目的 提出一种故障诊断方法,以有效诊断变压吸附(Pressure Swing Adsorption,PSA)制氧机气控阀故障类别,防止因气控阀故障造成PSA制氧机无法工作.方法 运用时域和频域分析方法分析气控阀动力信号,选取表征典型故障的特征值,并运用选出的特征值对支持向量机(Support Vector Machine,SVM)训练,获得准确的SVM模型.使用该SVM模型对待测气控阀压力信号进行故障标签分类.结果 选取10个维修返厂气控阀进行无标签验证,每个气控阀采集200组数据,放入该SVM模型中进行故障诊断.实验结果与SVM模型预测结果完全相同,实验验证准确率为100%.结论 提出一种基于时域、频域特征与SVM模型相结合的制氧机气控阀故障诊断方法,通过此方法可高效地诊断气控阀的故障类别,实现准确更换或修复气控阀内元件,为后续气控阀故障诊断提供思路和方法.

医用氧气是重症呼吸系统疾病患者的重要治疗手段.分子筛变压吸附制氧具有简单方便、成本低、耗能少、易于调控等特点,已成为临床用氧的重要制备方式.但在临床使用中部分产品存在氧浓度过低、杂质含量过高、输出流量不稳定等问题,给临床应用带来很大隐患.本文基于产品安全、有效的基本要求,围绕产品质量控制中的主要关注点,如氧浓度、氧气洁净度、水分含量、氧流量稳定性、高海拔下性能、家用要求、电气安全性等,开展详细阐述及分析,以期为该产品的设计生产、注册审批、日常监管提供参考.

目的:开展医技保障单元研究,研制箱组式医技保障装备,为野战帐篷医院野外医疗救治提供医用氧气和医用水保障.方法:分析医技保障单元勤务定位,明确功能需求和技术指标要求;基于变压吸附(pressure swing absorp-tion,PSA)制氧和膜分离制水原理,开展变频恒压式海拔高度自适应PSA制氧技术和集成膜分离制备医用水技术研究;以高密度聚乙烯材料作为箱体材质,采用箱仪一体化结构形式,研制箱组式医用制氧模块和医用制水模块.结果:研制的医技保障装备产氧量为1.3 Nm3/h,氧气体积分数为92.7%;清洗水和纯化水产水流量分别为433.7 L/h (25℃)和37.2 L/h(25℃),水质分别符合GB 5749—2006《生活饮用水卫生标准》和《中华人民共和国药典》(2010年版)相关水质指标.结论:该套医技保障装备达到设计指标要求,可有效地保障野战帐篷医院在野外环境条件下开展医疗救治作业时所需的医用氧气和医用水.

目的:研究小型变压吸附(pressure swing adsorption,PSA)制氧装备主要工艺参数,提高其制氧性能.方法:分析小型PSA制氧装备的制氧工艺,通过实验研究吸附时间、均压时间、吸附压力、冲洗孔孔径等关键工艺参数对小型PSA制氧装备产品气性能的影响,并进行长期运行试验.结果:吸附时间为5.0 s、均压时间为0.8 s、吸附压力为0.14 MPa、冲洗孔孔径为0.9 mm时,产品气氧气体积分数最高,达到了93.9％,产品气流量为5 L/min,出氧压力为0.04 MPa;运行10000h后,产品气氧气体积分数仍高于93％.结论:该制氧装备性能稳定,可满足野战条件下一般性用氧需求.

目的:设计便携式变压吸附制氧机的控制系统,为便携式变压吸附制氧机的深入研究提供技术支持.方法:采用C8051F310单片机为控制核心,设计电源电路、负载驱动电路、空气压缩机驱动电路等外围控制电路,结合变压吸附制氧原理编写控制程序,并进行实验验证.结果:实现了微型变压吸附制氧系统的稳定、自动运行,产氧体积分数符合设计要求.结论:该控制系统具有简单方便、稳定可靠的优点,对变压吸附制氧机的小型化研究及研制具有重要的借鉴意义.

吸氧是减轻高原缺氧环境对居住者损害的最有效措施,也是预防和治疗急慢性高原病的重要手段.该文综述了当前高原制氧供氧技术的研究现状,包括变压吸附法、膜分离法、冷凝法、化学试剂法等,总结了关于高原合理用氧的研究进展,以及高原人员用氧指征、氧疗方案、安全用氧注意事项,可为高原地区制氧技术研究和高原人员合理规范用氧提供参考.

