专利名称：具有氧浓度检测功能的医用小型制氧机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及供氧装置，具体地说是一种具有氧浓度检测功能的医用小型制氧机。
背景技术：
氧气是人们生活的必须品，长期以来国际医疗领域的供氧方式主要有液态氧和高压氧两种，近年来由于变压吸附(PSA)技术的飞速发展，为这一领域带来了新的发展机遇。小型医疗保健氧气机已走进了人们的日常生活。它只需接通电源，瞬时即可从空气中分离出无尘、无菌的氧气，供氧方式独特，具有液态氧和高压氧难以比拟的优势如流量可调、操作方便、制氧成本低、使用安全可靠等。
从应用角度看，当制氧机接近它的使用期限时，或者制氧机出现外部不易观察的故障时，制氧机的出氧浓度必然要降低，但此时消费者无法得知制氧机分离出的氧气是否还能起到医疗保健作用，当出氧浓度降低到一定程度时制氧机仍被继续使用会影响患者的医疗效果，甚至身体健康。这就要求制氧机具有浓度检测功能。但传统的电化学氧浓度传感器在安装的方便性，测量值的稳定性，一次性校准等方面都存在一些问题，而且价格也很高，使其在小型制氧机上的应用受到很大限制。
实用新型内容为了克服以上不足，本实用新型的目的是提供一种采用氧化锆氧浓度传感器能实时检测氧浓度的具有氧浓度检测功能的医用小型制氧机。
本实用新型技术方案是包括过滤器、控制阀、氮氧分离装置、储氧罐、减压阀、流量计及控制单元，还包括小型无油空压机、热交换器、氧浓度监测装置、氧浓度指示灯，其中空气源通过过滤器与小型无油空压机相连，所述氮氧分离装置一端通过控制阀与热交换器连接，另一端至储氧罐，储氧罐输出端经减压阀、流量计至用户端，氧浓度监测装置串联在流量计和用户端之间，并与控制单元电连接；氮氧分离装置排气端至消音装置输入端，控制单元与控制阀电连接，并与氧浓度监测装置以及氧浓度指示灯电连接。
本实用新型具有如下优点1.本实用新型采用的氧化锆氧浓度传感器是一种新型的界限电流氧传感器。具有测氧范围宽、准确度高、重复性好、响应时间快、寿命长等特点，该传感器达到国际先进水平，可一次性校准，体积小，安装方便。
2.本实用新型对氧浓度进行实时监测。
3.本实用新型具有分段氧浓度显示灯，显示直观，当氧浓度降低到一定范围时伴有声音报警。
4.具有广泛的应用前景。本实用新型可以应用于医院，还可以作为家庭保健器具走向千家万户。
图1为本实用新型结构示意图。
图2A为图1中储氧罐结构示意图。
图2B为图2A右侧视图。
图3A为图1中氮气分离装置结构示意图。
图3B为图3A的右侧视图。
图4为图1中氧浓度监测装置结构示意图。
图5为图1中消音装置结构示意图。
图6A为图1中热交换器结构示意图。
图6B为图6A的侧视图。
图7为图1中过滤器结构示意图。
图8为图1中控制单元部分原理结构图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。
如图1所示，本实用新型由过滤器12、小型无油空压机11、热交换器10、控制阀8、氮氧分离装置4、储氧罐3、减压阀5、流量计7、氧浓度监测装置6、控制单元2、氧浓度指示灯1组成，空气源通过过滤器12与小型无油空压机11相连，所述氮氧分离装置4一端通过控制阀8与热交换器10连接，另一端至储氧罐3，储氧罐3输出端经减压阀5、流量计7至用户端，氧浓度监测装置串联在流量计7和用户端之间，并与控制单元2电连接；从氮氧分离装置4分离出的氮气至消音装置9，控制单元2控制控制阀8，并与氧浓度监测装置6以及氧浓度指示灯1电连接；本实施例控制阀8采用先导式气控阀，所述氮氧分离装置4为两个分子筛罐并联连接结构、交替工作，通过控制阀8控制氮氧分离装置4交替工作，当一个氮氧分离装置4为进气状态时，另一个氮氧分离装置4为排气状态。
