CN104398475B - 一种向医用输液袋非接触式充入氢气的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及向输液袋充入氢气的技术，公开了一种向医用输液袋非接触式充入氢气的装置，包括氢气发生器(1)、气液混合器(2)、容积泵(3)、叶轮泵(4)、敞开式水箱(8)、调压阀(10)、封闭式水箱(7)。本发明使用的氢气发生器除了增加氢气溶解度，不改变水的任何特性。使用的容积泵和叶轮泵，将氢气处理成了微纳米气泡，大大的提高了氢气在水中的溶解度，且缩短了溶氢的时间。还公开了一种向医用输液袋非接触式充入氢气的方法，包括气液混合、高压溶气、低压释放微纳米氢气泡。本发明的氢溶解度高，耗时最短，节约了生产成本，提高了产品的纯度，减少了杂质的含量，保障了操作过程中无菌无热源，符合临床对注射液的要求。
Description
技术领域
本发明涉及向输液袋充入氢气的技术，涉及了一种向医用输液袋非接触式充入氢气的装置，尤其涉及了一种向医用输液袋非接触式充入氢气的方法。
背景技术
含氢气的输液溶液是2009年由第二军医大学孙学军教授在国际上率先推出的一项医用技术和手段。孙学军教授先后与国内40多家单位合作，先后开展了氢气生理盐水在各类器官缺血再灌注损伤、炎症性疾病、动脉硬化、高血压、肝脏损伤、糖尿病等疾病治疗的研究。
含氢注射液的方法，该方法通过脱气处理、低温预处理、注入纯氢气、加压助溶四个步骤后得到了含氢注射液，但该方法是氢气直接作用并溶解在注射液内的，因为临床对注射液的要求很高，必须无菌无热源，这种接触式的方法使用不当可能会造成细菌的进入，且这种方法效率偏低，产能受限。
日本MIZ公司也曾做过利用电解水产氢气再将氢气注入水中，用浸泡的方式向输液袋内充入氢气的方法，电解水产氢的方式会改变浸泡液的酸碱性，同时可能会有微量的电极金属离子脱落散发在水中，这会改变了水的特性，影响水的纯度。但需要浸泡72小时，且输液袋内溶液的氢气浓度只能达到1.0PPM。
发明内容
本发明针对现有技术的缺点，公开了一种向医用输液袋非接触式充入氢气的装置，还公开了一种向医用输液袋非接触式充入氢气的方法，该方法非接触式的方法快速(2～4小时内)向输液袋内充入氢气，并将输液袋内的溶液氢含量达到饱和或近饱和状态(常温常压条件下，不低于1.4PPM)。
为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：
一种向医用输液袋非接触式充入氢气的装置，包括氢气发生器，与氢气发生器相连的气液混合器，气液混合器一端连接容积泵，气液混合器另一端连接叶轮泵，与叶轮泵相连的是调压阀，调压阀连接封闭式水箱，封闭式水箱上侧设有密封盖，封闭式水箱与敞开式水箱通过管路或接口连接，敞开式水箱与容积泵相连。
现有技术使用电解水的方式产生氢，本申请使用的是氢气发生器，两者区别在于电解水产氢的方式会改变浸泡液的酸碱性，同时可能会有微量的电极金属离子脱落散发在水中，这会影响水的纯度，我们的方式是完全的物理方式，除了增加氢气溶解度，不改变水的任何特性。
现有技术电解水产生氢后并未对氢气做处理，而是让氢气在自然情况下溶解到浸泡液中，本申请使用容积泵和叶轮泵，将氢气处理成了微纳米气泡，这大大的提高的氢气在水中的溶解度(超饱和)，并且缩短了溶氢的时间。
本申请使用的浸泡箱体结构是我们团队原创的，整个系统由微纳米气泡技术与加压静置溶氢技术结合为一体。根据我们实验的结果，压力箱内的氢溶解度达到了4PPM以上，这是行业内到目前为止最高的氢溶解度，也是耗时最短的。而现有技术水中溶解氢气需要72小时，而我们只需要4小时就能通过非接触方式将输液袋内的液体提高至比现有技术72小时处理结果更好的溶氢状态的原因。
作为优选，封闭式水箱还设有第一电磁阀和第二电磁阀，封闭式水箱通过第一电磁阀与调压阀相连，封闭式水箱通过第二电磁阀与敞开式水箱相连。
