[发明专利]利用等离子泵和膜的氧气分离方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及氧气分离的领域。更具体而言，本发明涉及用于治疗应用的氧气分离，尤其在家庭护理领域。

背景技术

氧气疗法是施予氧气作为治疗模式。因为氧气是细胞新陈代谢的关键，并且继而组织氧化作用是所有生理功能的关键，氧气疗法出于各种目的被广泛用于慢性和急性患者护理中。氧气疗法应当被用于通过增加对肺的氧气供应并由此增加对身体组织的氧气的可用量来使患者获益，尤其是在患者经受组织缺氧和/或血氧过低时。氧气疗法可以被用于医院或家庭护理两者的应用中。氧气疗法的主要家庭护理应用是针对患有严重慢性阻塞性肺病（COPD）的患者。

氧气可以通过若干种方式来施予。氧气施予的优选方式是所谓的氧气的按需生成。就此而言，商业解决方案，分别为所谓的氧气浓缩器或分离器，是众所周知的。这些氧气浓缩器大多从包含氧气的气体中分离氧气，从而根据需要，即在使用之前直接提供氧气。多数已知的氧气浓缩器需要压缩器以压缩包含氧气的气体。此外，必须生成氧气，优选为纯氧。多数已知的氧气浓缩器因此包括用于从包含氧气的气体分离氧气的有机膜。

已知的氧气浓缩器的主要缺点是高成本和就噪声而言受限的方便性。此外，包含氧气的气体的不希望的组分，主要是氮气，在膜上被吸收，由此引起所谓的摇摆过程（swing process）的必要条件，通过该过程，所吸收的气体从膜上释出。在解吸步骤期间，不可能分离氧气，因此，希望有两个膜，而这会进一步增加成本。除此之外，所述压缩器大多是有噪音的，导致方便性降低，尤其是在整夜使用该氧气浓缩器时。此外，所生成的氧气是非无菌的，因此，进一步的消毒措施常常是希望的或是必要的。

常规的氧气浓缩器庞大、笨重并且需要患者和家庭护理提供者进行日常维护。这样的装置产生噪声和热。此外，希望减少经常性采购成本的成本价格和服务的成本价格（压缩器单元的贡献显著）。

定义

术语“致密膜”，如本文中所使用的，应当是指对氧气能透过但对其他气体（尤其是对氮气）不能透过的膜。

术语“包含氧气的气体”，如本文中所使用的，应当是指至少部分包括氧气的任何气体。

术语膜的“主侧面”，如本文中所使用的，应当是指膜的通向等离子泵的侧面。

术语膜的“次侧面”，如本文中所使用的，应当是指膜的通向膜单元出口的侧面。

发明内容

本发明的目的是提供一种分离氧气的方法，其节省成本并改善了关于维护和噪声的方便性。

可以通过从包含氧气的气体中分离氧气的方法来实现这一目的，所述方法包括如下步骤：在等离子泵中对包含氧气的气体进行压缩和加热，将经加热和压缩的包含氧气的气体引导至致密无机膜的主侧面，由此通过包含氧气的气体将所述无机膜加热到氧气能透过的温度，以及在无机膜的主侧面和次侧面之间产生压力差，其中，产生穿过无机膜的氧气流，由此从包含氧气的气体中分离氧气。

本发明基于意想不到的发现，即，在等离子泵中加热和压缩包含氧气的气体与通过无机膜分离氧气的组合导致了令人惊奇并且非常有益的协同效应。

通过使用等离子泵，在一个步骤中压缩和加热包含氧气的气体。这导致了这样的优点，即这样不必要求用于加热经压缩的气体的额外的设备或膜。相反，离开等离子泵的气体具有足够高的温度以加热无机膜，由此实现了通过所述膜的足够高的氧气流。因此，通过利用等离子泵压缩气体，经压缩的包含氧气的气体具有升高的温度，该一般不希望的效应由此能够非常好地与无机膜组合应用。

此外，等离子泵运行在噪声减少的情况下，实现了方便性的提高，尤其在家庭护理应用中。通过提供用于加热和压缩包含氧气的气体的等离子泵，所使用的装置具有对家庭护理应用而言尤其有利的减少的尺寸和重量，方便性得到了进一步的改善。

另外，通过使用具有等离子泵和无机膜两者的装置，由于这样的装置可以被设计地更为便宜，实现了以较低的成本分离氧气，并且此外，与现有技术中已知的方法相比，提高了能量效率。

根据本发明的方法的另一优点是无菌氧气的生成。额外的消毒和无菌化步骤是不必要的。根据本发明，提供了无菌氧气的按需生成。

另外，摇摆过程不再是必要的，因为氮气不被无机膜吸收，因此不对氧气的透过条件构成限制。

通过利用等离子泵替代从现有技术中已知的压缩器，可以实现成本价格、服务和噪声的增加。

在本发明的优选实施例中，空气被用作包含氧气的气体。这在家庭护理应用中尤其是优选的，因为不必储存特殊的包含氧气的气体。