Войти
Концентратор кислорода является устройством, которое концентрирует кислород от подачи газа (обычно окружающего воздуха) путем селективного удаления азота для подачи газового потока продукта, обогащенного кислородом.
Обычно используются два метода: адсорбция при переменном давлении и мембранное разделение газов.
Домашние медицинские концентраторы кислорода были изобретены в начале 1970-х годов, а объем производства этих устройств увеличился в конце 1970-х годов. Union Carbide Corporation и Bendix Corporation были первыми производителями. До этого времени домашняя медицинская кислородная терапия требовала использования тяжелых кислородных баллонов высокого давления или небольших криогенных систем с жидким кислородом. Обе эти системы доставки требовали частых визитов поставщиков на дом для пополнения запасов кислорода. В Соединенных Штатах Medicare перешла от платы за услуги к фиксированной ежемесячной ставке за кислородную терапию в домашних условиях в середине 1980-х годов, в результате чего промышленность медицинского оборудования длительного пользования (DME) быстро использовала концентраторы как способ контроля затрат. Это изменение размера компенсации резко сократило количество первичных систем подачи высокого давления и жидкого кислорода, используемых в то время в домах США. Кислородные концентраторы стали предпочтительным и наиболее распространенным средством доставки домашнего кислорода. В результате этого изменения количество производителей, выходящих на рынок концентраторов кислорода, увеличилось в геометрической прогрессии. Union Carbide Corporation изобрела молекулярное сито в 1950-х годах, что сделало эти устройства возможными. В 1960-х годах она также изобрела первые криогенные домашние медицинские кислородные системы.
Кислородные концентраторы, использующие технологию адсорбции при переменном давлении (PSA), широко используются для подачи кислорода в медицинских учреждениях, особенно там, где жидкий или сжатый кислород слишком опасен или неудобен, например, в домах или передвижных клиниках. Для других целей также существуют концентраторы на основе мембранной технологии разделения азота.
Кислородный концентратор забирает воздух и удаляет из него азот, оставляя обогащенный кислородом газ для использования людьми, которым необходим медицинский кислород из-за низкого уровня кислорода в крови. Кислородные концентраторы являются экономичным источником кислорода в промышленных процессах, где они также известны как генераторы газообразного кислорода или установки для производства кислорода.
Modern Fritz Stephan GmbH Многоплатформенный концентратор кислорода с несколькими молекулярными ситами FS360 л / мин Эти кислородные концентраторы используют молекулярное сито для адсорбции газов и работают по принципу быстрой адсорбции атмосферного азота с переменным давлением на цеолитные минералы при высоком давлении. Таким образом, адсорбционная система этого типа функционально представляет собой азотный скруббер, пропускающий другие атмосферные газы, оставляя кислород в качестве основного остающегося газа. Технология PSA - это надежный и экономичный метод получения кислорода в малых и средних масштабах. Криогенное разделение больше подходит для больших объемов, а внешняя доставка, как правило, больше подходит для небольших объемов.
При высоком давлении пористый цеолит адсорбирует большое количество азота из-за своей большой площади поверхности и химических характеристик. Кислородный концентратор сжимает воздух и пропускает его через цеолит, заставляя цеолит адсорбировать азот из воздуха. Затем он собирает оставшийся газ, который в основном представляет собой кислород, и азот десорбируется из цеолита при пониженном давлении, чтобы его удалить.
