用于产生氧的方法和设备的制作方法

用于产生氧的方法和设备的制作方法
【专利摘要】本发明涉及产生氧的方法。所述方法解决了减少维修工作并且改进所产生的氧的纯度的目的。根据本发明，所述方法包括以下步骤：在致密的电压可驱动膜（12）的初级侧提供含有氧的气体；在膜（12）的初级侧的导电元件与膜（12）的次级侧的导电元件之间施加电压，所述导电元件与膜（12）电连接，其中在膜（12）的初级侧和次级侧中的至少一侧产生等离子体（18、20），等离子体（18、20）用作导电元件。
【专利说明】用于产生氧的方法和设备
【技术领域】
[0001]本发明涉及氧产生的领域。更具体地说，本发明涉及从治疗应用领域中含有氧的气体中分离氧的领域。
【背景技术】
[0002]氧疗法是作为治疗形式的给氧。在慢性和急性病人护理中它被广泛用于各种用途，因为它对于细胞新陈代谢是必要的，进而组织氧合对于所有的生理功能是必要的。通过增加氧到肺部的供应从而增加身体组织对氧的可获得性，应使用氧疗法使病人受益，尤其是当病人患有缺氧和/或低氧血症时。在医院或在家庭护理的应用中均可使用氧疗法。氧疗法主要的家庭护理应用是用于患有严重的慢性阻塞性肺疾病(COPD)的病人。
[0003]可以以多种方式给氧。优选的给氧方式是通过使用所谓的即时产生氧。提到这一点，商业解决方案即所谓的氧浓缩器或分离器是广泛公知的。这些氧浓缩器主要从含有氧的气体中分离氧，从而即时，即在使用前直接提供氧。大部分已知的氧浓缩器需要压缩器以压缩含有氧的气体。此外，必须产生氧，优选纯氧。因此，大部分已知的氧浓缩器包含有机膜以从含有氧的气体分离氧。
[0004]已知的氧浓缩器的主要缺点是高成本和关于噪声的有限便利。此外，含有氧的气体的不需要的成分，主要是氮，被吸附在膜上，从而造成需要所谓的回转过程，通过该过程将吸附的气体从膜解吸。在该解吸步骤期间，氧的分离是不可能的，因此需要两种膜，这进一步提高了成本。此外，压缩机大部分是有噪音的，特别是当整夜使用氧浓缩器时，这导致了减少的便利。此外，产生的氧是未消毒的，因此进一步的消毒措施往往是需要或必要的。
[0005]由US 6，544，404 BI已知的是用于从含氧的流体分离氧的氧分离方法。该方法使用混合的离子和电子膜，所述膜具有选自金属、金属氧化物及其组合的化学活性多孔涂层。这种现有技术想要提供优异的通量而不牺牲复合膜的机械和物理相容性。然而，这些种类的膜在膜的初级侧与次级侧之间需要一定量的分压差，这在一些情况下是优选要避免的。
[0006]此外，已知的用于分离氧的方法分别使用具有电极作为外导电层的纯电压驱动膜或纯离子导电膜以便产生通过膜的氧通量。这些膜或使用这些膜的一个主要缺点是这些膜可能需要高温以便适宜地工作。然而在这些条件下，存在这样的风险:电极的成分从电极释放，从而存在于所产生的氧流中。然而，在一些应用中，例如在治疗应用领域中，必须避免或至少显著减少这些化合物的存在。此外，在一些情况下用于进行该方法的设备需要大量的维修工作。此外，膜的表面上存在的电极对气体或至少对氧必须是可渗透的，这可能需要相当复杂的制造过程。

【发明内容】

[0007]本发明的一个目的是提供一种用于产生氧的方法和设备，其克服了本领域已知的缺点中的至少一个。
[0008]本发明的另一个目的是提供一种用于产生氧的方法和设备，其对减少维护工作是有用的，并且其中显著降低了所产生的氧流中存在不需要的化合物的风险。
[0009]通过根据权利要求1的产生氧的方法来实现这些目的。此外，还通过根据权利要求9的用于产生氧的设备来实现这些目的。在从属权利要求中定义了本发明的优选实施方案。
[0010]本发明涉及一种产生氧的方法，所述方法包括以下步骤:在致密的电压可驱动膜的初级侧提供含有氧的气体；在膜的初级侧的导电元件与膜的次级侧的导电元件之间施加电压，所述导电元件与膜电连接，其中在膜的初级侧和次级侧中的至少一侧产生等离子体，所述等离子体用作在膜的初级侧的导电元件和/或用作在膜的次级侧的导电元件。
