CN101069764A - 自助式高浓氧呼吸器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种自助式高浓氧呼吸器，包括三个部份：供氧器、储氧袋和鼻罩套，其中：供氧器包括承装过氧化物水溶液的容器和装有多孔性触媒的承装脱氧反应的容器，储氧袋设有氧气送入管和氧气送出管的储氧袋；氧气送入管与供氧器的脱氧反应容器相连，氧气送出管与鼻罩套相连；本发明装置是用来为使用者提供高浓氧气，助其振奋精神；并具有供氧之作动实时、携带方便、使用上无安全之顾虑等优点。

Description

自助式高浓氧呼吸器
技术领域
本发明属于化学反应动力学、热力学、化工设备设计领域，具体涉及一种自助式高浓氧呼吸器。
背景技术
随着生活水平的提高及工作的繁忙，现代人仰赖空调又少于运动，前者使人处于空气氧含量偏低的状态；后者使人肺活量偏低，两者均造成摄取氧气不足的情形，使人发生嗜睡恍惚的症状。轻微者影响工作或学习效率，严重者发生意外事故。
目前市场上的保健商品中，供氧是采用瓶装或罐装的氧气，不但无技术会含量可言，而且无法回收使用，至今尚无一种自助式供氧器，能符合具有依使用者的操作，定量的供应高浓氧并有效储存不予浪费、反应时间短、供气量足够、轻便、操作无需外加电源等。
发明内容
针对已有技术存在的不足，本发明所要解决的技术问题是：提供一种自助式高浓氧呼吸器，本发明的自助式高浓氧呼吸器安全、便于携带且能及时为使用者提供高浓氧气。
解决本发明技术问题的技术方案如下：
一种自助式高浓氧呼吸器包括三个部份：供氧器、储氧袋和鼻罩套，其中：
供氧器1包括承装过氧化物水溶液的容器2和装有多孔性触媒8的承装脱氧反应的容器7，二者之间通过过氧化物水溶液送出管6相连接，过氧化物水溶液的容器中设有过氧化物水溶液吸管5，过氧化物水溶液吸管5通过单向阀4与塑料皱折吸头3连接；供氧器的操作原理是利用过氧化物水溶液9在接触大表面积之多孔性触媒8时，所产生之解离氧自由基，吸附于固体表面，而后结合为氧分子，进而进行脱附反应，成为氧气10气泡后释出，以双氧水为例，又称过氧化氢，分子式为H2O2，一般是以35％的水溶液为工业化商品之型式。所发生的全反应是2H2O2→2H2O+O2↑。以H2O2分子量34来说，35％的双氧水每公升有10莫耳的H2O2，故可发生5莫耳的O2，在标准状况下(25℃、1大气压)每莫耳的O2会约有25公升的容积，5莫耳的O2就会有125公升的容积。
储氧袋13设有氧气送入管14和氧气送出管18的储氧袋；氧气送入管14与供氧器1的脱氧反应容器7相连，氧气送出管18与鼻罩套相连；
鼻罩套包括歧管19和鼻罩20，还可以包括软垫21和头背带22。
所述储氧袋13下方为存液区24，上方为储氧囊17，存液区24和储氧囊17之间设有吸水性高分子填充包15和防水透气布16层。
过氧化物选自双氧水、过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵等中的一种或一种以上的组合。
所述多孔性固体触媒，是以多孔性固体为载体，以贵金属为触媒，多孔性固体载体选自活性碳、硅藻土、氧化铝或沸石等中的一种或一种以上的组合，优选沸石；所述贵金属触媒选自钯、铂、铑、铱、钌、锇、铼等铂族之贵金属中的一种或一种以上的组合，优选采用钯为触媒。
附图说明
图1为本发明自助式高浓氧呼吸器的结构示意图；
图2为采用氯化钙增重法量测脱氧反应残余溶液的带出量的实验过程图。
图中标号说明：
1-供氧器              2-过氧化物水溶液容器         3-塑料皱折吸头
4-单向阀              5-过氧化物水溶液吸管         6-过氧化物水溶液送出管
7-承装脱氧反应容器    8-多孔性触媒                 9-过氧化物水溶液
10-氧气               11-脱氧反应残余溶液          12-氧气送出软管    13-储氧袋
14-储氧袋氧气送入软管    15-吸水性高分子填充包                 16-防水透气布
17-储氧囊         18-储氧袋氧气送出软管    19-歧管             20-鼻罩
