CN109224237A - 一种医用氢气治疗仪 - Google Patents

Abstract

一种医用氢气治疗仪，包括机体，机体内固定安装有支架，所述支架上安装有电源、制氢系统和安全监测器，所述电源给制氢系统和安全监测器提供电能，安全监测器与制氢系统信号连通，所述制氢系统包括电解装置、氢气净化装置、湿化装置和散热装置，所述电解装置的出氢口与氢气净化装置的进气口相连接，氢气净化装置的出气口通过管道通往到湿化装置，湿化装置的出气口与延伸到机体外的吸氢管连接；所述散热装置的进水口与电解装置的出水口相连接。本治疗仪能制备高纯度氢气的同时也兼顾了氢气使用的稳定问题，提高氢气治疗仪的安全性。

Description

一种医用氢气治疗仪

技术领域

本发明涉及医疗器械设备技术领域，具体涉及一种医用氢气治疗仪。

背景技术

科学证明，人体几乎所有慢性疾病均与自由基氧化损伤有密切关系，自2007年日本太田成男教授发表权威论文证实氢气具有选择性中和羟自由基以及亚硝酸阴离子等有毒有害自由基从而发挥选择性抗氧化作用以来，氢医学在健康产业中迅速发展。西安交通大学生命科学与技术学院院长刘健康在医学综述中阐述目前实验室研究提示，氢分子在自由基生成增加、线粒体功能障碍、神经退行性疾病、糖尿病等疾病有可能具有治疗作用。(侯晨，龙建纲，刘健康.《氢分子的抗氧化及其线粒体机制研究进展》【J】.医学综述，2013,19(16)：2889-2891.)。

就目前市场而言，人体摄取氢气的主要方式有饮用富氢水、注射氢生理盐水、直接吸入氢气等，其中氢应用最早的富氢水领域，目前市面的产品主要为富氢水杯，它是通过氢气溶存于水中，通过直接饮用获取氢气，该方式比较方便，但是氢气在水中溶存度很低，一般为0.5-0.8ppm(质量浓度为百万分之零点五至百万分之零点八)，要发挥其治疗效果，需要饮用大量的氢气水，并且多次饮用富氢水的依从性不好；氢生理盐水中的氢浓度稍高，但是注射方式只能通过专业医护人员进行，这一特性限制了大部分人直接使用，因此直接吸入氢气是氢分子医学针对人体慢性疾病治疗的最佳途径。

有研究表明，通过直接呼吸2％的氢气半小时即可以满足治疗慢性疾病的需要，当然呼吸氢气的浓度越高，清除自由基的优势越明显，但是氢气浓度在4.7％-75％范围内时容易发生爆炸，这一特性限制了高纯度氢气的使用。而慢性疾病患者大多数都是老年人，在吸氢的同时吸氧，对于肺负担影响较小。目前市面的氢气机产品，主要是通过两种途径，一种是电解甲醇或电解质为碱性溶液的电解，一种是直接电解水，使得氢氧气混合比例为66％：33％，前者甲醇会挥发影响人体健康，碱性溶液具有腐蚀性存在不安全隐患；后者氢氧气机内混合，如泄露或发生故障极易产生爆炸风险。

综上可见，市场迫切需要一种既能够提高氢气治疗效果的高浓度高纯度氢气，又可以避免爆炸风险的氢气机，在保证安全的前提下，为氢气治疗提供更安全可靠的医用氢气治疗仪。但是目前国内并没有一款是提供高纯度(符合氢气食品添加剂国家标准GB31633-2014)氢气吸入的医疗设备，该领域在国内尚属空白。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的旨在提供一种能制备高纯度氢气的同时也兼顾了氢气的安全性问题的氢气治疗仪。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种医用氢气治疗仪，包括机体，机体内固定安装有支架，所述支架上安装有电源、制氢系统和安全监测器，所述电源给制氢系统和安全监测器提供电能，安全监测器与制氢系统信号连通，所述制氢系统包括电解装置、氢气净化装置、湿化装置和散热装置，所述电解装置的出氢口与氢气净化装置的进气口相连接，氢气净化装置的出气口通过管道通往到湿化装置，湿化装置的出气口与延伸到机体外的吸氢管连接；所述散热装置的进水口与电解装置的出水口相连接。

