CN111359064A - 一种高效稳定的医用氢氧气雾化机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高效稳定的医用氢氧气雾化机，该雾化机包括电源系统，所述电源系统为电解槽系统供电，所述电解槽系统与雾化系统对应连接，所述雾化系统与输送系统对应连接，所述输送系统、雾化系统和电解槽系统均匀智能控制系统对应电连接；所述输送系统与病患对应连通；在所述输送系统上对应设有防回流装置和呼吸压力传感器。本申请的一种高效稳定的医用氢氧气雾化机应用于呼吸系统疾病的治疗，尤其体现在肺部疾病的治疗上，通过雾化的氢气及药品直接经气道吸入方式作用于人体。

Description

一种高效稳定的医用氢氧气雾化机

技术领域

本发明涉及医用氢氧气雾化机领域，尤其涉及一种高效稳定的医用氢氧气雾化机。

背景技术

氢气是一种重要的工业用品，它广泛用于石油、化工、建材、冶金、电子、医药、电力、轻工、气象、交通等工业部门和服务部门。工业上制取氢气的方法很多，例如天然气石油及其制品经蒸汽转化、部分氧化制氢，煤气化制氢等，又如前几年流行一时的氨分解制氢，近几年较为时髦的甲醇裂解制氢，此外，还有食盐水电解制氢及水电解制氢。

氢气是具有选择性中和羟基自由基和亚硝酸阴离子作用的具有选择性抗氧化的物质，拥有选择性抗氧化、抗炎及抗细胞凋亡作用。迄今的研究已证实氢气对多个脏器缺血再灌注损伤、神经退行性疾病、骨关节疾病及呼吸系统疾病等具有潜在保护作用。氢氧气雾化机是通过雾化的方式将氢气应用在肺部及呼吸系统疾病中，氢氧气雾化机提供氢氧气混合气体，通过呼吸系统进入人体治疗疾病，同时可与雾化药液微粒混合后对人体做雾化吸入、湿化治疗用。

电解式富氢水机一般采用的是电解水的方法，通过电解水使水产生氢气，在过去的几十年中，电解出来的水一直被认为可以辅助治疗某些疾病，主要是因为电解水具有小分子团结构，且水具有弱碱性。自从发现氢分子以后，目前认为电解水的作用主要是氢分子效应。电解水机的关键在于电解槽中电极使用的材料，差的电极电解时水中的重金属含量也会增多，同时判断电解水机好坏的另一个标准就是通过电解水机制出的氢气浓度含量，通常氢气在水中的饱和浓度大约是1.6ppm，浓度大于1.6ppm的被称为富氢水。

现有的普通氢氧气雾化机存在氢氧制备效率不高、气路顺畅度不佳以及氢氧输出的精准控制程度不高等缺点。因此，需要设计一种高效稳定的医用氢氧气雾化机。

发明内容

为了克服现有技术中的缺陷，提供一种高效稳定的医用氢氧气雾化机。

本发明通过下述方案实现：

一种高效稳定的医用氢氧气雾化机，该雾化机包括电源系统，所述电源系统为电解槽系统供电，所述电解槽系统与雾化系统对应连接，所述雾化系统与输送系统对应连接，所述输送系统、雾化系统和电解槽系统均匀智能控制系统对应电连接；所述输送系统与病患对应连通；在所述输送系统上对应设有防回流装置和呼吸压力传感器。

所述电源系统包括三相电导线和直流输出导线，所述三相电导线和直流输出导线均与电源变换控制电路对应连接，在所述电源变换控制电路的外侧对应设有表面为波浪形的缓冲层；

所述电源变换控制电路包括与三相电导线对应电连接的变压器T，所述变压器T与无控制功能的三相整流电路RF，所述三相整流电路RF与三重斩波电路对应电连接，所述三重斩波电路包括三个并联的绝缘栅双极型晶体管V1、绝缘栅双极型晶体管V2、绝缘栅双极型晶体管V3，所述三重斩波电路与直流输出导线对应连接，所述直流输出导线与电解槽ET对应电连接，在所述三重斩波电路与电解槽ET之间还对应连接有电容C2和电感L，在所述三相整流电路RF与三重斩波电路之间还对应设有电容C1，在所述三重斩波电路与电容C2之间还对应设有桥式整流二极管VD；

所述电解槽ET的电流信号和电压信号对应发送至数字信号处理器DSP，所述数字信号处理器DSP输出PWM脉冲至现场可编程门阵列FPGA，所述现场可编程门阵列FPGA通过驱动程序分别与绝缘栅双极型晶体管V1、绝缘栅双极型晶体管V2、绝缘栅双极型晶体管V3对应电连接。

在所述缓冲层外侧还对应设有支撑层，在所述支撑层外侧对应设有外壳。

所述绝缘栅双极型晶体管V1、绝缘栅双极型晶体管V2、绝缘栅双极型晶体管V3还与热传感器TT对应电连接，所述热传感器TT与数字信号处理器DSP对应电连接，所述三相整流电路RF与缺相检测电路TC对应电连接，所述缺相检测电路TC与数字信号处理器DSP对应电连接。