如图2A、2B所示，所述储氧罐3包括上下封头31、38，罐体36，单向阀32，所述上下封头31、38通过封头钉39与罐体36安装在一起，在上下封头31、38侧壁与罐体36两端处设有密封圈37，单向阀32安装在上封头31上，在罐体36内设有一盛有过滤用活性碳34的芯管35，在活性碳34与单向阀32之间设有过滤布33，其中过滤布33为无纺布，单向阀32为一胶皮垫，用位于其中部的支撑件支撑结构，置于上封头31入口处；储氧罐3功能是将来自氮氧分离装置4的氧气通过单向阀32进入罐体36储存；如图3A、3B所示，所述氮氧分离装置4由上下封头41、48、筛板46、分子筛44、罐体43及弹簧42组成，所述上下封头41、48通过封头钉49与罐体43安装在一起，带有过滤布45的筛板46位于分子筛44两端，于罐体43内，弹簧42设在上封头与一筛板46之间，所述上下封头41、48侧壁与罐体43安装处通过密封圈47紧密配合，所述分子筛44采用市购5A型产品，其工作原理是来自压缩机11的空气经过氮氧分离装置4中的所述罐体43形成一定的压力，分子筛44吸附空气中的氮气，分离出氧气，至储氧罐3的上封头31。
如图4所示，所述氧浓度监测装置6由氧传感器罩61、氧浓度传感器62、螺钉63、密封圈64、压帽65、氧传感器座66组成，氧传感器罩61与氧传感器座66通过螺钉63安装在一起，氧传感器62通过压帽65安装在由氧传感器罩61和氧传感器座66构成的腔里，压帽65用来固定氧浓度传感器62，在氧传感器罩61、氧传感器座66上分别设有进气口、出气口，氧气通过进气口和出气口流过此装置，这样氧浓度传感器62就可以检测到装置内氧气的含量，通过导线把电信号传递到控制单元2。
如图5所示，所述消音装置9由消音器芯管91、塑料消音器92、过滤棉93、消音器筒体94组成，塑料消音器92固定于消音器芯管91上，过滤棉93设在消音器筒体94里，消音器芯管91和消音器筒体94为扣合结构，氧氮分离装置4排出的氮气通过消音器芯管91进入此消音装置9后通过塑料消音器92和过滤棉93降低噪音。
如图6A、6B所示，所述热交换器10由散热片101、铜管102与接头103组成，铜管102为曲线型叠式结构，安装在散热片101上，其中通有热空气，热空气从铜管102中经过，固定于铜管102上的散热片101使热空气冷却。
如图7所示，所述过滤器12为外壳121中设有滤布122结构，滤布122由支撑件123支撑，在支撑件123上设有小孔，外壳121两端分别设有用于空气进出的孔。
如图8所示，所述制氧机的控制单元2包括电源、数据采集、CPU控制、阀门驱动、氧浓度声光报警五部分构成。其中电源部分主要由220V交流电输入端J10、变压器输入端J11、变压器输出端J7、第1整流桥B1和第1、2三端稳压器U2、U11组成，其中由第1整流桥B1、第1三端稳压器U2以及第2三端稳压器U11构成两路电源；其原理是220V交流电经过输入端J10连接至变压器输入端J11，经过变压器降压后的交流电通过变压器输出端J7接至第1整流桥B1的1、3脚，第1整流桥B1的2、4脚输出直流电，经过第1三端稳压器U2稳压后输出稳定的直流12V电压+12，作为控制阀8驱动部分的电源，第1整流桥B1输出直流电还经第2三端稳压器U11输出另一路电源VCC供其它部分的需要；数据采集部分包括AD转换器TLC0832 U10，第2整流桥B2，第3、第4三端稳压器U6、U7，运算放大器U5B，氧浓度传感器接口J8构成，经过变压器调压后的交流电通过变压器输出端J7连接至第2整流桥B2的1、3脚，第2整流桥的2、4脚输出整流后为直流电，第3三端稳压器U6的第3脚为电压输入端，与第2整流桥B2相连，第2脚为电压输出端，至氧浓度传感器接口J8，第1脚与电位器W4相连，通过调节电位器W4的阻值调节第3三端稳压器U6的输出电压，经第3三端稳压器U6稳压后的直流电压输出至氧浓度传感器接口J8的3、4脚，为氧浓度传感器62提供加热电压；第4三端稳压器U7的输入端1脚与电源部分的第1整流桥B1相连，与2脚相连的电位器W5调节第4三端稳压器U7的输出电压，经第4三端稳压器U7稳压后的直流电压通过氧浓度传感器接口J8的第1、2脚为氧浓度传感器62提供工作电压；采样电阻R23位于运算放大器U5B正相端，并接至氧浓度传感器接口J8，由采样电阻R23将氧浓度传感器62的电流信号转换为电压信号，经运算放大器U5B放大后输入AD转换器U10的第3脚，将模拟信号转换为数字信号。