进一步的，所述电解装置包括水箱、电解槽和水泵，所述水箱的出水口通过管道与电解槽的进水口连接，其管道上安装有水泵。

进一步的，所述电解槽包括阴极片A、阳极片B、供水区、阳极片A和阴极片B，所述阴极片A和阳极片B组成第一电解单元的电解区，阴极片A和阳极片B之间设置有选择性质子透过膜；所述阴极片B和阳极片A组成第二电解单元的电解区，阴极片B和阳极片A之间设置有选择性质子透过膜；所述阳极片A和阴极片A通过导线连接，使得第一电解单元和第二电解单元串联，串联的两个电解单元共用一个供水区。

进一步的，所述氢气净化装置包括汽水分离器、干燥硅胶管和活性炭分子筛管，所述汽水分离器的进气口与电解装置的出氢口相连接，汽水分离器的出气口与干燥硅胶管底部的进气口与相连接，干燥硅胶管和活性炭分子筛管首尾相连，所述干燥硅胶管和活性炭分子筛管的进气方式均设置为下进上出的方式，所述活性炭分子筛管顶部的出气口连接到湿化装置。

进一步的，所述散热装置包括蛇形弯曲的不锈钢管和散热风扇，所述蛇形弯曲的不锈钢管连通供水区的出水口，所述散热风扇位于不锈钢管的前段。

进一步的，所述制氢系统还包括显示装置，所述显示装置包括但不限于气泡显示窗、定时/故障显示屏、流量显示屏、气压显示屏和水位显示窗。

进一步的，所述机体内还安装有传感器组及调压阀，所述传感器组包括但不限于气压传感器和水位监测传感器，所述气压传感器安装在与电解槽出氢口相连接的气路上，所述水位监测传感器贴服在水箱外侧，所述调压阀安装于净化装置与湿化装置之间的气路上。

进一步的，所述安全监测器包括：

气压监测模块，通过气压传感器监测并实时反馈电解槽的电解氢气气压；

散热监测模块，获取并持续输出散热风扇的反馈信号；

温度监测模块，通过安装在电解槽上的温敏电阻实时反馈温敏电阻的电阻值信号；

水位监测模块，通过贴服在水箱外侧的水位监测传感器监测并反馈水箱的水位信号；

中央处理器，接收各监测模块的反馈信号，并对各监测模块的反馈信号进行分析处理，再根据分析结果对相应模块发出控制信号，对各监测模块起到协同监测作用；

安全保护模块，根据中央处理器发出的控制信号，控制停机保护装置启动。

进一步的，所述停机保护装置包括LED报警灯、报警蜂鸣器、泄压电磁阀和定时/故障显示屏，所述LED报警灯、报警蜂鸣器和定时/故障显示屏均与中央处理器电连接，所述泄压电磁阀与调压阀并联。

本发明的有益效果在于：

治疗仪将电解装置制取得的高产量氢气经过净化装置，将氢气中的水分、杂质和异味去除后，氢气最后净化纯度可达99.9％，达到氢气食品添加剂国家标准，最后通过湿化处理，供人吸入湿润舒适的气体；还针对氢气安全问题提供了5中安全监测协同作用的安全监测系统，通过水位、气压、温度、散热、停机泄压5个方面同时监测，保证高纯度氢气在使用时的安全稳定性。

附图说明

图1示出了本发明实施例所提供的治疗仪的外观示意图；

图2示出了本发明实施例所提供的治疗仪的机体拆分图；

图3示出了本发明实施例所提供的治疗仪的内部结构爆炸图；

图4示出了本发明实施例所提供的电解槽的结构爆炸图；

图5示出了本发明实施例所提供的净化装置的结构示意图；

图6示出了本发明实施例所提供的安全监测器的信号连接图。

附图标记：1、机体；2、支架；3、电源；4、安全监测器；5、水箱；6、电解槽；601、阴极片A；602、阳极片B；603、供水区；604、阳极片A；605、阴极片B；606、选择性质子透过膜；607、微孔钛板；608、压膜硅胶圈；609、绝缘硅胶；7、汽水分离器；8、干燥硅胶管；9、活性炭分子筛管；10、湿化装置；11、不锈钢管；12、气泡显示窗；13、定时/故障显示屏；14、流量显示屏；15、气压显示屏；16、水位显示窗。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述：