[0011]根据本发明在致密膜的初级侧提供含有氧的气体的步骤包括适用于使膜的初级侧与含有氧的气体接触的每种措施。因此，该步骤示例性地包括:简单地将膜或特别是其初级侧设置在包括含有氧的气体的气氛中。此外，该步骤可包括例如通过气体供应装置如泵、压缩机等将含有氧的气体引导至膜的初级侧。
[0012]根据本发明膜的初级侧应特别意指将含有氧的气体引导至的膜的那一侧，即膜有保持力的一侧。相应地，膜的次级侧应特别意指存在所产生的纯氧流的膜的那一侧，即膜的可透过侧。
[0013]此外，本文所使用的术语致密膜应意指对氧为可透过的但对其它气体尤其是对氮为不可透过的膜。因此，致密膜适用于从含有氧的气体分离氧，从而产生纯的或基本上纯的氧。此外，本发明的意义上的电压可驱动膜应特别意指仅通过在膜两端即在膜的初级侧与次级侧之间提供电压来产生纯氧通量的膜。因此，根据本发明的电压可驱动膜特别地基于可能是无孔的纯氧离子导电固体电解质膜。因此本发明意义上的电压可驱动膜不是混合的导电膜，例如同时具有氧离子和电子导电性的导电膜。
[0014]此外本发明意义上的导电元件还特别意指适合于施加电压并且由于所施加的电压和与离子导电膜的电连接而使电流流动的任何元件。因此，导电元件应特别意指电子导电元件。根据本发明，通过所产生的等离子体形成至少一个导电元件。然而，在通过等离子体仅形成一个导电元件的情况下，可通过常规的电极形成另一导电元件。在后一种情况中，可优选将电极设置在膜的表面上以允许使用根据本发明的方法适宜地产生氧。在这种情况下，电极必须是对气体或至少对氧可透过的。
[0015]根据本发明的等离子体应特别意指其中存在带电颗粒的气体。所述带电颗粒从而可包括离子或电子或其它的带电颗粒。
[0016]此外，本文所使用的术语含有氧的气体应意指至少部分包含氧或主要由氧组成的任何气体。
[0017]根据本发明，产生氧或从含有氧的气体分离氧，从而解决了上述目的。详细地说，由于在膜的初级侧和次级侧中的至少一侧产生等离子体，可通过电离气体或等离子体交换至少一个电极。因此，在通过等离子体仅交换一个电极的情况下，显著降低了化合物存在于电极中并且在工作条件下从电极释放的风险，或者完全避免该风险。
[0018]关于这方面，特别优选通过等离子体交换在膜的次级侧的电极，即仅在膜的次级侧形成等离子体。在一些情况下这可能是足够的，因为在工作条件下可能从电极释放的化合物将不会透过该膜，从而将不会劣化纯氧的通量。因此，特别优选根据本发明的方法产生非常高纯度的并且没有特别有毒的杂质的氧。例如，为了在治疗应用过程中将所产生的氧给予病人，根据本发明的方法是特别合适的。
[0019]此外，通过在膜的初级侧和次级侧中的至少一侧产生等离子体，可显著减少为根据本发明的方法设计的设备的维修工作。详细地说，在工作条件下电极中存在的化合物如钴被释放的情况下，不仅所产生的气体流可能包含杂质，而且电极本身或其组成被劣化。这可导致电极在一段时间后不正常工作，因而在一定的工作周期后需要更换电极。在不存在电极或电极量减少的情况下，可节省这种维修工作。因此，可减少维修工作，从而降低用于实施根据本发明的方法所需的成本。
[0020]还可使用所产生的等离子体加热致密膜以使致密膜达到其所需的工作条件。详细地说，为了让膜正常工作，加热膜有时可能是有利的。加热膜所需的能量可至少部分由等离子体提供。因此，在一些情况下不必提供额外的加热装置。此外，通过特别是在膜的次级侧提供等离子体产生了无菌的氧，这在一些情况下特别是在治疗应用领域中可为优选的。
[0021]在以下事实中发现了根据本发明的方法的另一个优点:通过使用电压可驱动膜，通过改变所施加的电压可非常精确地调整氧通量。这是因为氧通量率与施加的电压成正t匕。此外，简单地通过将所施加的电压调整至合适的量，可容易地在膜的次级侧上产生所需的量的过压。因此，通过使用根据本发明的方法，可非常精确地控制所产生的氧，例如关于其量即通量和/或压力。
[0022]此外，与混合的离子和电子传导膜相比，例如对于产生氧不需要在初级侧与次级侧之间有压力差。这使得可以在没有令人讨厌的气体压缩装置的情况下工作，使得根据本发明的方法更加安静。
