大幅降低前端压缩空气的净化质量的不确定性，保护了沸石膜分离器，确保医用氧杂质气体含量与氧气纯度，提高了可靠性，典型的，如附图1所示的耦合分离系统的运行工步如下：

（1）打开自动控制阀门01A，吸附塔101A、沸石膜分离器M01A工作，吸附塔101A吸附净化杂质气体，并经由沸石膜分离器M01A产氧，废气经由调节阀JV01排向吸附塔101B；同时，自动控制阀门02B打开，吸附塔（干燥净化吸附床层）101B排空，再生气来自于沸石膜分离器M01A的废气；同时，逆止阀DXV01A（机械式阀）打开；当干燥净化101A吸附饱和时，转入下一步骤；

（2）打开自动控制阀门02A，吸附塔（干燥净化吸附床层）101A排空，再生气来自于沸石膜分离器M01B的废气；同时自动控制阀门01B打开，吸附塔101B、沸石膜分离器 M01B工作，吸附塔101B吸附净化杂质气体，并经由沸石膜分离器M01B产氧，废气经由调节阀JV01排向吸附塔101A；同时，逆止阀DXV01B（机械式阀）打开；当吸附塔（干燥净化）101B吸附饱和时，循环转入上一步骤。

上述步骤中，除指定开启阀门之外的阀门全部为关闭状态；

可通过调整调节阀JV01整定流量开度控制定量清洗的流量，并通过调整调节阀JV02，控制氧气流量；

通过调节截流阀加以控制定量清洗的流量；调节阀JV01整定流量开度，并通过控制JV02与自动调节阀，调整氧气产量；

如此循环往复，即可产生≧99.5%以上的氧气，当然，也可以提高氧气产量，但将降低氧气浓度，典型的，如可输出93%的富氧空气。

此外，产品气缓冲罐PV101，可以采用诸如公知技术所描述的一样，可以在容器内附加必要的填料，以取得更节约的缓冲体积。

将沸石膜分离器耦合在吸附干燥系统内的目的还可以使得多个沸石膜分离器运行的系统之间不相互连通，可以是并行、多组，也即在多个沸石膜分离器按照上述步骤运行时不产生相互之间的气体转移，这一特点可以使多个沸石膜分离器完全按照工艺需要进行分离，并且，本专业的技术人员会了解，这样的设计可以让系统扩展更加简单，如本专利描述，因为没有配套更多的工艺中间气体缓冲罐，使得多个沸石膜分离器系统可以不采用膜分离器间的相互作用而取得更高的回收率，而显然，降低了设备尺寸，减少了设备占地。

通过在沸石膜分离器出口端设置必要的气体检测设备以及在沸石膜分离器、缓冲罐上安装必要的压力检测、露点检测、纯度检测，可以设计成一种完全按照所需压力与纯度来运行的系统，需要的智能控制程序支持尽管看起来很复杂，但实现起来却并不困难，有经验的技术人员可能已经发现，设备的调试过程几乎就是系统自适应到稳定的过程，在故障的判断上，控制程序将给予维护维修人员更充分的信息，甚至直接指定故障点。

以上所描述或附图所示的方法和装置中，可作出各种不同变动而不会背离本发明的范围。因此，本方法虽然优选使用的是任何要求的构造形式、即或是固定容积、或是固定压力的1个或多个沸石膜分离器与前级吸附干燥系统耦合，以及后续1级或多级并与产品气缓冲罐以及必要的动力设备形成一个完整的耦合分离工艺系统，但本方法也可利用两个以上的沸石膜分离器和多个贮存罐、多个动力设备。再者，本发明通过沸石膜分离器的气流形式可用轴向流、径向流、侧向流或其它的形式。关于单个沸石膜分离器，每个都可包括有多个主要膜分离层，或者也可没有或设有一个或更多的预处理层用以除去其它组分如水汽。另外，每个膜分离层可包括单一品种的膜分离材料或两种及两种以上膜分离材料的混合物。