Анимация адсорбции при переменном давлении (1) и (2), показывающая чередование адсорбции и десорбции | я | вход сжатого воздуха | А | адсорбция | |
|---|---|---|---|---|
| О | выход кислорода | D | десорбция | |
| E | выхлоп |
Кислородный концентратор имеет воздушный компрессор, два цилиндра, заполненных гранулами цеолита, резервуар для выравнивания давления, а также некоторые клапаны и трубки. В первом полупериоде первый цилиндр получает воздух от компрессора, который длится около 3 секунд. В течение этого времени давление в первом цилиндре повышается от атмосферного до примерно 2,5-кратного нормального атмосферного давления (обычно 20 фунтов на квадратный дюйм / 138 кПа по манометру, или 2,36 атмосфер абсолютного давления), и цеолит становится насыщенным азотом. Когда первый цилиндр достигает почти чистого кислорода (есть небольшие количества аргона, CO 2, водяного пара, радона и других второстепенных компонентов атмосферы) в первом полупериоде, открывается клапан, и газ, обогащенный кислородом, течет до давления - уравнительный резервуар, который подключается к кислородному шлангу пациента. В конце первой половины цикла происходит еще одно изменение положения клапана, так что воздух из компрессора направляется во второй цилиндр. Давление в первом цилиндре падает по мере того, как обогащенный кислород перемещается в резервуар, позволяя азоту десорбироваться обратно в газ. В середине второй половины цикла происходит еще одно изменение положения клапана, чтобы выпустить газ из первого цилиндра обратно в окружающую атмосферу, сохраняя концентрацию кислорода в резервуаре для выравнивания давления ниже примерно 90%. Давление в шланге, подающем кислород из уравнительного резервуара, поддерживается редукционным клапаном.
Старые блоки работали в течение примерно 20 секунд и подавали до 5 литров в минуту 90 +% кислорода. Примерно с 1999 г. стали доступны установки, способные подавать до 10 л / мин.
В классических концентраторах кислорода используются двухслойные молекулярные сита; в новых концентраторах используются многослойные молекулярные сита. Преимуществом многослойной технологии является повышенная доступность и избыточность, поскольку молекулярные сита 10 л / мин расположены в шахматном порядке и увеличиваются на нескольких платформах. Благодаря этому можно производить более 960 л / мин. Время нарастания - время, прошедшее до тех пор, пока концентратор с несколькими слоями не будет производить кислород с концентрациейgt; 90% - часто составляет менее 2 минут, что намного быстрее, чем у простых концентраторов с двумя слоями. Это большое преимущество в мобильных экстренных случаях. Возможность заполнения стандартных кислородных баллонов (например, 50 л при 200 бар = 10000 л каждый) ускорителями высокого давления для обеспечения автоматического переключения на ранее заполненные резервные баллоны и обеспечения цепи подачи кислорода, например, в случае сбоя питания, является данные с этими системами.
При мембранном разделении газов мембраны действуют как проницаемый барьер, через который различные соединения перемещаются с разной скоростью или не пересекаются вовсе.
Fritz Stephan GmbH FS240 л / мин стационарный или контейнерный многомолекулярный ситовый концентратор кислорода с буферными резервуарами, наполнением баллонов и резервными баллонами. Применение: медицинские учреждения / больницы (стационарные) или контейнерные решения (например, военные сценарии или сценарии стихийных бедствий). Медицинские концентраторы кислорода используются в больницах или дома для концентрации кислорода для пациентов. Генераторы PSA являются экономичным источником кислорода. Это более безопасная, менее дорогая и более удобная альтернатива емкостям с криогенным кислородом или баллонам под давлением. Их можно использовать в различных отраслях промышленности, включая медицину, фармацевтику, водоочистку и производство стекла.
Генераторы PSA особенно полезны в удаленных или труднодоступных частях мира или на мобильных медицинских объектах ( военные госпитали, объекты для стихийных бедствий).
Fritz Stephan GmbH - Modern FS40 Lpm Компактный мобильный концентратор кислорода с несколькими молекулярными ситами и возможностью наполнения баллонов 
Домашний кислородный концентратор в доме больного эмфиземой. Показана модель DeVILBISS LT 4000. Основная статья: Портативный кислородный концентратор С начала 2000-х многие компании производили портативные концентраторы кислорода. Обычно эти устройства производят непрерывный поток кислорода, эквивалентный от одного до пяти литров в минуту, и они используют некоторую версию импульсного потока или «потока по требованию» для доставки кислорода только тогда, когда пациент вдыхает. Они также могут подавать импульсы кислорода либо для обеспечения более высоких прерывистых потоков, либо для снижения энергопотребления.
Исследования концентрации кислорода продолжаются, и современные методы предполагают, что количество адсорбента, необходимое для медицинских концентраторов кислорода, может быть потенциально «уменьшено в три раза, обеспечивая при этом повышение извлечения кислорода на ~ 10–20% по сравнению с типичной коммерческой установкой».
