专利名称：人造鳃溶氧撷取装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种人造鳃溶氧撷取装置，特别是指一种仿效鱼类的呼吸系统，可直接从水中撷取溶氧再转换成气体，供水下人员或装备使用的装置。
背景技术：
传统的水肺(Aqllalllflg)呼吸器是将空气压缩在高压空气瓶内，再由潜水员背负至水中呼吸使用，但是以目前最大容量12公升、200Bar的气瓶，在水深30米处，去除所需的减压时间，实际上停留在水下的时间大约只有17分钟。因此，已有装置的最大缺点是供气量有限，潜水时间受气瓶容量的限制，无法满足人员长时间停留在水中工作或休闲的需求。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种仿效鱼类呼吸系统的仿生装置，可直接由水中撷取溶氧，转换成气体，供人员在水下活动时呼吸使用，达到无使用时间限制的人造鳃溶氧撷取装置。
本实用新型的另一目的在于提供一种重量轻构造简易的人造鳃溶氧撷取装置。
本实用新型的目的是通过以下技术手段实现的一种人造鳃溶氧撷取装置，其特征在于包括一溶氧吸收器和一氧气释放器，溶氧吸收器设有多孔薄膜与可携带氧气的携氧溶剂；氧气释放器内部设一氧气释放件，其上下两端分别籍连通管舆溶氧吸收器的两端相连通。
所述的人造鳃溶氧撷取装置的多孔薄膜为一种多孔亲氧薄膜。所述的人造鳃溶氧撷取装置中的携氧溶剂为一种血红素溶液或为一种人工血液或为一种氟碳携氧剂。所述的人造鳃溶氧撷取装置的氧气释放器的氧气释放件两端分别设有连通管，分别与溶氧吸收器的两端相连通。氧气释放器的氧气释放件为一加热件。氧气释放器内有一能够使被加热的氧气流入储氧装置内的薄膜。储氧装置一端连接一吸嘴。吸嘴的另一端连接一二氧化碳吸收器。所述的人造鳃溶氧撷取装置的二氧化碳吸收器的另一端与氧气释放器的储氧装置连接。所述的人造鳃溶氧撷取装置的微细中空管束薄膜可用多层膜取代。所述的人造鳃溶氧撷取装置的多孔薄膜亦可为一种微细中空管束薄膜。微细中空管束薄膜为集合成束的极微细空心纤维管。所述的人造鳃溶氧撷取装置的二氧化碳吸收器内设有氢氧化钙、磷酸盐。所述的人造鳃溶氧撷取装置的多孔薄膜的形状为一种二维或三维皱摺。
本实用新型的优点在于无使用时间限制；重量轻，构造简易。
图1是本实用新型的构造示意图。
图2是本实用新型溶氧吸收器的构造示意图。
具体实施方式
以下结合附图详细说明本实用新型的结构。
如图1和图2所示，本实用新型包括一个溶氧吸收器10、一个氧气释放器20、一个吸嘴30和一个二氧化碳吸收器40，其中溶氧吸收器10可供交换气体；氧气释放器20可使携氧血红素溶液释出氧气；吸嘴30可供人吸取气体；二氧化碳吸收器40可处理使用者每次呼吸后所留未吸收的氧气以及所产生的二氧化碳。籍上述元件的组合，人员可直接从水中取得足量氧气，开创水下活动的全新视野。
溶氧吸收器10为一气体交换器，设有多孔亲氧薄膜为基材的薄膜11或微细中空管束薄膜，以撷取水中的溶氧(本实用新型是以多孔亲氧薄膜11作为实施例)，多孔亲氧薄膜11或微细中空管束薄膜内流通有可携带氧气的携氧溶剂，其中携氧溶剂为一种血红素溶液5或人工血液，亦可为一种氟碳携氧剂。氧气释放器20在上下两端分别设有连通管21，分别与溶氧吸收器10的两端相连通，以形成一循环回流回路。氧气释放器20内部设有一氧气释放件，本实用新型是以加热件22作为实施例，当携氧溶剂在氧气释放器20内被加热时，携氧溶剂内的氧气会减少而释放出氧气，一般海水约27℃，当携氧溶剂被加热至37℃时，约有80％的氧气被释放，20％留在携氧溶剂内，被释放的氧气经氧气释放器中的薄膜23流至储氧装置24。吸嘴30一端设连通管31，与氧气释放器20的储氧装置24连通，储氧装置24的氧气压力较小，因此可减低重量，便于供人吸取气体；另一端设有连通管32与二氧化碳吸收器40连通。二氧化碳吸收器40内设有氢氧化钙、磷酸盐，以便吸收使用者每次呼吸后所产生的二氧化碳，一般人呼吸约消耗20％的氧气，产生20％的二氧化碳，剩余80％的氧气。二氧化碳吸收器40一端设连通管41与氧气释放器20连接，将氧气流入储氧装置24内，以便形成回流回路；另一端则藉连通管32与吸嘴30相连通。