21-软垫           22-头背带                23-颈背带           24-存液区
25-单向气阀       26-秤台挂架              27电子秤            28氯化钙除湿剂密封盒
29氯化钙除湿剂    30电子秤                 31干燥氧气输送管    32水盆
33量桶           34非分散性红外光气体侦测仪                    35抽气管
具体实施方式
下面结合附图1和图2进一步说明本实用新型是如何实现的：
实施例
自助式高浓氧呼吸器的供氧机制是利用触媒将过氧化物水溶液中的结合氧释放出来，其结构分成供氧器、储氧袋、鼻罩套三个子结构，以下说明各子结构装置及操作所发生的功能。
1、供氧器：是氧气发生的装置(如图1所示)，其结构是在供氧器1内包括有过氧化物水溶液软塑料袋2及承装脱氧反应软塑料袋7两个主体，在供氧器外壳1之上有单向阀4及塑料皱折吸头3两个装置。过氧化物水溶液软塑料袋2中承装了双氧水9，透过过氧化物水溶液吸管5连接到单向阀4及塑料皱折吸头3，经过过氧化物水溶液送出管6到达承装脱氧反应软塑料袋7。而承装脱氧反应软塑料袋7中包装一个多孔性触媒8，反应所产生的氧气10经过氧气送出软管12送到储氧袋13中，而脱氧反应残余溶液11则留存在承装脱氧反应软塑料袋7中。
供氧器的操作方式是：使用者将塑料皱折吸头3下压后释放，塑料皱折吸头3因其弹性向上回弹，同时将双氧水9经过过氧化物水溶液吸管5抽引向上，而单向阀4限制双氧水9回流到过氧化物水溶液软塑料袋2，却经过过氧化物水溶液送出管6到达承装脱氧反应软塑料袋7，此时会接触多孔性触媒(镀钯的沸石)8而发生脱氧反应。所产生之氧气10会向上浮出，经过氧气送出软管12到储氧袋14中；而双氧水9经脱氧反应后产生之脱氧反应残余溶液11则留存在承装脱氧反应软塑料袋7之中。因为压塑料皱折吸头3的容积一固定，因而使用者每次下压，结果获得的氧气量也固定。经过使用者多次下压，随着过氧化物水溶液9的抽出，自过氧化物水溶液软塑料袋2体积逐渐缩小，而脱氧反应残余溶液11逐渐变多也使承装脱氧反应软塑料袋7体积逐渐变大。但是两者加总体积依然留存于供氧器外壳1之内，无外泄之虞。
2、储氧袋：是积存并过滤氧气的装置。(如图1所示)，其结构是附有储氧袋氧气送入软管14及储氧袋氧气送出软管18的储氧袋13。分为其下的存液区25及其上的储氧囊17，其间并包括吸水性高分子填充包15及防水透气布16两个部件。储氧袋的设计思想是：经过供氧器所产出之氧气，会含有脱氧反应残余溶液11的雾滴。为避免刺激使用者的呼吸道，使氧气经储氧袋13下方的存液区24做初步的汽液分离，并藉由吸水性高分子填充包15脱附作用将氧气所夹杂的脱氧反应残余溶液11雾滴进一步脱除，之后即可经由储氧袋氧气送出软管18导入呼吸面罩或鼻管供病患呼吸使用。储氧袋的操作方式是：使用者将塑料皱折吸头3下压后所产生的氧气自供氧器送入储氧袋氧气送入软管14，首先进入下方的存液区24，在此氧气将其所夹杂的脱氧反应残余溶液11留存在存液区24而向上经过吸水性高分子填充包15，进一步的将夹杂的脱氧反应残余溶液11脱除。其后氧气更向上经过防水透气布16，更进一步的确定将脱氧反应残余溶液11脱除，而进入储氧囊17，此时的氧气已经具有良好的品质，待使用者运用。使用者在使用时，需要将储氧袋13上方的颈背带23套在脖子上使储氧袋13的存液区24垂于下方，如此才能使储氧袋13正常运作。
3、鼻罩套：是方便使用者吸取氧气的装置。(如图1所示)，其结构是附有歧管19、鼻罩20、软垫21、头背带22的组合，其使用的方式是使用者将头背带22套于后脑杓，透过鼻罩20自然的呼吸即可。鼻罩套的运作方式如下：当储氧囊17充满了氧气，受外界大气压力的影响，自然会经储氧袋氧气送出软管18被推送到鼻罩20内部，若使用者此时没有吸气，过量的氧气会经过歧管19排放于大气之中。若使用者吸气而储氧囊17中之氧气不足，空气也会顺着歧管19通入鼻罩20，不会让使用者有吸气困难的感觉。当使用者呼气时，富二氧化碳的呼气在鼻罩20的前端经过单向气阀25向下排出，不会让使用者有呼气困难的感觉。
前述镀钯沸石触媒的制作，是将沸石表面化学镀上具有触媒性的贵金属。以下叙述制作程序：
1.首先选用沸石应最少符合以下规格：1)比表面积200m2/g、2)粒径3mm。