实施例1

附图2采用本发明的一种用于手术室、ICU的医用膜分离制氧机的外部连接示意图，其中，包含有如附图1本发明的一种用于手术室、ICU的制供氧方法及装置流程示意图所述的吸附分离干燥净化与沸石膜分离器耦合工艺的制氧装置，系统自如附图1压缩空气入口B（医院手术室吊塔的压缩空气接口）接入0.6MPa的压缩空气，以及自如附图1医用氧源接入口A（医院手术室吊塔的供氧接口）接入应急备用氧源，自如附图2即可自氧气输出口C输出≧0.5MPa且纯度≧99.5%满足国标、中国药典要求的医用氧。

通过本发明构建的装置，如附图3，是采用本发明的一种用于手术室、ICU的医用膜分离制氧机的外观示意图，一种医用膜分离制氧机，基于膜分离技术制氧，其制氧过程是纯物理过程，无相变，仅消耗电力与压缩空气，可直接自压缩空气中提取符合医疗要求的医用氧气（氧气纯度≧99.5%）。

如图2、3所示，配套了标准接口，接收医院的压缩空气与氧源，其中，压缩空气作为原料气用以采用本产品提纯为纯度≧99.5%的医用氧，而接收的氧源则可作为当系统失效时的应急备份用氧，附图3所示产品，可为临床手术室、ICU救治提供合法合规的医用氧，自压缩空气提取≧99.5%的医用氧（3L/min），还可降低纯度输出富氧空气（10L/min），也可在本产品制氧系统故障或产生的医用氧流量不足以满足用氧终端需求时，将来自接收端的氧源直接送终端输出，其主要技术性能参数如下一览表：

。

Claims (7)

1.一种用于手术室、ICU的制氧供气装置，其特征在于，包括：

（1）至少一个压缩空气入口B，用以自B点接收医院提供的有一定压力的压缩空气；还包括空气预处理装置，用于对原料空气的预处理，包括去除空气中杂质、水分等，此外还包括必要的压缩空气输送软管路；

（2）至少一个医院原有的医用氧源接入口A，用以自A点接收医院提供的氧气，以及必要的输送软管，将医院原有的医用氧通过管路送到氧气输出口C，构成管路A--C；

（3）至少一个氧气输出口C，用以产生的氧气通过管路与管路A—C交联后送入氧气输出口C，记该交联点为Y；氧气输出口C接入终端用气设备，包括呼吸机、麻醉机，还包括自本发明装置至终端用气设备之间氧气输送所需的供气软管；

（4）至少一套医用膜分离制氧设备及供气回路B-Y，自B点接收医院提供的一定压力的压缩空气后，产生氧气汇入Y点，该回路包括：

1）顺序串联连接的至少两组分离器，其中，前级是变压吸附干燥净化分离器，内部装有分子筛吸附剂；后级是沸石膜分离器，内部安装有沸石膜分离材料，沸石膜分离器有三个接口：原料气侧进口、滞留气侧接口、渗透气侧接口；顺序串联连接系指前述变压吸附干燥净化分离器的产物端与沸石膜分离器的原料气侧接口相连通；

2）顺序串联连接的至少两组及以上的变压吸附干燥净化分离器的进气端设有可分别将压缩空气引入的自动切换阀门与必要的管线，以及可分别将分离器内存留的气体排向大气的切换阀门与必要的管线；还包括在所述切换阀之后对大气排放前设置消音器以及必要的连接管线，以减少噪声；

3）顺序串联连接的至少两组及以上的沸石膜分离器的滞留气侧还设有可将两者连通的必要管线和调节阀门，用以调节阀门用以限制流量；

4）顺序串联连接的至少两组及以上的沸石膜分离器的渗透气侧设有可分别将沸石膜分离器产生的氧气送至氧气缓冲罐的必要管线，以及在每个沸石膜分离器的渗透气出口设有逆止阀以防止送出的氧气倒流；

5）至少一个氧气缓冲罐，缓冲罐的入口端用以接收来自沸石膜分离器渗透侧排出的氧气，出口端设有流量控制阀以及自动调节阀，该自动调节阀可自动控制输出的富氧；

（5）至少一个由B-Y与A-Y并联的供气回路及必要的阀门、管线，用以自A点接收医院提供的氧源汇入Y点，并且A-Y之间设有自动切换阀门作为应急供气，满足当自B-Y的供气回路失效时，可以直接切换至采用医院原来使用氧源作为应急备份气源，该应急备份气源优选满足要求的医用氧，但不排除医院按医嘱使用富氧空气；