[0023]根据本发明的一个优选实施方案，在膜的初级侧和次级侧均产生等离子体。该实施方案允许进一步 减少维修工作，从而降低了根据本发明的方法所需的成本。详细地说，不仅在一侧，特别是在膜的次级侧省去用于膜的电极，而且可在不需要任何电极的情况下提供该膜。因此，通过等离子体在膜的初级侧和次级侧两侧均形成导电元件。这导致完全避免了交换各电极的步骤以及控制电极的步骤。此外，可避免从设置在膜的初级侧的电极释放的颗粒可被引导至膜并且污染膜，这将导致膜的寿命缩短。因此，根据该实施方案的方法减少了维修工作并且延长膜的寿命。因此，该实施方案允许进一步降低实施根据本发明的方法所需的成本。
[0024]根据本发明的另一个优选实施方案，产生等离子体以提供< 1X10_3的载流子密度。根据本发明的载流子密度应特别意指关于气体分子的带电颗粒的量。处于上述确定的范围内的带电颗粒浓度高得足以允许合适的氧通量通过膜用于广泛应用，从而允许在膜的次级侧上提供合适的纯氧过压。详细地说，等离子体的导电性足够高以允许施加合适的电压并且将电压与膜耦合。此外，由于仅需要产生有限量的带电颗粒，可节能地进行根据该实施方案的方法。因此，通过进行根据本发明的方法，该实施方案可以进一步降低成本。
[0025]进一步优选将膜加热到≥500°C至≤ 700°C的温度。特别是通过将膜加热至上述温度范围，由于因加热步骤可提高引导氧通过膜的力，可提供通过膜的合适氧通量。此外，通过加热膜可产生无菌的氧，这在仅在膜的初级侧上形成等离子体，而该方法用于治疗应用过程，并且因此用于对病人给氧的情况下是特别有利的。
[0026]关于待提供 的等离子体，存在几种可使用的产生等离子体的有利实施方案。因而可区分非局部热平衡(非LTE)放电与LTE放电。非LTE放电如电介质阻挡放电几乎不伴随气体加热，而LTE放电如高强度放电灯中的放电(等离子体)伴随显著的气体加热和高的气体温度。
[0027]详细地说，可优选通过在两个电极之间施加电压来产生等离子体。该实施方案使用静电场的激发，其中通过放电并且还通过电子碰撞电离来产生带电颗粒。详细地说，在两个电极之间施加优选相对于直流的电压。通过调节电压、电极距离和气体压力的合适组合，形成放电以产生等离子体。该实施方案是进行等离子体的特别容易的方式。详细地说，不必提供复杂的设备，使得根据该实施方案的方法特别节约成本。
[0028]根据本发明的另一实施方案，基于电容激发产生等离子体。基于电容激发产生等离子体使用电磁场的激发，其中通过电子碰撞电离产生带电颗粒。详细地说，可将交变电场施加至两个电容板上。在电容板之间产生等离子体。电容激发的一个主要优点是不必将在其间产生等离子体的电容板设置为直接邻近于在致密膜的初级侧提供的含有氧的气体或在致密膜的次级侧所产生的纯氧流，或设置在气体流中。相反，例如通过玻璃板等可将电容板设置为与各自的气体或气体流分离。因此，通过使用这个所谓的无电极的等离子体产生，含有氧的气体或产生的纯氧都不与电容板直接接触。因此，该实施方案避免了电容板的颗粒被释放并引入到气流中，从而避免了特别是将污染引入到纯氧流中。因此，根据该实施方案的方法可以进一步增加所产生的氧的纯度，这在治疗应用领域中是特别有利的。此外，可避免从电容板释放的颗粒被引导至膜并且污染膜而导致膜寿命缩短。因此，根据该实施方案的方法进一步减少了维修工作并且延长了膜的寿命。因此，该实施方案可以进一步降低实施根据本发明的方法的成本。
[0029]还可优选基于电感激发产生等离子体。基于电感激发或磁激发产生的等离子体产生使用电磁场的激发，其中通过电子碰撞电离产生带电颗粒。详细地说，可通过线圈引导高频交变电流，这可导致放电如辉光放电并且因此导致等离子体。再次，可将线圈设置为与含有氧的气体分离，特别是 与所产生的纯氧流分离。因此，再次可进行等离子体的无电极产生，导致上述关于所产生的氧改进的纯度和减少维修工作的优点。