FAA одобрило использование портативных концентраторов кислорода на коммерческих авиалиниях. Тем не менее, пользователи этих устройств должны заранее проверить, разрешена ли конкретная марка или модель в конкретной авиакомпании. В отличие от коммерческих авиакомпаний, пользователям самолетов без наддува салона нужны концентраторы кислорода, способные обеспечить достаточный расход даже на больших высотах.
Обычно пациенты не используют кислородные концентраторы «по требованию» или импульсные концентраторы кислорода во время сна. Были проблемы с концентраторами кислорода, которые не могли определить, когда спящий пациент вдыхает. Некоторые более крупные портативные концентраторы кислорода предназначены для работы в непрерывном режиме в дополнение к импульсному режиму. Режим непрерывного потока считается безопасным для использования в ночное время в сочетании с аппаратом CPAP.
Обычные модели продаются в розницу от 600 до 3000 долларов. Лизинговые соглашения можно получить через различные медицинские компании и / или страховые агентства.
Переделанные медицинские концентраторы кислорода или специализированные промышленные концентраторы кислорода могут быть изготовлены для работы с небольшими кислородно- ацетиленовыми или другими газовыми горелками для резки, сварки и лэмпворк.
Домашний кислородный концентратор Philips Respironics. Как в клинических, так и в неотложных ситуациях концентраторы кислорода имеют то преимущество, что они не так опасны, как кислородные баллоны, которые в случае разрыва или утечки могут значительно увеличить скорость возгорания. По существу, кислородные концентраторы особенно полезны в военных ситуациях или в чрезвычайных ситуациях, когда кислородные баллоны могут быть опасными или невозможными.
Кислородные концентраторы считаются достаточно надежными, чтобы их можно было поставлять отдельным пациентам по рецепту для использования в домашних условиях. Обычно они используются в качестве дополнения к CPAP- лечению тяжелого апноэ во сне. Существуют также другие медицинские применения концентраторов кислорода, включая ХОБЛ и другие респираторные заболевания.
Люди, которые используют кислородные концентраторы для домашнего ухода, могут столкнуться с опасными для жизни ситуациями, если отключится электричество во время стихийного бедствия.
Адсорбционный медицинский генератор кислорода с переменным давлением "R-OXY" фирмы RIFAIR Technical Systems В промышленных процессах могут использоваться гораздо более высокие давления и потоки, чем в медицинских установках. Чтобы удовлетворить эту потребность, компания Air Products разработала другой процесс, называемый вакуумной адсорбцией (VSA). В этом процессе используется один нагнетатель низкого давления и клапан, который меняет направление потока через нагнетатель, так что фаза регенерации происходит под вакуумом. Генераторы, использующие этот процесс, продаются предприятиям аквакультуры. Промышленные концентраторы кислорода часто доступны в гораздо более широком диапазоне мощностей, чем медицинские концентраторы.
Промышленные концентраторы кислорода иногда называют генераторами кислорода в кислородной и озоновой промышленности, чтобы отличить их от медицинских концентраторов кислорода. Это различие используется в попытке пояснить, что промышленные концентраторы кислорода не являются медицинскими устройствами, одобренными Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA), и не подходят для использования в качестве прикроватных медицинских концентраторов. Однако применение номенклатуры генератора кислорода может привести к путанице. Термин « генератор кислорода» является неправильным, поскольку кислород не генерируется, как в химическом генераторе кислорода, а скорее концентрируется из воздуха.
Немедицинские концентраторы кислорода могут использоваться в качестве исходного газа для медицинской кислородной системы, такой как кислородная система в больнице, хотя требуется разрешение правительства, например FDA, и обычно требуется дополнительная фильтрация.
COVID-19 пандемии увеличился спрос на концентраторы кислорода. Во время пандемии были разработаны кислородные концентраторы с открытым исходным кодом, которые производились на месте - по ценам ниже импортных продуктов - и использовались, особенно во время волны пандемии COVID-19 в Индии.