使用时，将新鲜的海水6导入溶氧吸收器10中，海水6中的溶氧经多孔亲氧薄膜吸附进入多孔亲氧薄膜11中，使多孔亲氧薄膜11中所流通的血红素溶液5携带有氧气。携有氧气的血红素溶液51经连通管21进入氧气释放器20中，在其中接受加热件22的加热而释放出氧气(根据日本早稻田大学SAKAI教授的实验结果，当携氧血红素溶液51的温度从293K上升到310K，血红素携氧的能力会降低5倍)，此气体可供应水下人员或装备使用，水下人员可利用吸嘴30吸取该气体。这样，可直接从水中撷取溶氧，转换成气体，供人员在水下活动时呼吸使用，达到无使用时间限制的目的。上述释出氧气的血红素溶液51将回流到溶氧吸收器10中，完成整个氧气的吸收及释放的循环。二氧化碳吸收器40设置的作用，主要是处理使用者每次呼吸后所留未吸收的氧气(因为人每次呼吸只用掉其中20％的氧气)以及所产生的二氧化碳。可利用连通管32导输而进入二氧化碳吸收器40，利用二氧化碳吸收器40进行处理，使未吸收的氧气再回流到氧气释放器20中。这样，溶氧吸收器10只需要产生一个人所需氧气的20％，因此可降低人造鳃的重量及降低构造的复杂程度。
如图2所示，本实用新型的关键技术在于溶氧吸收器的溶氧吸收效率，实用的人造鳃系统需具有以最小的体积提供单人呼吸所需的氧气，以建立个人携行装备的基础平台技术。因此为增加溶氧水、血红素在亲氧薄膜表面上的气体交换机率，可籍扩大亲氧薄膜的交换面积和提高交换流体的紊乱度来达成。例如，可将多孔亲氧薄膜11的表面制作成一种二维多孔薄膜111，亦可形成为一种三维皱摺或以极微细的空心纤维管集合成束来增加气体交换面积和流体流动的紊乱度，此项构造可以应用纳米技术来实现。
权利要求1.一种人造鳃溶氧撷取装置，其特征在于包括一溶氧吸收器和一氧气释放器，溶氧吸收器设有多孔薄膜与可携带氧气的携氧溶剂；氧气释放器内部设一氧气释放件，其上下两端分别籍连通管舆溶氧吸收器的两端相连通。
2.根据权利要求1所述的人造鳃溶氧撷取装置，其特征在于多孔薄膜为一种多孔亲氧薄膜。
3.根据权利要求1所述的人造鳃溶氧撷取装置，其特征在于携氧溶剂为一种血红素溶液。
4.根据权利要求1所述的人造鳃溶氧撷取装置，其特征在于携氧溶剂为一种人工血液。
5.根据权利要求1所述的人造鳃溶氧撷取装置，其特征在于携氧溶剂为一种氟碳携氧剂。
6.根据权利要求1所述的人造鳃溶氧撷取装置，其特征在于氧气释放器的氧气释放件两端分别设有连通管，分别与溶氧吸收器的两端相连通。
7.根据权利要求1所述的人造鳃溶氧撷取装置，其特征在于氧气释放器的氧气释放件为一加热件。
8.根据权利要求1所述的人造鳃溶氧撷取装置，其特征在于氧气释放器内有一能够使被加热的氧气流入储氧装置内的薄膜。
9.根据权利要求1所述的人造鳃溶氧撷取装置，其特征在于储氧装置一端连接一吸嘴。
10.根据权利要求9所述的人造鳃溶氧撷取装置，其特征在于吸嘴的另一端连接一二氧化碳吸收器。
11.根据权利要求10所述的人造鳃溶氧撷取装置，其特征在于二氧化碳吸收器的另一端与氧气释放器的储氧装置连接。
12.根据权利要求1所述的人造鳃溶氧撷取装置，其特征在于微细中空管束薄膜可用多层膜取代。
13.根据权利要求1所述的人造鳃溶氧撷取装置，其特征在于多孔薄膜亦可为一种微细中空管束薄膜。
14.根据权利要求13所述的人造鳃溶氧撷取装置，其特征在于微细中空管束薄膜为集合成束的极微细空心纤维管。
15.根据权利要求10或11所述的人造鳃溶氧撷取装置，其特征在于二氧化碳吸收器内设有氢氧化钙、磷酸盐。
16.根据权利要求2所述的人造鳃溶氧撷取装置，其特征在于多孔薄膜的形状为一种二维或三维皱摺。
专利摘要本实用新型涉及一种人造鳃溶氧撷取装置，可直接从水中撷取溶氧转换成气体，包括一溶氧吸收器，设有以多孔亲氧薄膜为基材的微细中空管束薄膜，薄膜中空管束内流通有可携带氧气的血红素溶液或人工血液；一氧气释放器，其内部设一加热件，其上下二端分别藉连通管与溶氧吸收器的两端相连通。当将新鲜的海水导入溶氧吸收器中时，海水中的溶氧经多孔亲氧薄膜吸附进入中空管束中，使中空管束中所流通的血红素溶液携带有氧气，携氧的血红素溶液经连通管在氧气释放器中受热而释放出氧气，达到无使用时间限制的人造鳃溶氧装置。本实用新型具有无使用时间限制、重量轻构造简易的优点。
文档编号C02F1/20GK2626978SQ0325648
公开日2004年7月21日 申请日期2003年4月30日 优先权日2003年4月30日
发明者张嘉原, 吴龙男 申请人:财团法人工业技术研究院