[0030]在本发明的另一个实施方案中，基于电磁波产生等离子体。优选地，使用微波或射频激发氧或含有氧的气体以便产生等离子体。根据本发明的微波应特别意指波长为> Imm至≤Im且频率为≥300MHz至≤300GHz的波，而射频应特别意指波长为≥IOcm至≤IOOkm且频率为至多3GHz的波。再次，可将用于产生电磁波的装置设置为与含有氧的气体分离，特别是与所产生的纯氧流分离。因此，再次，可进行等离子体的无电极产生，导致上述关于所产生的氧改进的纯度和减少维修工作的优点。
[0031]此外，本发明还涉及一种用于产生氧的设备，该设备包括具有初级侧和次级侧的致密的电压可驱动膜、用于在致密膜的初级侧和次级侧中的至少一侧产生等离子体的等离子体产生装置、和用于在由等离子体产生装置产生的等离子体与另一导电元件之间提供电压的电压源，将所述等离子体与另一导电元件设置在所述膜的相对侧。
[0032]根据本发明的等离子体产生装置可特别意指能够形成等离子体的任何装置，其中所述等离子体是类似上述的电离气体。详细地说，等离子体产生装置可包括电压源，所述电压源包括两个电极，以通过在这两个电极之间施加电压产生等离子体。或者，等离子体产生装置可包括两个电容板，在所述两个电容板之间通过电容激发来产生等离子体。此外，可提供线圈以便基于电感激发来产生等离子体，或可提供用于产生微波或射频的装置。然而，等离子体产生装置并不限于上述实施方案。通常，可使用本领域已知的任何等离子体产生装置。
[0033]与所述膜电连接的导电元件应特别意指:在使用等离子体作为导电元件的情况下，直接邻近膜产生等离子体并且因此等离子体存在于膜表面上并且因此直接接触。在导电元件为常规电极的情况下，可如本领域已知的那样将常规电极设置在膜表面上。
[0034]根据本发明的设备特别适合于进行根据本发明的方法。因此，根据本发明的设备可以产生具有高纯度的氧并且当使用纯电压可驱动膜时避免将从涂覆在膜上的电极释放的颗粒释放到所产生的氧流中。
[0035]根据本发明的设备的另一优点是显著简化了这样的设备的制造步骤。详细地，电极，当存在于膜上时，不仅必须为导电的，而且它们对气体或者至少对氧还必须是可透过的。为了实现这个性质，要非常具体地选择用于形成电极的材料，或者必须将它设置为具有通孔例如格子状结构，这使得制造方法相当复杂。另一种可能性是将电极设置为薄层，在这种情况下电极的稳定性可在一些情况下导致问题。然而，通过由等离子体形成导电元件而不必考虑这些问题，因为等离子体对于气体或氧没有表现出透气性的问题。
[0036]根据本发明的一个优选实施方案，通过等离子体形成所述另一导电元件。因此，设计该实施方案在电压可驱动膜的表面上没有提供电极。因此，进一步减少了从膜释放化合物并且进入所产生的氧流中的风险以及减少了维修工作。
[0037]根据本发明的又一优选实施方案，所述膜基于包括(MO2)-萤石型氧化物、钙钛矿型氧化物(AB03)、Aurivillius (Bi2O2) (AlriBnOx)共生相、La2Mo2O9氧化物或磷灰石A10-X(SiO4)6O2i5晶格的材料。这些类型的材料非常适用作致密的电压可驱动膜，因为它们表现出良好的离子导电性并且在根据本发明的方法的条件下是稳定和惰性的。(MO2)-萤石型材料可包括ZrO2或ZrO2基材料，例如用或不用钇(Y)或氧化钇(Y2O3)掺杂的，或者它们可包括氧化铈(CeO2)或基于氧化铈(CeO2)的材料，例如用或不用较低价阳离子如钆(Gd)或衫(Sm)掺杂的,或者它们可包括氧化秘(S -Bi2O3),其可用或不用稀土掺杂剂如钇(Y)、镝(Dy)或铒(Er)例如结合较高价的`阳离子如钨(W)或铌(Nb)掺杂的，其中一个实例是Bi。.^ra2Oh5，或者它们可包括烧绿石(A2B2O7)如Gd2Ti2O715具有钙钛矿型结构(ABO3)的材料包括例如 LahSrxGaIyMgyO3-S (LSGM)，其中 x=0.10-0.20 并且 5 =0.15-0.20。Aurivillius(Bi2O3) (AlriBnOx)共生相可优选包括基于用过渡金属阳离子如铜(Cu)、镍(Ni)、钴(Co)部分取代钒(V)或可用钽(Ta)、锑(Sb)或铌(Nb)掺杂的Y-Bi4V2O11的那些材料。La2Mo2O9-氧化物导体可为未掺杂或掺杂的并且可包括例如材料La1.7Bi0.3Mo209_8、La2Mo1.7ff0.309_5或La2Mo1.95V0.0509_5。磷灰石Aichx(SiO4) 602±s晶格包括优选具有A位阳离子的那些材料，如Ln1Q_xSi6026+y，其中 Ln 代表镧(La)、镨(Pr)、钕(Nd)、钐(Sm)、钆(Gd)、镝(Dy)。