一种医用氢气治疗仪，如图1、2和3所示，包括机体1，机体1内固定安装有支架2，所述支架2上安装有电源3、制氢系统和安全检测器4，所述电源3给制氢系统和安全检测器4提供电能，电源3通过变压、整流将220V交流电转换为低压直流电，给安全检测器4与制氢系统等各个系统提供电能。

所述制氢系统包括电解装置、氢气净化装置、湿化装置10和散热装置，所述电解装置的出氢口与氢气净化装置的进气口相连接，氢气净化装置的出气口通过管道通往到湿化装置10，湿化装置10的出气口与延伸到机体1外的吸氢管连接；所述散热装置的进水口与电解装置的出水口相连接。制氢系统通过电解装置电解水制取得氢气后，将制取得的氢气通往氢气净化装置将其杂质及异味清除，提高氢气纯度，再将高纯度氢气经过湿化装置10后即可通往医用吸氢管道供患者使用。

其中，所述电解装置包括水箱5、电解槽6和水泵，所述水箱5的出水口通过管道与电解槽6的进水口连接，其管道上安装有水泵，水泵能增加电解槽6内的水循环效率，加快水的降温，从而提高电解槽6的散热程度。

为了提高氢气的产氢量，将电解槽6设置为第一电解单元和第二电解单元相串联的结构，如图4所示，所述电解槽6包括阴极片A 601、阳极片B 602、供水区603、阳极片A 604和阴极片B 605，所述阴极片A 601和阳极片B 602组成第一电解单元的电解区，阴极片A601和阳极片B 602之间设置有选择性质子透过膜606，所述选择性质子透过膜606将第一电解单元的电解区分隔为氢气产生区和氧气产生区，另外选择性质子透过膜606的两侧均紧密结合有微孔钛板607，能有效减少电解单元内的间隙，可大大降低其电解时的电阻，两块微孔钛板607的外环位置密封有压膜硅胶圈608，压膜硅胶圈608能有效防止电解水和电解产物从边缘泄露，提高电解的安全性。

所述阴极片B 605和阳极片A 604组成第二电解单元的电解区，阴极片B 605和阳极片A 604之间设置有选择性质子透过膜606，选择性质子透过膜606将第二电解单元的电解区同样分隔为氢气产生区和氧气产生区，选择性质子透过膜606的两侧均安装有微孔钛板607和压膜硅胶圈608，其作用于第一电解单元所描述的功能相同。

为了减少电解过程中热量的集聚，第一电解单元与第二电解单元之间共用一个供水区603，供水区603与第一电解单元、第二电解单元之间形成多条排氢、排氧通道，供水区603和电解单元之间合理的分布设计，能进一步减少电解装置的整体结构；所述阳极片A604和阴极片A 601通过导线连接，阴极片B 605和阳极片B 602与电源3电连接，第一电解单元和第二电解单元串联，能明显提供产氢效率。为了保证电解槽6的安全性，在第一电解单元和第二电解单元外均贴合有绝缘硅胶609，起到绝缘作用。

电解装置的出氢口将制取得的氢气经管道通往氢气净化装置，如图5所示，所述氢气净化装置包括汽水分离器7、干燥硅胶管8和活性炭分子筛管9，所述干燥硅胶管8和活性炭分子筛管9均竖直安放，所述干燥硅胶管8和活性炭分子筛管9的进气方式均设置为下进上出的方式；所述汽水分离器7的进气口与电解装置的出氢口相连接，汽水分离器7能将电解装置制得氢气中的大部分水分除去，汽水分离器7的出气口与干燥硅胶管8底部的进气口与相连接，干燥硅胶管8的顶部出气口与活性炭分子筛管9的底部进气口相连接，所述活性炭分子筛管9顶部的出气口连接到湿化装置10，活性炭分子筛管9与湿化装置10之间还安装有调压阀，所述调压阀的压力范围设置为0.25～0.3MPa，其中所述湿化装置10可设置为湿化器，用于将高纯度的氢气加湿，提高患者吸入舒适度。其中干燥硅胶管8内部填充优选无钴干燥硅胶，干燥硅胶能将氢气中的少量水分吸干，干燥后的氢气通往活性炭分子筛管9中，所述活性炭分子筛管9的内顶部安装有13X分子筛，因为13X分子筛能对水分的除去率达到了100％，活性炭分子筛管9的内底部填充有活性炭对气体进行除味，能达到较好的净化效果；氢气经过活性炭的吸附后再由分子筛过滤，能最大程度的延长了分子筛的使用寿命，同时经过以上三级净化后，可让氢气中的杂质纯度符合《GB 31633-2014食品安全国家标准食品添加剂氢气》的要求，让氢气的使用更加安全。