目的:通过对便携式变压吸附(pressure swing adsorption,PSA)制氧机进行高原适应性试验和应用效果的初步评价,以期为高原人群提供更科学有效的富氧干预手段.方法:采用低压舱分别模拟3000、4000、5000 m 3个海拔高度,在各海拔高度对制氧机的富氧气体氧体积分数和供气量进行测试,同时采集8名被试人员在每个海拔高度使用制氧机富氧前后的血氧饱和度(SpO2)和心率(HR)数据,并赴海拔3800 m地区采集另外8名被试人员使用制氧机富氧前后的SpO2和HR数据,通过对比使用该制氧机富氧前后被试人员SpO2和HR的变化对其应用效果进行初步评价.结果:该制氧机的富氧气体氧体积分数和供气量会随着海拔的增高有一定的下降(P<0.05),但是在海拔5000 m高度时富氧气体氧体积分数仍能维持在88％,供气量高于36 ml/次,且在固定海拔高度时其富氧气体氧体积分数和供气量波动不大;在模拟高原环境和高原实地使用该制氧机富氧后被试人员的SpO2显著升高(P<0.05),HR显著下降(P<0.05);在海拔3800 m,富氧3 min对SpO2的提高效果可以至少持续到停止富氧后10 min(P<0.05),HR在停止富氧后1 min内迅速升至富氧前水平.结论:便携式PSA制氧机性能稳定,能够有效缓解急进高原人群缺氧状态,对于保障进驻高原人群的身体健康具有十分重要的意义.

目的:设计一种新型便携式制氧系统,实现急救和户外患者吸氧.方法:以AT89S51为主控芯片,采用压缩机和吸附塔对空气进行变压吸附制得氧气,通过氧气调节阀调节氧气浓度,氧气出口连接吸氧管以满足患者的吸氧需求.采用镍氢电池供电,便于患者随时随地吸氧;由氧浓度监测电路、显示电路、按键电路及报警电路等模块构成,便于整个系统的稳定应用.结果:该系统为一体化封装设计,重量<3 kg,便于患者携带;经过临床测试,氧浓度最高可达95％,吸氧时间≥3 h,可以满足患者较长时间急救和户外吸氧.结论:新型便携式制氧系统对于拓宽患者的吸氧环境、提高吸氧效果以及满足患者随时随地吸氧需求,具有较大的临床应用价值.

目的:运用价值工程方法,比较决策出最优的医用氧源建设方案,满足医院建设运营需求.方法:运用价值工程的方法和步骤,利用层次分析法(AHP)确定指标权重,采用评价法进行功能评分,确定成本系数和价值系数,由功能和成本的比值即价值作为方案比较决策的最终依据,对真空变压吸附(VSA)集成制氧系统、液态氧罐和变压吸附(PSA)制氧机3种氧源建设方案进行分析,最终选出最优方案.结果:VSA集成制氧系统、液态氧罐和PSA制氧机3种方案比较中,计算得出的价值系数分别为1.3743、0.7851和0.7768,VSA集成制氧系统的价值系数大于液态氧罐和PSA制氧机,为最优氧源建设方案.结论:将价值工程方法运用到医用氧源建设方案的比较决策中,能更好地把技术和经济统一起来,满足建设需求.

变压吸附(PSA)分子筛制氧因具有氧气纯度高和吸附材料廉价易得的突出优势,已经应用于空气分离领域并得到了迅猛发展.在PSA气体分离技术中,吸附剂能直接影响最终分离效果,甚至影响工艺步骤的复杂性,因此研发高效稳定的吸附剂就成为PSA技术的核心.围绕当前研究最为集中的3种构型的分子筛—A型、X型和碳分子筛展开论述,介绍了这几种分子筛制氧的研究进展.然后对分子筛制氧技术的临床应用进行分析,肯定了该技术在临床应用的突出优点.最后通过制氧技术存在的缺陷,对今后制氧技术的发展进行展望,为适应特殊条件下的紧急救援制氧装备的研发提供思路.