医用制氧机的现状

2021年1月25日发(作者：丰干)

医用制氧机

医用制氧机以变压吸附
(PSA)
技术为 基础，
从空气中提取氧气的新型设备，
其利用分子筛物
理吸附和解吸技术在制氧机内装 填分子筛，
在加压时可将空气中氮气吸附，
剩余的未被吸收
的氧气被收集起来，
经过净化处理后即成为高纯度的氧气。
具体工作过程为压缩空气经空气
纯化干燥机净化后，< br>通过切换阀进入吸附塔。
在吸附塔内，氮气被分子筛吸附，氧气在吸附
塔顶部被聚积后进 入氧气储罐，
再经除异味、
除尘过滤器和除菌过滤器过滤即获得合格的医
用氧气。

近年来，
随着人民生活水平的提高，
人们对自身的健康更加关注，< br>其中氧疗和氧保健作为增
强体质、
预防疾病的一种新技术正逐渐被接受和推广。
家用制氧机这一新兴行业也随之悄然
兴起，
并表现出了强劲的增长趋势。
目前，家用制 氧机已广泛应用于心血管疾病、
脑血管疾
病、呼吸系统疾病、高原反应与高原病、老年病、儿童 呼吸道感染疾病、睡眠性低氧血症及
煤气中毒缺氧等疾病的配合治疗；适用于家庭、保健站、卫生所、医 院、疗养院、干休所、
美容院、健身中心、酒吧、氧吧、宾馆、高原哨所、体育训练中心等场所；是广大 学生、白
领、
运动员、
老年人、
孕妇、
胎儿等进行脑力和体力恢复、
辅助治疗和生理保健的家庭伴旅。

1
家用制氧机分类

家庭供氧方式主要包括氧气瓶、
氧气袋和家用制氧机，
而家用制氧机根据工作原理不同可以分为物理制氧和化学制氧两大类。化学制氧机结构简单，操作方便，近几年国内发展较快；
物理制氧 不需要化学物质，以空气为原料，是理想的供氧方式，国外发展较快，主要采用膜
分离和变压吸附工艺。

1.1






化学制氧

(1)




化学试剂

家庭用化学试剂主要是过碳酸钠
(
又称“固体双氧水”< br>)
和二氧化锰。过碳酸钠与水反应产生
氧，
随反应的进行，
反应液温度 升高，
产氧速度骤增，
反应很快完成，
而且产氧气流始末小，
中间大，很不平 稳。
二氧化锰作为一种催化剂，主要起到稳定化学反应速度的作用。为了使
化学反应平稳进行，
向二氧化锰中加入聚乙烯醇或阿拉伯胶，
制成不同形状和不同粒径的颗
粒，或者将催化 剂放于多孔容器中，
使之逐步逸出。龚承元等研究了一种复合催化剂，
其作
用随反应时 间延长而逐渐减弱，
使温升对反应速度的影响得到部分抵消。
也有将过碳酸钠与
过硼酸 钠按一定比例混合配成产氧剂，
过碳酸钠反应温度较低，
前期起主要作用，
反应产生< br>的热促使过硼酸钠在后期继续反应，
产氧后期温度较高，
经过设置在水中的盘旋管路进行 降
温。
目前，
国内外一些厂家将产氧器设计为袋式或室式，
由两个部分构成，
一个是内反应室，
产生氧气；另一个是外湿化降温室，外部加入压力调节装置后可以进行流量调 节。

化学试剂产氧主要用于急救，如果用于家庭氧疗保健，维护费用高，而且容器清洗频繁， 产
氧量不均匀，并不是一个很好的选择。

(2)




电解水

电解水制氧指电解槽在直流电的作用下使水发生分解，
在 阴极表面产生氢，
阳极表面产生氧。
电解水最大的缺点是耗能太大，
电解槽部分的直流 电消耗占了总耗电量的
90%
以上。
家用电
解水能耗一般为
13 kWh/Nm
O
2
，其耗能大的特点让消费者无法接受，只有在电力充足
(
如
风电、水电、太阳能等
)
的场所使用才有优势，而且，电解水制氧同时要产 生氢气，存在燃

3

爆危险，
虽然一些厂家采用专利技术进行脱氢 ，
但是在长期使用过程中，
由于老化或故障等
因素仍不能排除其安全隐患。

(3)




电子双极式制氧

电子双 极式制氧采用空气电极为阴极，
空气中的氧气经电极的透气膜传递到催化膜表面，
发
生 电化学反应，
电离为负氧离子，
通过正极的引力将负氧离子富集，
负氧离子到达正极后 释
放电子还原为氧气。由于催化膜的材料特性可以有效地抑制生成
OH
的反应，使空气 电极实
-
现了对氧的合成，因而最大限度地实现了双极制氧的目标。

电子式 双极制氧耗能虽较电解水小，
但其强酸或强碱环境与铅蓄电池无异，
安全性差，
需专< br>业人员维护，制氧机寿命低，产氧量小，
产生的氧气中含有酸性或碱性气体，对环境污染严
重。

1.2






物理制氧

(1)