由于电解水过程中会产生一定的热量，因此在机体1内还需要散热装置来散热，而散热装置包括蛇形弯曲的不锈钢管11和散热风扇，所述蛇形弯曲的不锈钢管11连通供水区的出水口，蛇形弯曲的不锈钢管11能加长管内水的流径，提高水的散热效果，所述散热风扇位于不锈钢管11的前段，加快管内水的散热。

为了让使用者更好的了解治疗仪内部状况，在机体1内还安装有显示装置，如图1、图2所示，所述显示装置包括但不限于气泡显示窗12、定时/故障显示屏13、流量显示屏14、气压显示屏15和水位显示窗16；所述显示装置均安装在机体1表面上，便于使用者观看，其中所述气泡显示窗12通过水管将蛇形弯曲的不锈钢管11的出水口与气泡显示管的底部进气口连接，气泡显示管上部出气口与水箱5进水口连通，用于直观的显示气体生成；而定时/故障显示屏13可与安全检测器4相连接，让治疗仪拥有定时开关作用，同时也具备故障类型显示；所述流量显示屏14用于显示氢气流量大小；所述气压显示屏15用于显示电解装置内气路的气压范围；所述水位显示窗16用于查看水箱5中的水位情况，便于及时往水箱5中补充水分。

治疗仪内的电解装置制取了高产量的氢气，为了提高氢气使用的安全性，在机体1内安装有传感器组，让传感器组与安全检测器4相互配合，从多个方面对氢气进行监测。所述传感器组包括但不限于气压传感器和水位监测传感器，所述气压传感器安装在与电解槽6出氢口相连接的气路上，所述水位监测传感器贴服在水箱5外侧；如图6所示，所述安全检测器4包括：

气压监测模块，通过气压传感器监测并实时反馈电解槽6的电解氢气气压；

散热监测模块，获取并持续输出散热风扇的反馈信号；

温度监测模块，通过安装在电解槽6上的温敏电阻实时反馈温敏电阻的电阻值信号；

水位监测模块，通过贴服在水箱5外侧的水位监测传感器监测并反馈水箱5的水位信号；

中央处理器，接收各监测模块的反馈信号，并对各监测模块的反馈信号进行分析处理，再根据分析结果对相应模块发出控制信号，对各监测模块起到协同监测作用；

安全保护模块，根据中央处理器发出的控制信号，控制停机保护装置启动。

其中安全检测器4的工作原理如下：在治疗仪启动后，电源3模块给电解槽6供电制氢，电解槽6电解制取得的氢气经过气路上的气压监测模块的气压传感器进行气压测量，并将气压测量结果反馈到中央处理器进行分析处理，若气压测量结果高于或低于设定值，则中央处理器给电源3发出停机信号，达到停机保护，同时定时/故障显示屏显示E4或E5故障代码。

散热监测模块将制氢装置内散热风扇的反馈信号持续输出到中央处理器中，若中央处理器接收到的反馈信号保持稳定状态，代表散热风扇正常工作，若反馈信号丢失或异常，则代表散热风扇故障停机或转速变慢，当反馈信号超出异常范围，则中央处理器给电源3发出停机信号，达到停机保护，同时定时/故障显示屏显示E3故障代码。

温度监测模块通过电解槽6上的温敏电阻反馈其电阻值大小到中央处理器中，若温度升高温敏电阻的电阻降低，当电解槽6温度升高到设定值时，中央处理器给电源3发出停机信号，达到停机保护，同时定时/故障显示屏显示E2故障代码。

水位监测模块将贴服在水箱5外侧的水位监测传感器监测所得的水位信号反馈到中央处理器中，若水位低于设定高度时，中央处理器给电源3发出停机信号，同时定时/故障显示屏显示E1故障代码。

