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산소 농축기 기계 – 컴퓨터 기술

산소 농축기는 만성폐쇄성폐질환(COPD) 환자에게 보충 산소를 제공합니다.

심각한 만성 저산소혈증 및 폐부종에 대해 더 높은 농도의 산소를 제공합니다.

이 의료 기기는 지속적인 양압 장치와 함께 심각한 수면 무호흡증에 대한 보조 치료로 사용할 수 있습니다.

산소 농축기는 일반적으로 장기간 산소 요법을 제공하기 위한 고정 공급원으로 사용됩니다.
(LTOT)을 집에 있는 환자에게 전달합니다.

폐가 오랜 시간 동안 지속적으로 높은 유속의 농축된 산소를 필요로 하는 코로나19와 같은 상황에서 이 기계는 매우 유용합니다.

휴대용 버전은 유지 관리가 거의 필요 없으며 가정용 전원/배터리로 작동할 수 있습니다.

산소 농축기 작동 원리

산소농축기는 공기 중의 산소를 순도 90~97%로 증가시키는 장치입니다. 우리가 숨쉬는 공기는 약 78%의 질소, 21%의 산소, 1%의 기타 가스로 구성되어 있습니다.

공기 혼합물에서 산소를 분리하는 가장 쉬운 방법은 NASA가 개발한 압력 변동 흡수 기술을 사용하는 것입니다.

압력 변동 흡수 기술을 사용하여 산소를 얻는 과정은 제올라이트라고 알려진 알루미노실리케이트 광물을 통해 공기를 필터링하는 것을 기반으로 합니다.

이를 위해 미네랄은 분자층 또는 제올라이트층으로 알려진 용기에 배치됩니다. 주변 공기가 특정 압력으로 이 구조물에 적용될 때.

산소는 압력이 가해진 배출구를 통해 통과하는 반면, 공기 중의 질소 분자는 층의 미네랄과 함께 흡수됩니다.

압력 변동 흡수 기술

농축 장치는 공기 필터, 압축기, 4방향 솔레노이드 밸브, 분자체, 제품 탱크, 압력 조절기, 물 용기 및 배기 구성 요소로 구성됩니다.

이 시스템에서는 대기에서 흡입된 공기가 에어 필터를 통과한 후 압축기에서 제공되는 압력에 의해 1차 분자체로 보내집니다.

분자체로 들어가는 가압된 질소가 제올라이트 베드에 유지되는 동안 산소는 제한 없이 제품 탱크로 통과할 수 있습니다.

제품 탱크의 압력이 23 PSI에 도달하면 첫 번째 분자체의 제올라이트가 질소로 완전히 포화됩니다.

따라서 밸브 위치를 변경하여 두 번째 체에 압축 공기를 공급하여 산소 생산을 계속할 수 있습니다.

한편, 1차 분자체는 흡수된 질소, 이산화탄소, 수증기를 제거하여 감압 및 재생됩니다.

두 번째 체의 제올라이트가 질소로 포화되면 다시 첫 번째 체에 가압된 공기가 공급되고 두 번째 체의 질소는 egzost 시스템에 의해 배출되기 시작합니다.

시스템 운전 중에는 가압과 감압 사이클이 교대로 진행됩니다. 적절한 압력과 순도 90~95%의 산소를 공급합니다.

제품 탱크에서는 각각 압력 조절기와 유량계를 통과합니다. 그런 다음 비강 캐놀라 또는 산소 마스크를 환자에게 투여합니다.

분자체

“5A 분자체”라는 화학물질이 함유된 분자체는 장치 성능에 영향을 미치는 가장 중요한 구성 요소 중 하나입니다.

이 화학물질은 질소로 빠르게 포화되기 때문에 설계된 시스템에서 산소 연속성을 공급하기 위해 두 개의 분자체가 사용됩니다.

각 분자체의 설계는 베드 길이, 베드 직경, 베드의 패키지 유형 및 베드에 공급되는 공기압과 같은 기본 매개변수에 따라 달라집니다.

분자체 생산에는 두 가지 유형의 포장이 사용됩니다.

기존 포장

기존의 것은 한 종류의 분자체만을 사용하여 만든 균일한 포장형이다.

즉, 동일한 직경을 가진 한 종류의 분자체가 흡착탑에 균일하게 분포되어 있는 것입니다.

이러한 유형의 포장이 직면한 가장 중요한 문제 중 하나는
기둥의 중앙 코어는 중앙 코어 외부의 속도보다 훨씬 높습니다.

결과적으로, 중앙 코어에 있는 분자체는 충분한 질소를 흡착하여 먼저 포화되지만, 중앙 코어 외부는 여전히 포화되지 않습니다.

따라서, 이 유형의 포장에서는 전체 컬럼의 분자체가 충분히 사용되지 않습니다. 기존 포장의 단점은 중앙 코어의 유속을 줄임으로써 제거될 수 있습니다.