[0038]根据本发明的又一个实施方案，将等离子体产生装置设置为与含有氧的气体分离并且与所产生的氧流分离。这可以实现上述关于减少维修工作和所产生的氧改进纯度的优点。
[0039]根据本发明的另一实施方案，提供了用于将含有氧的气体流引导至膜的初级侧的气体供应装置。该气体供应装置通过向致密膜的初级侧提供含有氧的气体流，可增强根据本发明的设备的性能，因此其可通过泵、压缩机等形成。此外，例如通过使用风扇作为气体供应装置，可改进膜的初级侧附近存在的气体的气体交换。[0040]还可优选根据本发明的设备是用于治疗应用的给氧装置的一部分。特别是关于治疗应用，避免尤其是有毒的化合物如钴从电极释放并且进入气体流中的效果是特别有利的。因此，将根据本发明的设备引入给药装置如用于治疗应用的给氧装置中是特别有益的。
【专利附图】

【附图说明】
[0041]参考下文中描述的实施方案本发明的这些和其它方面将是显而易见的。
[0042]附图中:
[0043]图1示出了根据本发明的设备的一个实施方案的示意性纵剖面图；
[0044]图2示出了根据本发明的设备的另一个实施方案的部分示意性纵剖面图。
【具体实施方式】
[0045]在图1中示意性地示出了根据本发明的设备10的一个实施方案。根据本发明的设备10特别适用于从含有氧的气体分离氧。因此设备10可以为氧分离装置或氧浓缩器的一部分。设备10非常适用于例如家庭护理应用中的氧疗法。然而，设备10并不限于治疗应用，而且还适用于所有类型的氧产生。作为又一个示例性应用，是飞机中的氧产生。
[0046]设备10包括具有初级侧和次级侧的致密的电压可驱动膜12。可将膜12设计为图1中所示的平板状，或者可将它设计为管形式。然而，膜12的形状并不限于上述的实施方案。
[0047]膜12可基于包括(MO2)-萤石型氧化物、钙钛矿型氧化物(AB03)、aurivillius(Bi2O2) (AlriBnOx)共生相、La2Mo2O9氧化物或磷灰石A10_x (SiO4) 602± 5晶格的材料。
[0048]为了在膜12的初级侧提供含有氧的气体，可将膜或其初级侧设置在包含含有氧的气体的气氛中。此外，可将含有氧的气体流引导至膜12的初级侧，因此在膜12的初级侧上可提供气体供应装置14。因此，将含有氧的气体如空气引导至在膜12初级侧附近，这由箭头16表示。
[0049]由于根据本发明的膜12是纯电压可驱动膜，必须在膜12的初级侧的导电元件与膜12的次级侧的导电元件之间施加电压，其中所述导电元件与膜12电连接。
[0050]关于导电元件，通过在膜12的初级侧和次级侧中的至少一侧产生的等离子体18、20形成至少一个元件。在仅在膜12的一侧，特别是在次级侧产生等离子体18的情况下，可通过涂覆在膜12的表面上的电极来形成膜12各自相对侧上的导电元件。然而根据图1，在膜12的初级侧和次级侧上均提供了等离子体18、20。因此，根据图1的实施方案，提供了用于在致密膜12的初级侧和次级侧均产生等离子体18、20的等离子体发生装置22、24。因此在膜的次级侧的纯氧中产生等离子体18，而在膜12的初级侧的含有氧的气体中产生等离子体20。
[0051]关于所产生的等离子体18、20，为了产生它们存在几种有利的实施方案。详细地说，等离子产生装置22可包括电极作为膜12的次级侧的等离子体产生装置26、28，而等离子体产生装置24可包括电极作为膜12的初级侧的等离子体产生工具30、32。在这种情况下，如图1所示，电极与作为等离子体产生装置22、24的一部分的电压源连接，以便在电极之间施加电压，从而产生等离子体18、20。
