为检测自主研发的便携式制氧机的工作性能,本文通过高原就地试验和低压舱试验测试了便携式制氧机的氧气浓度、氧气流量和使用者的生理效应。试验结果表明：自主研究的便携式制氧机在高原环境下氧气浓度能维持在90%左右,在5 000m以下使用者的血氧饱和度超过90%,能有效解决高原缺氧问题;使用脉宽调制(PWM)技术,有效地节省了能耗,延长了便携式制氧机在户外的使用时间。

高原医学杂志2 0第 2 01年 0卷 4期

论著

便携式制氧机的工作原理及性能分析 刘应书曹永正刘文海钱， 斌马莉

1北京科技大学机械工程学院(京：0 0 3 .北 108 )

2江苏昊泰气体设备科技有限公司( .丹阳：130 22 0 )

摘要

为检测自主研发的便携式制氧机的工作性能，文通过高原就地试验和低压舱试本

验测试了便携式制氧机的氧气浓度、气流量和使用者的生理效应。试验结果表明：氧自主研究的便携式制氧机在高原环境下氧气浓度能维持在 9%左右， 500以下使用者的血氧饱 0在 0 m和度超过 9%,有效解决高原缺氧问题；用脉宽调制 ( WM)术，效地节省了能耗， 0能使 P技有延长了便携式制氧机在户外的使用时间。 关键词便携式制氧机脉冲供氧高原试验中图分类号 R 3 . 394般小于 1/ n为了避免呼气阶段和吸气末段氧气 L mi,

吸氧是解决高原缺氧问题的有效途径。目前，

在固定场所提供氧气已有多种制氧供氧设备可以应 用，对于移动人群，但以往的供氧装置主要有氧气

损失，我们采取了脉冲式输氧方式。根据呼吸生理学原理，氧气进入小肺泡囊中比在大肺泡囊中的交换效率要高，因此，携式制氧机在吸气的极早期高便速输出氧气，氧气迅速进入小肺泡囊中，避免停留在气管和大肺泡囊中 -] 7。采取脉冲式供氧方式，不到 90 0 mL的氧气在使用效果上等同于连续流量的 5L/mi n。

袋、型氧气瓶等。这类装置需要不断充氧，氧气小且容量有限，不方便使用，不能保障供氧。基于既也 此，国内外都在着力研究开发便携式制氧机。考虑

到变压吸附 (,方法制氧不但浓度高，且不产 r A) s而生有害气体，因此，国际上的便携式制氧机大多采用该方法卜引。 从 20 06年开始，京科技大学与江苏吴泰气体北 设备科技有限公司开始联合研究开发基于变压吸附原理的便携式制氧机，已投人生产。本文系统介并绍了便携式制氧机的工作原理、术特点和技术指技

脉冲信号通过如下方式获取：当使用者呼吸时， 将会使鼻吸管中出现

一个负压信号，通过压力传感器转化为电信号，后由单片机截取吸气阶段极早然 期的信号。这样，当人体呼吸时，控制氧气输出的阀 总能在适当的时候输出氧气。 1 3节能原理 .为了能在没有网电源的情况下工

标，以及高原就地试验和低压舱试验的有关结果，供有关单位和人员参考。 1便携式制氧机工作原理 1 1氧气分离原理 .便携式制氧机产生氧气的方

作，便携式制氧机除了配置车载电源外，还配有内置

电池。为了使内置电池每次的使用时间尽量长，便 携式制氧机设有几个档位，个档位所对应的流量每

法是变压吸附空气分离法。该方法利用沸石分子筛对气体吸附量随气体压力增加而增大和在相同气体压力下对氮气和氧气的吸附量不同的吸附特性而采取高压吸附、低压解吸的循环工艺从空气中分离出 氧气。为了增加回收率和氧气纯度，S P A便携式制 氧机的循环工艺中一般有均压步骤 (别是上均压特

不同，能耗也不同，使用者可根据需要选择合适的档位，而不需在任何情况下都在最大能耗下使用。在

输出压力相同时，转速越慢，能耗越小。便携式制氧 机在氧气流量较小的档位下，电机电压占空比减少，

以窄脉宽输入，压缩机的排气量也可相应减少，有效电压降低，耗减少。能 此外，便携式制氧机的控制阀也使用脉宽调制 ( WM)术，在启动瞬间输人较大的占空比， P技仅而

步骤 )和反吹步骤。 12氧气输出原理 .便携式制氧机的连续流量一