CPU部分是整个电路板的核心部分，主要由微处理器U1和数据存储器U9构成，微处理器U1通过第3、4、5脚与AD转换器U10相连，对采集到的数字信号进行处理，微处理器U1还对键盘接口(J3)进行定时扫描，通过LCD接口J2驱动液晶显示器；阀门驱动部分根据CPU的控制信号决定控制阀8的通断，它主要由第1、2三极管T2、T3以及第1、2发光二极管L1、L2、先导阀接口J1构成，其中第1、2发光二极管L1、L2分别安装在第1、2三极管T2、T3的集电级，第1、2三极管T2、T3的基级分别与微处理器的1、2脚相连，由这两个管脚电平的高低决定两个三极管的开关状态，从而控制先导阀的带电状态，达到最终控制控制阀8的目的。
氧浓度声光报警部分由发光二极管接口J4，第3、4、5、6三极管T1、T6、T7、T8，以及蜂鸣器S1构成，其中第3三极管T1与微处理器U1的14脚相连，通过微处理器U1的信号控制蜂鸣器S1的通断，蜂鸣器S1在第3三极管T1集电级；第4、5、6三极管T6、T7、T8分别与微处理器U1的8、6、7脚相连，其控制原理与上述相同。
本实用新型所述微处理器U1采用89C52，存储器U9采用X24C45，AD转换器U10采用TLC0832，所有三极管均采用8050，第1三端稳压器采用7812，第2三端稳压器采用7805，第3三端稳压器采用LM317T，第4三端稳压器采用LM317H，本实用新型所述氧浓度传感器62采用CY-16N；减压阀5采用AR2000；控制阀8采用先导式气控阀；小型无油空气压缩机组11采用ZW370A6。
比较例本实用新型分布式供氧的特点是采用氧化锆氧浓度传感实时监测制氧机输出氧气的浓度，采用红、黄、绿三种指示灯指示氧浓度的范围，当机器发生故障或达到预期寿命时，出氧浓度低于设定范围时红色指示灯亮，并且蜂鸣器发出声音警报，保证使用者的安全使用。该传感器检测精度较高，并且稳定不易漂移，比较适于制氧机的使用。目前其它厂家生产的制氧机都无此项功能。
权利要求1.一种具有氧浓度检测功能的医用小型制氧机，包括过滤器(12)、控制阀(8)、氮氧分离装置(4)、储氧罐(3)、减压阀(5)、流量计(7)及控制单元(2)，其特征在于还包括小型无油空压机(11)、热交换器(10)、氧浓度监测装置(6)、氧浓度指示灯(1)，其中空气源通过过滤器(12)与小型无油空压机(11)相连，所述氮氧分离装置(4)一端通过控制阀(8)与热交换器(10)连接，另一端至储氧罐(3)，储氧罐(3)输出端经减压阀(5)、流量计(7)至用户端，氧浓度监测装置(6)串联在流量计(7)和用户端之间，并与控制单元(2)电连接；氮氧分离装置(4)排气端至消音装置(9)输入端，控制单元(2)与控制阀(8)电连接，并与氧浓度监测装置(6)以及氧浓度指示灯(1)电连接。
2.按照权利要求1所述具有氧浓度检测功能的医用小型制氧机，其特征在于所述氧浓度监测装置(6)由氧传感器罩(61)、氧浓度传感器(62)、密封圈(64)、压帽(65)、氧传感器座(66)组成，氧传感器罩(61)与氧传感器座(66)安装在一起，氧浓度传感器(62)通过压帽(65)安装在由氧传感器罩(61)和氧传感器座(66)构成的腔里，在氧传感器罩(61)、氧传感器座(66)上分别设有进气口、出气口，氧浓度传感器(62)通过导线与控制单元(2)电连接。