[0052]然而，还可例如基于电容激发、基于电感激发或基于电磁波产生等离子体。[0053]在电容激发的情况下，等离子体产生装置22、24可包括电压源，所述电压源在作为等离子产生工具26、28和/或30、32的两个电容板之间建立交变电场。可将电容板设置在分尚器34、36、38、40后面以便将电容板与各气体流分隔。分尚器34、36、38、40例如可由玻璃形成。因此，不存在等离子体产生装置22、24或它的等离子体产生工具26、28、30、32与各自的气体或气体流的直接接触。
[0054]在电感激发的情况下，等离子体产生装置22、24可包括高频交变电流源，所述高频交变电流源与作为等离子体产生工具26、28和/或30、32的线圈连接。关于电感激发，可优选在具有管状形状的膜附近产生等离子体。图2显示了这些。
[0055]根据图2，显示了致密的电压可驱动膜12。仅部分地示出了膜12并且其具有管状形状。在图2中未示出进一步的细节如与膜12耦合的电压源42，因此它是参考图1的。然而，根据图2的设备的整体功能与图1是相当的。在膜12附近，在其次级侧即在所产生的氧中产生等离子体18。关于它的管状形状，可将次级侧设置在膜12内部。相应地，在膜12的初级侧产生等离子体20，其中在含有氧的气体中产生该等离子体20。关于它的管状形状，可将初级侧设置在膜12周围。关于在膜12的次级侧所产生的等离子体18，可通过内部线圈50产生等离子体18。可将内部线圈50成形为铁素体上形成的导线。优选地，将线圈50设置为通过例如由玻璃形成的分离器52与膜12分离并且与所产生的氧分离。相应地，通过外部线圈54产生在膜12的初级侧所产生的等离子体20。可将外部线圈54成形为空芯线圈，并优选将其设置为通过例如由玻璃形成的分离器56与膜12分离。因此，不存在线圈50,54与各自的气体流的直接接触。除了电感激发，关于如上述的产生等离子体的其它方法并且对于仅在膜12的一侧上使用等离子体18的实施方案，也可使用膜12的管状形状。
[0056]再参考图1，关于基于电磁波的等离子体产生，等离子体产生装置22、24可包括作为等离子体产生工具26、28和/或30、32的微波或射频源。可再次将电磁辐射源设置在分离器34、36、38、40的后面以便将它们与各气体流分隔。分离器34、36、38、40例如可由玻璃形成。因此，不存在等离子体产生装置22、24或它的等离子体产生工具26、28、30、32与各自的气体或气体流的直接接触。
[0057]为了从含有氧的气体分离氧，在膜12的初级侧的导电元件与膜12的次级侧的导电元件之间必须施加电压。根据本发明，如上所述，通过所产生的等离子体18、20形成至少一个导电元件，特别优选在膜12的次级侧上。因此，提供了用于在通过等离子体发生装置22所产生的等离子体18与另一导电元件之间提供电压的电压源42，等离子体18和另一导电元件设置在膜12的相对侧上。电压源42可为电流源，优选为直流电流源，并且经过等离子体18和另一导电元件，电压源42可与膜12耦合。在电极用于所述另一导电元件的情况下，在电极与电压源42之间可提供简单的导电连接如电缆。在使用等离子体18、20作为导电元件的情况下，在合适的耦合设备44，46的帮助下可将电流源或电压源42与等离子体18,20耦合，并因此与膜12耦合。耦合设备44、46的实例非限制性地包括如由低压和高压气体放电灯已知的电极。耦合设备44、46设置在等离子18、20中，并且优选离各自的气体流特别是离所生成的氧还有离膜12处于安全的距离。优选地，设计电压源42用于在膜12的初级侧上的导电元件与膜12的次级侧上的导电元件之间施加合适的电压。应选择要施加的电压以便在膜12的次级侧产生所需的纯氧流。但是，根据要产生的等离子体和要使用的膜，可改变所施加的电压。[0058]如下所述，可用如上所述的设备10进行根据本发明的产生氧的方法。在致密的电压可驱动膜12的初级侧提供含有氧的气体如空气。在膜12的初级侧的导电元件与膜12的次级侧的导电元件之间施加电压。由于通过等离子体18形成至少一个导电元件，因而在膜12的初级侧和次级侧中的至少一侧产生等离子体18。详细地说，可产生等离子体18以提供(IXlO-3的载流子密度。由于通过导电元件电压源42与电压驱动膜12的耦合以及在膜12的初级侧含有氧的气体的存在，可开始氧分离过程并且产生纯的或基本上纯的氧流48。