（6）一套控制组件，用以对回路上的阀件进行必要的操作控制以实现安全供气，还包括含有检测分析仪器、报警器等组件。

2.根据权利要求1所述的用于手术室、ICU的制氧供气装置，其特征在于，所述B-Y回路的典型结构，包括：

两个吸附塔，记为101A、101B，两个沸石膜分离器，记为M01A、M01B ，一个缓冲罐，记为PV101，以及相关控制阀门和连接管路；其中：

吸附塔101A与沸石膜分离器M01A串联，吸附塔101B与沸石膜分离器M01B串联；医院医用压缩空气管路节点B与吸附塔101A和吸附塔101B的进气口之间分别设有自动控制阀门01A、01B；

吸附塔101A和吸附塔101B的进气管路上、位于自动控制阀门01A、01B之后设有旁路，并连接至消音器，且在两个旁路上对应设置自动控制阀门02A、02B；

吸附塔101A和吸附塔101B产物出气口分别与沸石膜分离器M01A、M01B的原料气侧接口连接，形成两个并列的干燥分离系统；

两个沸石膜分离器M01A、M01B的渗透气侧接口经管路连接，且在连接管路上设置有调节阀JV01；

两个沸石膜分离器M01A、M01B的滞留气侧接口对应设有逆止阀DXV01A、DXV01B ，两个逆止阀DXV01A、DXV01B 的出口管路连接后与缓冲罐PV101连接；

缓冲罐PV101通过管路连接至交汇点Y，在该连接管路上依次设置有调节阀JV02和一自动调节阀。

3.一种基于权利要求2所述装置的用于手术室、ICU的制氧供气方法，其特征在于，具体步骤如下：

（1）打开自动控制阀门01A，吸附塔101A、沸石膜分离器M01A工作，吸附塔101A吸附净化杂质气体，并经由沸石膜分离器M01A产氧，废气经由调节阀JV01排向吸附塔101B；同时，自动控制阀门02B打开，吸附塔101B排空，再生气来自于沸石膜分离器M01A的废气；同时，逆止阀DXV01A打开；当干燥净化101A吸附饱和时，转入下一步骤；

（2）打开自动控制阀门02A，吸附塔101A排空，再生气来自于沸石膜分离器M01B的废气；同时自动控制阀门01B打开，吸附塔101B、沸石膜分离器 M01B工作，吸附塔101B吸附净化杂质气体，并经由沸石膜分离器M01B产氧，废气经由调节阀JV01排向吸附塔101A；同时，逆止阀DXV01B打开；当吸附塔101B吸附饱和时，循环转入上一步骤；

上述步骤中，除指定开启阀门之外的阀门全部为关闭状态；

可通过调整调节阀JV01整定流量开度控制定量清洗的流量，并通过调整调节阀JV02，控制氧气流量；

通过调节截流阀控制定量清洗的流量；调节阀JV01整定流量开度，并通过控制JV02与自动调节阀，调整氧气产量；

如此循环往复，即可产生≧99.5%以上的氧气。

4.根据权利要求3所述的用于手术室、ICU的制氧供气方法，其特征在于，自B点输入的压缩空气的 压力为0.45～2.0MPa 。

5.根据权利要求3所述的用于手术室、ICU的制氧供气方法，其特征在于，所述吸附剂为吸附水分、二氧化碳、总烃等的活性氧化铝、13X分子筛的一种或多种组合。

6.根据权利要求3所述的用于手术室、ICU的制氧供气方法，其特征在于，所述沸石膜分离材料为硅铝酸盐分子筛，包括硅铝酸盐、铝磷酸盐、磷酸镓和这些材料被金属取代后的变种。

7.根据权利要求6所述的用于手术室、ICU的制氧供气方法，其特征在于，所述沸石膜分离材料，为一烧结金属或陶瓷的多孔的基材和一层在其上形成的沸石膜，该沸石膜没有与沸石材料本身的孔的尺寸相似或更大的、贯穿膜的整个厚度的“针孔”或小空腔。

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