Кисневий концентратор

Сучасний багатофункціональний кисневий концентратор Fritz Stephan GmbH FS360 lpm багатомолекулярне сито

Ці концентратори кисню використовують молекулярне сито для адсорбції газів і працюють за принципом швидкої адсорбції з коливанням тиску атмосферного азоту на мінералах цеоліту під високим тиском. Таким чином, цей тип адсорбційної системи є функціонально азотним скрубером, що залишає інші атмосферні гази для проходження, залишаючи кисень як основний газ, що залишається. Технологія PSA — це надійна та економічна техніка для виробництва малого та середнього рівня кисню. Кріогенне розділення більше підходить при великих обсягах, а зовнішнє доставляння, як правило, більше підходить для невеликих обсягів.[2]

Під високим тиском пористий цеоліт адсорбує велику кількість азоту через велику площу поверхні та хімічні характеристики. Концентратор кисню стискає повітря і пропускає його над цеолітом, змушуючи цеоліт адсорбувати азот із повітря. Потім він збирає залишок газу, який в основному є киснем, і азот десорбується з цеоліту під зниженим тиском, щоб вивести його.

Анімація адсорбції коливання тиску, (1) та (2), що показує чергування адсорбції та десорбції

I	подача стисненого повітря		A	адсорбція
О	вихід кисню		D	десорбція
Е	викид газів

Концентратор кисню має повітряний компресор, два балони, наповнені цеолітовими гранулами, резервуар, що вирівнює тиск, декілька клапанів та трубки.

У першому напівперіоді перший циліндр отримує повітря від компресора, що триває близько 3 секунд. За цей час тиск у першому циліндрі підвищується від атмосферного до приблизно 2,5 рази вище (від нормального атмосферного тиску (як правило, 20 psi/138 кПа, або абсолютний 2,36 атмосфери)), і цеоліт насичується азотом. Коли перший циліндр досягає майже чистого кисню (у ньому є невелика кількість аргону, CO ₂, водяної пари, радону та інших незначних атмосферних компонентів) у першому напівперіоді відкривається клапан і збагачений киснем газ надходить до резервуару для вирівнювання тиску, який з'єднується з кисневим шлангом пацієнта. В кінці першої половини циклу відбувається ще одна зміна положення клапана, так що повітря від компресора спрямовується до другого циліндра. Тиск у першому циліндрі падає, коли збагачений кисень рухається у резервуар, що дозволяє азоту десорбуватися назад у газ. Впродовж другої половини циклу відбувається чергова зміна положення клапана для скидання газу в першому балоні назад в навколишню атмосферу, запобігаючи падінню концентрацію кисню в резервуарі, що вирівнює тиск, не нижче приблизно 90 %. Тиск у шлангу, що подає кисень з вирівнювального резервуара, підтримується клапаном-редуктором, що зменшує тиск.

Старі агрегати мали цикл приблизно 20 секунд і подавали до 5 літрів на хвилину 90 +% кисню. Приблизно з 1999 року були доступні агрегати, здатні подавати до 10 л/хв.

Класичні концентратори кисню використовують двошарові молекулярні сита; новіші концентратори використовують багатошарові молекулярні сита. Перевагою багатошарової технології є підвищена доступність і надмірність, оскільки молекулярні сита 10 л/хв розміщені в шаховому порядку і застосовуються на декількох платформах. Завдяки цьому можна виготовити понад 960 л/хв. Час нарощування — час, що минув, поки багатошаровий концентратор не виробляє кисень із концентрацією> 90 % — часто становить менше 2 хвилин, набагато швидше, ніж прості двошарові концентратори. Це є великою перевагою у рухливості при надзвичайних ситуаціях. Можливість заповнити стандартні балони з киснем (наприклад, 50 л При 200 бар = 10000 л кожен) прискорювачами високого тиску, щоб забезпечити автоматичний перехід на попередньо заповнені резервні балони та забезпечити ланцюг подачі кисню, наприклад у випадку відключення електроенергії, вдається з цими системами.

При мембранному розділенні газу мембрани діють як проникний бар'єр, по якому різні сполуки рухаються порізно з різною швидкістю, або взагалі не перетинаються.

Fritz Stephan GmbH — Сучасна FS40 lpm Компактний багатомолекулярний ситовий мобільний концентратор кисню з можливістю наповнення балонів

Домашній концентратор кисню в будинку пацієнта з емфіземою.

З початку 2000-х багато компаній випускають портативні концентратори кисню.[7] Зазвичай ці пристрої виробляють еквівалент від одного до п'яти літрів на хвилину безперервного потоку кисню, і вони використовують деяку версію імпульсного потоку або «потоку споживання» для доставляння кисню лише тоді, коли пацієнт вдихає. Вони також можуть забезпечувати імпульси кисню в інших режимах, для збільшення періодичних потоків або для зменшення споживання енергії.

Дослідження концентрації кисню тривають, і сучасні методи дозволяють припустити, що кількість адсорбенту, необхідного медичним концентраторам кисню, може бути потенційно «зменшена втричі при одночасному забезпеченні на 10–20 % вищого відновлення кисню порівняно із типовим комерційним агрегатом».[8]

Ці портативні концентратори зазвичай підключаються до електричної розетки і можуть мати внутрішній акумулятор або зовнішній акумулятор для роботи поза домом та під час відключення електроенергії. Переносні концентратори кисню зазвичай можна підключити до розетки постійного струму транспортного засобу, і більшість із цих пристроїв підходять для амбулаторного використання.

FAA схвалила використання портативних концентраторів кисню в комерційних авіакомпаніях.[9] Однак користувачі цих пристроїв повинні заздалегідь перевірити, чи дозволена певна марка чи модель на певній авіакомпанії.[10] На відміну від комерційних авіакомпаній, користувачі літаків без тиску в кабіні потребують концентраторів кисню, які здатні забезпечити достатню витрату навіть на великій висоті.

Зазвичай «споживання» або імпульсний потік кисню не використовуються пацієнтами під час сну. Були проблеми з концентраторами кисню, які не могли визначити, коли сплячий пацієнт вдихає. Деякі більші портативні концентратори кисню розроблені для роботи в режимі безперервного потоку на додаток до режиму імпульсного потоку. Режим безперервного потоку вважається безпечним для нічного використання в поєднанні з апаратом CPAP.

Відремонтовані медичні концентратори кисню або спеціалізовані промислові концентратори кисню можуть бути використані для: роботи з оксиацетиленовим «різаком» або іншими паливними газами, зварювання та роботи з лемпворк-ами.[11]

Домашній кисневий концентратор Philips Respironics.