3.按照权利要求1所述具有氧浓度检测功能的医用小型制氧机，其特征在于所述消音装置(9)由消音器芯管(91)、塑料消音器(92)、过滤棉(93)、消音器筒体(94)组成，塑料消音器(92)固定于消音器芯管(91)上，过滤棉(93)设在消音器筒体(94)里，消音器芯管(91)和消音器筒体(94)为扣合结构，与氧氮分离装置(4)连接。
4.按照权利要求1所述具有氧浓度检测功能的医用小型制氧机，其特征在于所述热交换器(10)由散热片(101)、铜管(102)与接头(103)组成，铜管(102)为曲线型叠式结构，安装在散热片(101)上，其中通有热空气。
5.按照权利要求1所述具有氧浓度检测功能的医用小型制氧机，其特征在于所述控制单元(2)由电源、数据采集、CPU、阀门驱动、氧浓度声光报警六部分组成，其中电源部分由第1整流桥(B1)、第1、2三端稳压器(U2、U11)构成两路电源；交流电通过变压器输出端(J7)接至第1整流桥(B1)、第1三端稳压器(U2)稳压后输出稳定的直流12V电压为控制阀(8)驱动部分的电源，以第1整流桥(B1)出信号为输入信号的第2三端稳压器(U11)输出为控制单元(2)其它部分；数据采集部分由AD转换器(U10)、第2整流桥(B2)，第3、第4三端稳压器(U6、U7)、运算放大器(U5B)及氧浓度传感器接口(J8)构成，第2整流桥(B2)输入端与变压器输出端(J7)连接，输出整流后的直流电至第3三端稳压器(U6)电压输入端，第3三端稳压器(U6)电压输出端至氧浓度传感器接口(J8)，其第1脚与电位器(W4)相连；第4三端稳压器(U7)的输入端与电源部分的第1整流桥(B1)相连，其2脚与电位器(W5)相连，第4三端稳压器(U7)输出端接氧浓度传感器接口(J8)；采样电阻(R23)位于运算放大器(U5B)正相端，并接至氧浓度传感器接口(J8)，经运算放大器(U5B)后接AD转换器(U10)；CPU部分主要由微处理器(U1)和数据存储器(U9)构成，微处理器(U1)与AD转换器(U10)相连，另与数据存储器(U9)连接，还对键盘接口(J3)进行定时扫描，并通过LCD接口(J2)连接液晶显示器；阀门驱动部分主要由第1、2三极管(T2、T3)以及第1、2发光二极管(L1、L2)、先导阀接口(J1)构成，其中第1、2发光二极管(L1、L2)分别安装在第1、2三极管(T2、T3)的集电级，第1、2三极管(T2、T3)的基级分别与微处理器(U1)相连，从而控制先导阀的带电状态；氧浓度声光报警部分由发光二极管接口(J4)，第3、4、5、6三极管(T1、T6、T7、T8)，以及蜂鸣器(S1)构成，其中第3三极管(T1)与微处理器U1相连，通过微处理器U1的信号控制蜂鸣器(S1)的通断，蜂鸣器(S1)在第3三极管(T1)集电级；第4、5、6三极管(T6、T7、T8)分别与微处理器(U1)相连。
6.按照权利要求1所述具有氧浓度检测功能的医用小型制氧机，其特征在于所述控制阀(8)采用先导式气控阀。
7.按照权利要求1所述具有氧浓度检测功能的医用小型制氧机，其特征在于所述氮氧分离装置(4)为两个分子筛罐并联连接结构。
专利摘要本实用新型公开一种具有氧浓度检测功能的医用小型制氧机，它包括过滤器、控制阀、氮氧分离装置、储氧罐、减压阀、流量计及控制单元、小型无油空压机、热交换器、氧浓度监测装置、氧浓度指示灯，其中空气源通过过滤器与小型无油空压机相连，所述氮氧分离装置一端通过控制阀与热交换器连接，另一端至储氧罐，储氧罐输出端经减压阀、流量计至用户端，氧浓度监测装置串联在流量计和用户端之间，并与控制单元电连接；氮氧分离装置排气端至消音装置输入端，控制单元与控制阀电连接，并与氧浓度监测装置以及氧浓度指示灯电连接。它具有测氧范围宽、准确度高、重复性好、响应时间快、寿命长等特点。
文档编号G01N27/409GK2540188SQ0221126
公开日2003年3月19日 申请日期2002年4月17日 优先权日2002年4月17日
发明者朱笑波, 邱笑, 周兴远 申请人:中国科学院沈阳自动化研究所