이 기능은 컬럼 전체에 단일형 분자체를 사용하는 대신 다층 패키징이라는 다층 배열을 사용함으로써 달성할 수 있습니다.

다층 포장

직경이 작은 분자체는 중앙 코어에 채워져 있고 직경이 큰 분자체는 중앙 코어 외부에 있습니다.

25 본 연구에서는 중앙 코어와 외부 코어를 포함하는 2층 포장이 사용됩니다. 중앙 및 외부 분자체의 크기는 각각 1.6mm 및 2.1mm입니다.

각 실린더의 직경은 82mm이고 높이는 각각 650mm입니다.

압축기

분자체에 필요한 압력을 제공하는 데 사용되는 압축기는 건조 공기 압축기입니다.

이는 단일 전기 모터와 모터 샤프트의 반대쪽 끝에서 구동되는 두 개의 왕복 피스톤 메커니즘으로 구성됩니다.

각 메커니즘에는 모터에 의해 실린더 내에서 왕복 이동하는 피스톤이 포함되어 있습니다.

두 개의 실린더는 원하는 순도의 산소를 생성하는 데 필요한 공기 흐름과 압력을 제공하기 위해 함께 연결됩니다.

실험 연구에 따르면 330W/1.5A의 전기 모터는 3bar의 압력을 얻을 수 있으며,

이는 1-5 L/min의 유속으로 산소 농축기 출력에서 ​​약 95-82% 순도의 산소를 제공합니다.

제품 탱크의 부피

시스템 출력의 산소 순도에 영향을 미치는 또 다른 요인은 분자체에서 산소를 저장하는 데 사용되는 제품 탱크의 부피입니다.

산소 농축기에 대용량 탱크를 사용하면 장치 출력의 산소 순도가 감소하는 반면, 소용량 탱크를 사용하면 산소 흐름의 변동이 증가합니다.

따라서 산소 농축기 설계 시 탱크 용량은 분자체의 크기와 압축기 출력에 따라 결정됩니다.

농축기 투입구에는 환경조건으로 인해 발생하는 먼지, 습기, 꽃가루 등 유해물질을 포함한 모든 입자를 최소 0.3미크론까지 필터링하는 에어필터가 사용됩니다.

제품 탱크의 약 23 PSI 압력을 5-10 PSI로 낮추는 압력 조절기가 탱크 출력에 연결되어 유량계 입력의 유량 불균형을 최소화합니다.

그런 다음 9 PSI 밸브 보안을 갖춘 물통을 통해 환자에게 산소가 공급됩니다.
°유량계를 원하는 유속으로 조정합니다.

제품으로서의 산소 농축기 설명

농축기는 실내 공기를 흡입하여 먼지, 박테리아 및 기타 미립자를 제거하는 일련의 필터를 통과시킵니다.

농축 공정의 첫 번째 단계에서 압축기는 체 재료가 들어 있는 두 개의 실린더 중 하나로 공기를 밀어 넣습니다.

질소가 흡착되어 농축된 산소와 실내 공기에서 발견되는 소량의 기타 가스가 남습니다.

동시에 다른 실린더에서는 질소가 탈착되어 대기 중으로 배출됩니다.

두 번째 단계에서는 실린더의 기능이 정해진 주기에 따라 역전되어 환자에게 지속적인 산소 흐름을 제공합니다.

운영 단계

집중 장치는 전문가가 올바르게 설정합니다.

• 장치를 전원에 연결하고 켜고 산소 흐름을 의사의 처방에 따라 조정합니다.
• 비강 캐뉼라 또는 마스크를 환자에게 적용합니다.
• 농축기는 규정된 시간 동안, 일반적으로 한 번에 며칠 또는 몇 주 동안 지속적으로 사용됩니다.

보고된 문제

산소 농축기는 공기 흡입 시스템, 오작동하는 체 제어 밸브 및 오염된 체 재료와 관련된 일반적인 문제로 인해 치료 수준의 산소를 생성하지 못할 수 있습니다.

실내 공기 중의 수증기는 내부 튜브의 작은 누출을 통해 유입되어 체층의 질소 흡착을 손상시킬 수 있습니다.

충분한 수증기가 체층을 다시 한 번 오염시키는 경우 전달되는 가스는 실내 공기가 됩니다. 환자는 비강 캐뉼라로 인해 자극을 받을 수 있습니다.

과도한 산소는 연소를 촉진하고 가속화하므로 가연성 물질 및 발화원 근처에서 농축기를 사용하지 않도록 각별히 주의해야 합니다.

예비 압축 산소 탱크와 조절기는 정전 시 항상 사용할 수 있어야 합니다.

또한 산소 수준 모니터링 장치에 대해 알고 싶으시면 Pulse Oximeter를 클릭하세요. 중환자 치료 장치에 대해서는 인공호흡기를 읽어보세요.

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