作为优选，气液混合器从左到右依次设有入口圆筒段、圆锥收缩段、圆筒型喉部吸气段、圆锥扩散段；圆锥收缩段包括第一大管径段和第一小管径段，第一大管径段与入口圆筒段相连，第一小管径段与圆筒型喉部吸气段相连；圆锥扩散段包括第三大管径段和第四小管径段，第四小管径段与圆筒型喉部吸气段相连。
作为优选，入口圆筒段与容积泵相连，圆锥收缩段与氢气发生器相连，圆锥收缩段吸入氢气发生器产生的氢气，圆锥扩散段与叶轮泵相连。
作为优选，敞开式水箱设有吸水口，吸水口与容积泵相连。
一种向医用输液袋非接触式充入氢气的方法，包括以上提到的向医用输液袋非接触式充入氢气的装置，包括依次步骤：
A.打开封闭式水箱的密封盖，将输液袋放置在封闭式水箱中，向封闭式水箱注满水、敞开式水箱注水至电磁阀和管路出水口以上；打开电源，启动氢气发生器、容积泵、叶轮泵；
B.容积泵推动水流通过气液混合器，水流经过圆锥收缩段时产生的负压，使氢气发生器产生的氢气吸入到气液混合器内，得到混合氢气的水；
C.混合氢气的水输送至叶轮泵，叶轮泵的压力通过调节调压阀将压力控制在0.4MP以上，在0.4MP以上的压力下氢气溶解在水中，并被甩出叶轮泵，得到溶解有氢气的水；
D.溶解有氢气的水通过第一电磁阀进入封闭式水箱，溶解有氢气的水进入封闭式水箱后压力下降，之前溶解在水中的氢气以微纳米气泡的形态释放到水中，封闭式水箱内的水自第二电磁阀排出，再经敞开式水箱排出，进入容积泵，完成一个水路的循环；此时封闭式水箱水不断注入水后产生压力，将水箱内的水自电磁阀压出封闭式水箱进入敞开式水箱，敞开式水箱通过吸水口连接容积泵，完成一个水路的循环。
E.反复进行步骤B至步骤D，2～10分钟后(具体时间根据水箱容积变化而变化)，依次闭合第二电磁阀和第一电磁阀，再关闭叶轮泵、氢气发生器、容积泵，此时封闭式水箱完全密封，压力控制在0.3MP以上，封闭式水箱充满超饱和高含氢量的液体，液体中的氢气从输液袋外包装弥散进入输液袋内。微纳米氢气泡在密闭高压环境下有极其强大的扩散能力，可快速的通过由PVC材质或三层共挤膜制造的输液袋外包装进入输液袋内，达到短时间内以非接触方法向输液袋内液体大量充入氢气并溶解的方法，实现了对输液袋内液体完全无菌无热源的大量加氢。
本发明的处理方法由微纳米气泡技术与加压静置溶氢技术结合为一体。压力箱(封闭式水箱)内的氢气溶解度达到了4PPM以上，这是行业内到目前为止最高的氢溶解度，同时也耗时最短。而现有技术水中溶解氢气需要72小时，而我们只需要4小时就能完成，且溶氢状态更好。
作为优选，步骤C中，由叶轮泵的叶轮反复切削和搅拌混合氢气的水，使叶轮泵腔内产生0.4MP以上的压力，在0.4MP以上的压力下氢气溶解在水中，并被叶轮甩出叶轮泵。
作为优选，步骤D中，封闭式水箱中压力控制在0.3MP以上。
作为优选，步骤E中，输液袋为PVC材质或者三层共挤膜。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本申请使用的是氢气发生器，现有技术使用电解水的方式产生氢，两者区别在于电解水产氢的方式会改变浸泡液的酸碱性，同时可能会有微量的电极金属离子脱落散发在水中，这会影响水的纯度，我们的方式是完全的物理方式，除了增加氢气溶解度，不改变水的任何特性。
(2)现有技术电解水产生氢后并未对氢气做处理，而是让氢气在自然情况下溶解到浸泡液中。本申请使用容积泵和叶轮泵，将氢气处理成了微纳米气泡，这大大的提高的氢气在水中的溶解度(超饱和)，并且缩短了溶氢的时间。
(3)本发明封闭式水箱上侧设有密封盖，闭合第一电磁阀和第二电磁阀后，封闭式水箱处于完全密封的状态，压力控制在0.3MP以上，封闭式水箱充满的微纳米氢气泡，即可从输液袋外包装进入输液袋内。