2.将沸石清洗去除粉削。
3.浸入前处理剂水溶液。
4.浸入触媒贵金属水溶液，取出沥干。
5.浸入以还原剂还原贵金属成元素态，取出沥干。
置入无氧烤箱以120℃烤干。
表一为呼吸器制作的详细规格，
表一：呼吸器制作的详细规格
项目 规格
供氧器外壳 长：100mm、宽：60mm、高：50mm材质：PP
过氧化物水溶液软塑料袋2 容积：250cc材质：HDPE
塑料皱折吸头3 容积：15cc材质：PP
单向阀4 面积：120mm 2材质：PP
过氧化物水溶液吸管5 长：49mm、内俓5mm材质：PP
过氧化物水溶液送出管6 长：600mm、内俓3mm材质：HDPE
承装脱氧反应软塑料袋7 容积：250cc材质：HDPE
多孔性触媒8 显体积：5cc孔隙率：90％真表面积：1.92m2触媒：钯0.01g材质：沸石
过氧化物水溶液9 过氧化氢水溶液有效浓度：35％
氧气送出软管12 长：600mm、内俓3mm材质：HDPE
储氧袋13 长：300mm、宽：80mm、容积：1800cc材质：HDPE
储氧袋氧气送入软管14 长：600mm、内俓3mm材质：HDPE
吸水性高分子填充包15 长：80mm、直径：40mm、容积：100cc材质：PP、篓空率60％、篓孔2mm吸水性高分子：聚丙烯酸钠10g填充料：PVC管长：10mm、直径：3mm
防水透气布16 美国杜邦公司产品GORETEX
储氧囊17 容积：1000cc
储氧袋氧气送出软管18 长：250mm、内俓3mm材质：HDPE
歧管19 长：40mm、内俓3mm材质：HDPE
鼻罩20 长：80mm、宽：40mm、高：30mm、容积：120cc材质：PVC
软垫21 长：80mm、宽：40mm、厚：10mm材质：PVC发泡
头背带22 长：250mm、宽：30mm、厚：1mm材质：尼龙66及棉混纺，内织橡皮筋伸缩带
颈背带23 长：400mm、宽：30mm、厚：1mm材质：尼龙66及棉混纺
存液区24 容积：1000cc
单向气阀25 面积：200mm 2材质：PP
量测供氧量的方法是采用排水集气法。
量测氧气的品质是采用升仪股份有限公司PGM-50非分散性红外光气体侦测仪。
量测脱氧反应残余溶液11的带出量是采用氯化钙增重法(如图2所示)。
经过实测的结果如表二所示：
表二：实施例的实测结果
抽取次1    抽取量2    出气量3    反应时间4    储氧袋增重5    氯化钙增重6    氧含量7
1    10.2    1257    25    0.082    0    32％
2    9.7    1167    23    0.062    0    65％
3    9.8    1221    24    0.041    0    87％
4    10.1    1254    25    0.098    0    89％
5    9.7    1193    24    0.077    0    91％
6    9.9    1223    24    0.009    0    92％
7    10.4    1262    25    0.056    0    92％
8    10.6    1285    26    0.068    0    93％
9    10.1    1244    25    0.018    0    93％
10    9.7    1175    24    0.066    0    93％
11    9.6    1177    24    0.018    0    93％
12    9.8    1178    24    0.001    0    94％
13    9.6    1177    24    0.023    0    94％
14    10.1    1245    25    0.086    0    95％
15    10.2    1271    25    0.036    0    95％
16    9.9    1212    24    0.049    0    95％
17    9.6    1158    23    0.063    0    95％