当中央处理器接收到停机信号后，控制安全保护模块启动停机保护装置；所述停机保护装置包括LED报警灯、报警蜂鸣器、泄压电磁阀和定时/故障显示屏，所述LED报警灯、报警蜂鸣器、和定时/故障显示屏均与中央处理器电连接，所述泄压电磁阀与调压阀并联；该安全监测系统拥有上述五种安全监测协同作用，通过气压、温度、散热、停机泄压五个方面同时监测，待中央处理器接收到停机信号后，控制LED报警灯闪烁6秒，报警蜂鸣器响起10秒，定时/故障显示屏显示故障类型，并开启泄压电磁阀，将制氢装置内压力完全释放，从而提高治疗仪的安全性。

对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种医用氢气治疗仪，包括机体，机体内固定安装有支架，所述支架上安装有电源、制氢系统和安全监测器，所述电源给制氢系统和安全监测器提供电能，安全监测器与制氢系统信号连通，其特征在于，所述制氢系统包括电解装置、氢气净化装置、湿化装置和散热装置，所述散热装置的进水口与电解装置的出水口相连接，所述电解装置的出氢口与氢气净化装置的进气口相连接，氢气净化装置的出气口通过管道通往到湿化装置，湿化装置的出气口与延伸到机体外的吸氢管连接。

2.根据权利要求1所述的医用氢气治疗仪，其特征在于，所述电解装置包括水箱、电解槽和水泵，所述水箱的出水口通过管道与电解槽的进水口连接，其管道上安装有水泵。

3.根据权利要求2所述的医用氢气治疗仪，其特征在于，所述电解槽包括阴极片A、阳极片B、供水区、阳极片A和阴极片B，所述阴极片A和阳极片B组成第一电解单元的电解区，阴极片A和阳极片B之间设置有选择性质子透过膜；所述阴极片B和阳极片A组成第二电解单元的电解区，阴极片B和阳极片A之间设置有选择性质子透过膜；所述阳极片A和阴极片A通过导线连接，使得第一电解单元和第二电解单元串联，串联的两个电解单元共用一个供水区。

4.根据权利要求1所述的医用氢气治疗仪，其特征在于，所述氢气净化装置包括汽水分离器、干燥硅胶管和活性炭分子筛管，所述汽水分离器的进气口与电解装置的出氢口相连接，汽水分离器的出气口与干燥硅胶管底部的进气口与相连接，干燥硅胶管和活性炭分子筛管首尾相连，所述干燥硅胶管和活性炭分子筛管的进气方式均设置为下进上出的方式，所述活性炭分子筛管顶部的出气口连接到湿化装置。

5.根据权利要求1所述的医用氢气治疗仪，其特征在于，所述散热装置包括蛇形弯曲的不锈钢管和散热风扇，所述蛇形弯曲的不锈钢管连通供水区的出水口，所述散热风扇位于不锈钢管的前段。

6.根据权利要求1所述的医用氢气治疗仪，其特征在于，所述制氢系统还包括显示装置，所述显示装置包括但不限于气泡显示窗、定时/故障显示屏、流量显示屏、气压显示屏和水位显示窗。

7.根据权利要求1所述的医用氢气治疗仪，其特征在于，所述机体内还安装有传感器组及调压阀，所述传感器组包括但不限于气压传感器和水位监测传感器，所述气压传感器安装在与电解槽出氢口相连接的气路上，所述水位监测传感器贴服在水箱外侧，所述调压阀安装于净化装置与湿化装置之间的气路上。

8.根据权利要求1所述的医用氢气治疗仪，其特征在于，所述安全监测器包括：气压监测模块，通过气压传感器监测并实时反馈电解槽的电解氢气气压；

散热监测模块，获取并持续输出散热风扇的反馈信号；

温度监测模块，通过安装在电解槽上的温敏电阻实时反馈温敏电阻的电阻值信号；

水位监测模块，通过贴服在水箱外侧的水位监测传感器监测并反馈水箱的水位信号；

中央处理器，接收各监测模块的反馈信号，并对各监测模块的反馈信号进行分析处理，再根据分析结果对相应模块发出控制信号，对各监测模块起到协同监测作用；

安全保护模块，根据中央处理器发出的控制信号，控制停机保护装置启动。

9.根据权利要求8所述的医用氢气治疗仪，其特征在于，所述停机保护装置包括LED报警灯、报警蜂鸣器、泄压电磁阀和定时/故障显示屏，所述LED报警灯、报警蜂鸣器和定时/故障显示屏均与中央处理器电连接，所述泄压电磁阀与调压阀并联。