(4)本发明的处理方法由微纳米气泡技术与加压静置溶氢技术结合为一体。本发明的氢溶解度达到本行业最高，同时耗时最短，进而节约了生产成本。
(5)本发明的处理方法提高了产品的纯度，减少了杂质的含量，保障了操作过程中无菌无热源，符合临床对注射液的要求。
(6)本发明的处理方法操作简单、环保、经济、高效、无菌，具有广阔的工业应用前景。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是气液混合器的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1
一种向医用输液袋非接触式充入氢气的装置，如图1-2所示，包括氢气发生器1，与氢气发生器1相连的气液混合器2，气液混合器2一端连接容积泵3，气液混合器2另一端连接叶轮泵4，与叶轮泵4相连的是调压阀10，调压阀10连接封闭式水箱7，封闭式水箱7上侧设有密封盖，封闭式水箱7与敞开式水箱8通过管路或接口连接，敞开式水箱8与容积泵3相连。
封闭式水箱7还设有第一电磁阀5和第二电磁阀6，封闭式水箱7通过第一电磁阀5与调压阀10相连，封闭式水箱7通过第二电磁阀6与敞开式水箱8相连。敞开式水箱8设有吸水口9，吸水口9与容积泵3相连。
气液混合器2从左到右依次设有入口圆筒段21、圆锥收缩段22、圆筒型喉部吸气段23、圆锥扩散段24；圆锥收缩段22包括第一大管径段和第一小管径段，第一大管径段与入口圆筒段21相连，第一小管径段与圆筒型喉部吸气段23相连；圆锥扩散段24包括第三大管径段和第四小管径段，第四小管径段与圆筒型喉部吸气段23相连。入口圆筒段21与容积泵3相连，圆锥收缩段22与氢气发生器1相连，圆锥收缩段22吸入氢气发生器1产生的氢气，圆锥扩散段24与叶轮泵4相连。
一种向医用输液袋非接触式充入氢气的方法，包括使用以上提到的向医用输液袋非接触式充入氢气的装置，包括依次步骤：
A.打开封闭式水箱7的密封盖，将输液袋放置在封闭式水箱7中，向封闭式水箱7注满水、敞开式水箱8注水至电磁阀9和封闭式水箱管路或接口的出水口以上；打开电源，启动氢气发生器1、容积泵3、叶轮泵4；
B.容积泵3推动水流通过气液混合器2，水流经过圆锥收缩段22时产生的负压，使氢气发生器1产生的氢气吸入到气液混合器2内，得到混合氢气的水；
C.混合氢气的水输送至叶轮泵4，叶轮泵4的压力通过调节调压阀10将压力控制在0.4MP以上，在0.4MP以上的压力下氢气溶解在水中，并被甩出叶轮泵，得到溶解有氢气的水；
D.溶解有氢气的水通过第一电磁阀5进入封闭式水箱7，溶解有氢气的水进入封闭式水箱7后压力下降，之前溶解在水中的氢气以微纳米气泡的形态释放到水中，封闭式水箱7内的水自第二电磁阀6排出，再经敞开式水箱8排出，进入容积泵3，完成一个水路的循环；
E.反复进行步骤B至步骤D，2～10分钟后(具体时间根据水箱容积变化而变化)，依次闭合第二电磁阀6和第一电磁阀5，再关闭叶轮泵4、氢气发生器1、容积泵2，此时封闭式水箱7完全密封，压力控制在0.3MP以上，封闭式水箱7充满超饱和高含氢量的液体，液体中的氢气从输液袋外包装弥散进入输液袋内。
步骤C中，由叶轮泵4的叶轮反复切削和搅拌混合氢气的水，使叶轮泵腔内产生0.4MP以上的压力，在0.4MP以上的压力下氢气溶解在水中，并被叶轮甩出叶轮泵。
实施例2
一种向医用输液袋非接触式充入氢气的装置，如图1-2所示，包括氢气发生器1，与氢气发生器1相连的气液混合器2，气液混合器2一端连接容积泵3，气液混合器2另一端连接叶轮泵4，与叶轮泵4相连的是调压阀10，调压阀10连接封闭式水箱7，封闭式水箱7上侧设有密封盖，封闭式水箱7与敞开式水箱8通过管路或接口连接，敞开式水箱8与容积泵3相连。
封闭式水箱7还设有第一电磁阀5和第二电磁阀6，封闭式水箱7通过第一电磁阀5与调压阀10相连，封闭式水箱7通过第二电磁阀6与敞开式水箱8相连。敞开式水箱8设有吸水口9，吸水口9与容积泵3相连。