18    10.1    1244    25    0.010    0    95％
19    10.1    1262    25    0.080    0    95％
20    9.6    1189    24    0.007    0    96％
21    10.2    1245    25    0.029    0    96％
22    9.9    1189    24    0.043    0    96％
23    9.8    1191    24    0.057    0    96％
24     10.2     1272     25     0.079     0     96％
25     9.1     1105     22     0.040     0     96％
26     5.2     640     13     0.001     0     96％
合计     253.2     31035     621     1.199     0
注：
1.抽取次：塑料皱折吸头3压下第几次。
2.抽取量：塑料皱折吸头3压下后释放，所抽引出的双氧水cc数。
3.出气量：每次抽引出双氧水经过脱氧反应所产生氧气的cc数。
4.反应时间：上述氧气出气量释放80％所需要的时间sec。
5.储氧袋增重：秤台挂架26下的电子秤27显示储氧袋13增重量g，亦表示供氧器所逸出的脱氧反应残余溶液11到储氧袋13的量。
6.氯化钙增重：电子秤30显示氯化钙除湿剂29增重量g，亦表示储氧袋13所逸出之脱氧反应残余溶液11到氯化钙除湿剂密封盒28的量。干燥的氧气通过干燥氧气输送管31进入水盆32中的量筒33中，用抽气管35抽出，进入非分散性红外光气体侦测仪34对氧气的品质进行检测。
结果分析：
1.253cc的双氧水共产生31公升之高浓氧气。
2.每次抽因双氧水脱氧反应历经20～30秒，供应1.2公升之高浓氧气，已可配合成人使用者每5秒一次、每次500cc之常态呼吸。
储氧袋增重1.2g，而氯化钙干燥剂却无增重，表示储氧袋去除脱氧反应残余溶液之效果明显有效。

Claims (9)

1、一种自助式高浓氧呼吸器，其特征在于：所述高浓氧呼吸器包括三个部份：供氧器、储氧袋和鼻罩套，其中：
供氧器(1)包括承装过氧化物水溶液的容器(2)和装有多孔性触媒(8)的承装脱氧反应的容器(7)，二者之间通过过氧化物水溶液送出管(6)相连接，过氧化物水溶液的容器中设有过氧化物水溶液吸管(5)，过氧化物水溶液吸管(5)通过单向阀(4)与塑料皱折吸头(3)连接；
储氧袋(13)设有氧气送入管(14)和氧气送出管(18)的储氧袋；氧气送入管(14)与供氧器(1)的脱氧反应容器(7)相连，氧气送出管(18)与鼻罩套相连；鼻罩套，包括歧管(19)和鼻罩(20)。
2、根据权利要求1所述的一种自助式高浓氧呼吸器，其特征在于：所述储氧袋(13)下方为存液区(24)，上方为储氧囊(17)，存液区(24)和储氧囊(17)之间设有吸水性高分子填充包(15)和防水透气布(16)层。
3、根据权利要求1所述的一种自助式高浓氧呼吸器，其特征在于：所述鼻罩套还包括软垫(21)和头背带(22)。
4、根据权利要求1所述的一种自助式高浓氧呼吸器，其特征在于：过氧化物选自双氧水、过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵中的一种或一种以上的组合。
5、根据权利要求1所述的一种自助式高浓氧呼吸器，其特征在于：所述多孔性固体触媒，是以多孔性固体为载体，以贵金属为触媒。
6、根据权利要求5所述的一种自助式高浓氧呼吸器，其特征在于：所述多孔性固体载体选自活性碳、硅藻土、氧化铝或沸石中的一种或一种以上的组合。
7、根据权利要求6所述的一种自助式高浓氧呼吸器，其特征在于：所述多孔性固体载体为沸石。
8、根据权利要求5所述的一种自助式高浓氧呼吸器，其特征在于：所述贵金属选自钯、铂、铑、铱、钌、锇、铼等铂族之贵金属中的一种或一种以上的组合。
9、根据权利要求8所述的一种自助式高浓氧呼吸器，其特征在于：所述贵金属为钯。
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