氧气瓶、氧气袋

氧气瓶、氧气袋供氧是传统深冷法制氧方式的一种延展，
深 冷法以空气为原料，利用氧、氮
沸点不同，通过精馏方式将氧、氮分离，所产氧气纯度高。在使用过程中 ，通过高压气瓶输
送到各医院，
氧气通过混流排或减压器减压限流，
经过湿化瓶后供病 人吸用。
氧气袋与氧气
瓶结合使用，可以方便携带，不限于氧气瓶附件，扩大了吸氧区域。因此 ，这种吸氧方式氧
源供应存在问题，必须在邻近医院场所，更换频繁。

(2)




膜分离

膜分离是指气体 混合物通过高分子膜材料时，
由于气体在膜中的溶解度和扩散系数不同，
导
致不同的气 体在膜中的相对渗透速度不同，实现氮、氧分离。膜式制氧机耗能少、体积小、
重量轻、噪音低、便于携 带，产生的氧清新洁净，但由于膜式制氧机制得的氧气浓度较低，
通常为
30 ~ 40%
，只能作为保健氧使用。

(3)




变压吸附

变压吸附是利用不同压力下吸附剂对空气中氧、
氮的吸附容量和选 择性不同进行氮、
氧分离。
变压吸附式制氧机产氧浓度可以达到
95%
，并且能够通过调整流量实现对浓度的控制，
即使
在高原大气稀薄的地区也能实现高浓度供氧 。

家用制氧机由于使用环境限制，
主要为以上几种供氧方式，
而氯酸盐氧烛 、
超氧化物等化学
试剂制氧和磁力制氧、生物制氧等方法由于不适合家用而被淘汰。表
1
对各种家庭制氧方式
的特点和使用维护成本进行了详细对比。



表
1
各种制氧方式特点及性能对比




物理制氧

化学制氧


深冷法

变压吸附

膜分离

化学试剂


氧气瓶



氧气袋


原料

空气

空气

空气

化学试剂

使用要求

距离气氧源近的场所

任何场所，通电即用

任何场所，通电即用

试剂密封防潮，拆
后即用

通电即用，要及时加水

定时加水

氧气浓度

≥
99.5

≥
90

28~32

≥
99

氧气量

用完后需更换

连续产氧

连续产氧

需不断加入试剂，

电子式双极制氧

电


强酸或强碱溶液和空
≥
99

≥

氧流量不稳

连续产氧，产气量低

一次成本

约
600
元

洁净度

约
60
元

约
2000
元

连续产氧，产气量低

约
1300
元

约
300
元

约
1600
元

约
氧纯度高，但不能过滤灰尘、细菌、病毒等有害物质

可过滤粉尘，气体
清净度较高

富氧膜可将空气中的灰尘、病毒、细菌等绝大 部分有害物质过滤阻隔，所生成的
氧气清新洁净

无除菌过滤措施，吸入气体易被污染

易带入酸性或碱性
等腐蚀性气体

洁净度高

安全程度

长时间吸氧可能造成氧中毒

适合人群

缺氧严重或病重的人

氧疗、氧保健群体

浓度可调，安全

氧保健群体

安全

有可能吸入其它化学
氧疗、氧保健群体

氧疗、氧保健群体

氧


2
国内家用制氧机生产厂家

国内家用制 氧机种类很多，
如化学试剂制氧机和电子双极式制氧机、
膜式制氧机、
电解水制
氧机、变压吸附制氧机。
产地主要集中在沈阳、
北京、
上海、
江浙一带，< br>此外，天津、湖南、
成都也有一些民用和军用制氧机厂家进行生产和销售。

2.1
现状分析

根据统计材料分析，国内家用制氧机厂家多采用变压吸附 式制氧，不同厂家根据市场需求，
进行了不同规格型号产品的设计开发和生产。
按产氧量分为< br>2L/min
、
3L/min
、
4L/min
和
5L /min
制氧机。输出压力范围一般为
0.04~0.06 MPa(
相对压力
)
，产氧浓度均大于
90%
。但由于各
制氧机厂家技术优势不同，其产品的 体积、重量、能耗、噪音也有较大差别，尤其是家用制
氧机用于病人吸氧时，要求其噪音尽可能降低，以 免打扰病人的睡眠。表
2
是国内不同厂家
生产的氧气流量为
3 L/min< br>的制氧机产品的参数对比表，其中电解水制氧、电子双极式制氧、
膜制氧和化学试剂制氧厂家较少 ，大部分为变压吸附式制氧。

表
2
国内家用制氧机产品调查分析表


产品序号

运行噪音

dB(A)

功率

W

重量

kg

尺寸

mm
3

功能






储物盒

遥控

累计时

单次计时

定时

湿化

雾化

断电报警

温度报警

高压报警

低压报警

浓度显示

流量显示

1

≤
50

380

23

380
×
310
×
600



●

●



●

●

2

≤
45

370

26

380
×
320
×
640





●

●

●

●

●

3

≤
45

350

27

365
×
400
×
650

●



●

●

●

●

4

42-46

300

21

448
×
358
×
318



●



●

●

●

5

≤
50

300

22

272
×
462
×
556

●







●

●

6

≤
50

380

21

350
×
420
×
650



●

●



●

●

7

≤
50

280

21

380
×
320
×
630











●



8

≤
53

420

8

360
×
240
×
340

电解水制氧
(0.3-0.5L/min)

9

–

120

7.5

120
×
290
×
320

（电子双极式）

①
15~20min
供氧
/
（< br>A
剂
100g
＋
B
剂
3g
）
/0. 8
元；


●



●



●

●
●

●




●

●






●


●