气液混合器2从左到右依次设有入口圆筒段21、圆锥收缩段22、圆筒型喉部吸气段23、圆锥扩散段24；圆锥收缩段22包括第一大管径段和第一小管径段，第一大管径段与入口圆筒段21相连，第一小管径段与圆筒型喉部吸气段23相连；圆锥扩散段24包括第三大管径段和第四小管径段，第四小管径段与圆筒型喉部吸气段23相连。入口圆筒段21与容积泵3相连，圆锥收缩段22与氢气发生器1相连，圆锥收缩段22吸入氢气发生器1产生的氢气，圆锥扩散段24与叶轮泵4相连。
一种向医用输液袋非接触式充入氢气的方法，包括使用以上提到的向医用输液袋非接触式充入氢气的装置，包括依次步骤：
A.打开封闭式水箱7的密封盖，将输液袋放置在封闭式水箱7中，向封闭式水箱7注满水、敞开式水箱8注水至电磁阀9和封闭式水箱的管路或接口的出水口以上；打开电源，启动氢气发生器1、容积泵3、叶轮泵4；
B.容积泵3推动水流通过气液混合器2，水流经过圆锥收缩段22时产生的负压，使氢气发生器1产生的氢气吸入到气液混合器2内，得到混合氢气的水；
C.混合氢气的水输送至叶轮泵4，叶轮泵4的压力通过调节调压阀10将压力控制在0.4MP以上，在0.4MP以上的压力下氢气溶解在水中，并被甩出叶轮泵，得到溶解有氢气的水；
D.溶解有氢气的水通过第一电磁阀5进入封闭式水箱7，溶解有氢气的水进入封闭式水箱7后压力下降，之前溶解在水中的氢气以微纳米气泡的形态释放到水中，封闭式水箱7内的水自第二电磁阀6排出，再经敞开式水箱8排出，进入容积泵3，完成一个水路的循环；
E.反复进行步骤B至步骤D，2～10分钟后(具体时间根据水箱容积变化而变化)，依次闭合第二电磁阀6和第一电磁阀5，再关闭叶轮泵4、氢气发生器1、容积泵2，此时封闭式水箱7完全密封，压力控制在0.3MP以上，封闭式水箱7充满超饱和高含氢量的液体，液体中的氢气从输液袋外包装弥散进入输液袋内。
步骤C中，由叶轮泵4的叶轮反复切削和搅拌混合氢气的水，使叶轮泵腔内产生0.4MP以上的压力，在0.4MP以上的压力下氢气溶解在水中，并被叶轮甩出叶轮泵。
步骤D中，封闭式水箱7中压力控制在0.3MP以上。
步骤E中，输液袋为PVC材质或者三层共挤膜。
总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。
Claims (7)
1.一种向医用输液袋非接触式充入氢气的装置，其特征在于：包括氢气发生器(1)，与氢气发生器(1)相连的气液混合器(2)，气液混合器(2)一端连接容积泵(3)，气液混合器(2)另一端连接叶轮泵(4)，与叶轮泵(4)相连的是调压阀(10)，调压阀(10)连接封闭式水箱(7)，封闭式水箱(7)上侧设有密封盖，封闭式水箱(7)与敞开式水箱(8)通过管路或接口连接，敞开式水箱(8)与容积泵(3)相连，气液混合器(2)从左到右依次设有入口圆筒段(21)、圆锥收缩段(22)、圆筒型喉部吸气段(23)、圆锥扩散段(24)；圆锥收缩段(22)包括第一大管径段和第一小管径段，第一大管径段与入口圆筒段(21)相连，第一小管径段与圆筒型喉部吸气段(23)相连；圆锥扩散段(24)包括第三大管径段和第四小管径段，第四小管径段与圆筒型喉部吸气段(23)相连；入口圆筒段(21)与容积泵(3)相连，圆锥收缩段(22)与氢气发生器(1)相连，圆锥收缩段(22)吸入氢气发生器(1)产生的氢气，圆锥扩散段(24)与叶轮泵(4)相连。
2.根据权利要求1所述的向医用输液袋非接触式充入氢气的装置，其特征在于：封闭式水箱(7)还设有第一电磁阀(5)和第二电磁阀(6)，封闭式水箱(7)通过第一电磁阀(5)与调压阀(10)相连，封闭式水箱(7)通过第二电磁阀(6)与敞开式水箱(8)相连。