[0059]因此，可优选将膜12加热到≥500°C至≤700°C的温度，其中离子体18、20可用于至少部分加热该膜。
[0060]尽管在附图和前面的描述中详细地说明和描述了本发明，但是认为这样的说明和描述是说明性或示例性的，而不是限制性的；本发明并不限于所公开的实施方案。由本领域技术人员在实践所要求保护的本发明时从附图、公开内容和所附权利要求的研究可理解和实现所公开的实施方案的其它变体。在权利要求中，词语“包括”不排除其它元件或步骤，并且不定冠词“一个”或“一种”不排除多个。在相互不同的从属权利要求中记载某些措施的事实并不表示这些措施的组合 不能被有利地使用。权利要求中的任何附图标记不应被解释为限制范围。
【权利要求】
1.产生氧的方法，所述方法包括以下步骤: 在致密的电压可驱动膜(12)的初级侧提供含有氧的气体； 在膜(12)的初级侧的导电元件与膜(12)的次级侧的导电元件之间施加电压，所述导电元件与膜(12)电连接，其中 在膜(12)的初级侧和次级侧中的至少一侧产生等离子体(18、20)，所述等离子体(18、20)用作在膜(12)的初级侧的所述导电元件和/或用作在膜(12)的次级侧的所述导电元件。
2.根据权利要求1的方法，其中在膜(12)的初级侧和次级侧均产生等离子体(18、20)。
3.根据权利要求1的方法，其中产生等离子体(18、20)以提供<IXKT3的载流子密度。
4.根据权利要求1的方法，其中将膜(12)加热到≥500°C至≤700°C的温度。
5.根据权利要求1的方法，其中所述等离子体(18、20)是通过在两个电极之间施加电压来产生的。
6.根据权利要求1的方法，其中所述等离子体(18、20)是基于电容激发来产生的。
7.根据 权利要求1的方法，其中所述等离子体(18、20)是基于电感激发来产生的。
8.根据权利要求1的方法，其中所述等离子体(18、20)是基于电磁波来产生的。
9.用于产生氧的设备，所述设备(10)包括: 具有初级侧和次级侧的致密的电压可驱动膜(12)， 用于在致密膜(12)的初级侧和次级侧中的至少一侧产生等离子体(18、20)的等离子体产生装置(22、24)，和 用于在由等离子体产生装置(22、24)所产生的等离子体(18、20)与另一导电元件之间提供电压的电压源(42)，所述等离子体(18、20)和所述另一导电元件设置在膜(12)的相对侧上。
10.根据权利要求9的设备，其中通过等离子体(18、20)形成所述另一导电元件。
11.根据权利要求9的设备，其中所述膜基于包括(MO2)-萤石型氧化物、钙钛矿型氧化物(AB03)、aurivillius (Bi2O2) (AlriBnOx)共生相、La2Mo2O9 氧化物或磷灰石 A10_x (SiO4) 602± s晶格的材料。
12.根据权利要求9的设备，其中将等离子体产生装置(22、24)设置为与含有氧的气体分离并且与所产生的氧流分离。
13.根据权利要求9的设备，其中提供用于将含有氧的气体流引导至膜(12)的初级侧的气体供应装置(14)。
14.根据权利要求9的设备，其中所述设备(10)是用于治疗应用的给氧装置的一部分。
【文档编号】A61M16/10GK103717291SQ201280020716
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2012年4月19日 优先权日:2011年4月28日
【发明者】R·希尔比希, A·G·R·克贝尔, M·克莱, W·C·科尔 申请人:皇家飞利浦有限公司