3.根据权利要求1所述的向医用输液袋非接触式充入氢气的装置，其特征在于：敞开式水箱(8)设有吸水口(9)，吸水口(9)与容积泵(3)相连。
4.一种向医用输液袋非接触式充入氢气的方法，包括权利要求1所述的向医用输液袋非接触式充入氢气的装置，其特征在于：包括依次步骤，
A.打开封闭式水箱(7)的密封盖，将输液袋放置在封闭式水箱(7)中，向封闭式水箱(7)注满水、敞开式水箱(8)注水至电磁阀(9)和封闭式水箱的管路或接口的出水口以上；打开电源，启动氢气发生器(1)、容积泵(3)、叶轮泵(4)；
B.容积泵(3)推动水流通过气液混合器(2)，水流经过圆锥收缩段(22)时产生的负压，使氢气发生器(1)产生的氢气吸入到气液混合器(2)内，得到混合氢气的水；
C.混合氢气的水输送至叶轮泵(4)，叶轮泵(4)的压力通过调节调压阀(10)将压力控制在0.4MP以上，在0.4MP以上的压力下氢气溶解在水中，并被甩出叶轮泵，得到溶解有氢气的水；
D.溶解有氢气的水通过第一电磁阀(5)进入封闭式水箱(7)，溶解有氢气的水进入封闭式水箱(7)后压力下降，之前溶解在水中的氢气以微纳米气泡的形态释放到水中，封闭式水箱(7)内的水自第二电磁阀(6)排出，再经敞开式水箱(8)排出，进入容积泵(3)，完成一个水路的循环；
E.反复进行步骤B至步骤D，2～10分钟后，依次闭合第二电磁阀(6)和第一电磁阀(5)，再关闭叶轮泵(4)、氢气发生器(1)、容积泵(2)，此时封闭式水箱(7)完全密封，压力控制在0.3MP以上，封闭式水箱(7)充满超饱和高含氢量的液体，液体中的氢气从输液袋外包装弥散进入输液袋内。
5.根据权利要求4所述的向医用输液袋非接触式充入氢气的方法，其特征在于：步骤C中，由叶轮泵(4)的叶轮反复切削和搅拌混合氢气的水，使叶轮泵腔内产生0.4MP以上的压力，在0.4MP以上的压力下氢气溶解在水中，并被叶轮甩出叶轮泵。
6.根据权利要求4所述的向医用输液袋非接触式充入氢气的方法，其特征在于：步骤D中，封闭式水箱(7)中压力控制在0.3MP以上。
7.根据权利要求4所述的向医用输液袋非接触式充入氢气的方法，其特征在于：步骤E中，输液袋为PVC材质或者三层共挤膜。
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Denomination of invention: The invention relates to a device and method for non-contact filling hydrogen into a medical infusion bag Effective date of registration: 20210903 Granted publication date: 20170801 Pledgee: Bank of Nanjing Limited by Share Ltd. Shanghai branch Pledgor: SHANGHAI NANOBUBBLE TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2021310000060 |
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Date of cancellation: 20230109 Granted publication date: 20170801 Pledgee: Bank of Nanjing Limited by Share Ltd. Shanghai branch Pledgor: SHANGHAI NANOBUBBLE TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2021310000060 |