所述数字信号处理器DSP还与输入设备F对应电连接。

所述电解槽系统包括设在气密性的箱体内的正极板和负极板、设于所述正极板和负极板之间的质子交换膜，所述正极板和负极板分别对应连接电源系统的正负极，在所述正极板和负极板上均设置有催化剂层，所述催化剂层为表面喷涂石墨烯的碳纤维层，在所述石墨烯中掺杂氮元素和钴原子。

所述防回流装置的材质为纳米碳化硅复合材料，以质量份计，所述纳米碳化硅复合材料包括以下组分：不饱和聚脂树脂80-90份、纳米碳化硅5份、氧化锆1.5份、过氧化甲乙酮3份、异锌酸钴1份、氧化锌3份、氧化钛2份。

所述呼吸压力传感器的湿敏元件的传感材料为硼掺杂石墨烯，所述硼掺杂石墨烯的制备方法为：

第一步、将石墨进行氧化，得到氧化石墨；

第二步、将所述氧化石墨分散在去离子水中，混合后过滤、烘干，得到氧化石墨烯；

第三步、将所述氧化石墨烯置于二氧化碳和惰性气体的气氛下，升温至800℃～1000℃并保温0.5小时～2小时后冷却至室温，得到石墨烯；

第四步、将所述石墨烯与三氧化二硼混合后置于惰性气体的气氛下，升温至800℃～1300℃并保温0.5小时～2小时后冷却至室温，得到混合物；

第五步、除去所述混合物中残余的三氧化二硼，洗涤，干燥，即得到硼掺杂石墨烯。

本发明的有益效果为：

1.本发明提供一种高效稳定的医用氢氧气雾化机在所述正极板和负极板上均设置有催化剂层，所述催化剂层为表面喷涂石墨烯的碳纤维层，在所述石墨烯中掺杂氮元素和钴原子，电解系统本身电流密度极限大，具有较高的制氢氧速度，且产氢氧剂量不衰减，可连续使用。利用掺杂氮元素和钴石墨烯高效富氢能力，制造出二次电解富氢氧离子水的氢氧发生器，采用一体化电解，解决无需外接输入氢气及氧气，电解过程稳定，效率高，损耗低，节能环保。

2.本发明提供一种高效稳定的医用氢氧气雾化机的呼吸压力传感器的湿敏元件的传感材料为硼掺杂石墨烯，将硼掺杂石墨烯的传感材料对呼吸率进行精确反馈，从而将氢氧气需求量反馈至智能控制系统中，智能控制系统根据反馈实时调整，实现精确的氢氧气供给量，并且能够调节氢氧输送比例，实现精确治疗，采用智能控制系统控制输气量还能够防止过度输氧，防止氧中毒。

3.本发明提供一种高效稳定的医用氢氧气雾化机的防回流装置的材质为纳米碳化硅复合材料，采用化学性能稳定的抗菌碳化硅材料应用于防回流装置中，具有较高的抗氧化性能及导热系数，保证了防回流装置的质量和使用寿命，不会因防回流装置的的老化而产生相应的气路堵塞的现象。防回流装置可以采用多级防回流设计，杜绝返流现象。

附图说明

图1为本发明一种高效稳定的医用氢氧气雾化机的模块框图。

图2为本发明一种高效稳定的医用氢氧气雾化机的电源系统的结构示意图；

图3为本发明一种高效稳定的医用氢氧气雾化机的电源系统结构中电源变换控制电路的电路连接图。

图4为本发明一种高效稳定的医用氢氧气雾化机的电解槽系统的结构示意图；

图中：1为三相电导线，2为直流输出导线，3为电源变换控制电路，4为缓冲层，5为支撑层，6为外壳，7为箱体，8为正极板，9为负极板，10为质子交换膜。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进一步说明：

如图1所示，一种高效稳定的医用氢氧气雾化机，该雾化机包括电源系统，所述电源系统为电解槽系统供电，所述电解槽系统与雾化系统对应连接，所述雾化系统与输送系统对应连接，所述输送系统、雾化系统和电解槽系统均匀智能控制系统对应电连接；所述输送系统与病患对应连通；在所述输送系统上对应设有防回流装置和呼吸压力传感器。

在实际应用中，为了提高自动化率，还可以对应增设一个智能控制系统，采用自主设计的智能电解及输送控制集成电路，可高精度控制电解气量及输送气量，根据需求实时调整电解功率。智能控制系统开发过程、工作过程和原理为公知技术，在此不再赘述。

如图2所示，所述电源系统包括三相电导线1和直流输出导线2，所述三相电导线1和直流输出导线2均与电源变换控制电路3对应连接，在所述电源变换控制电路3的外侧对应设有表面为波浪形的缓冲层4；

如图3所示，一种高效稳定的医用氢氧气雾化机，该电源系统包括三相电导线1和直流输出导线2，所述三相电导线1和直流输出导线2均与电源变换控制电路3对应连接，在所述电源变换控制电路3的外侧对应设有表面为波浪形的缓冲层4；在所述缓冲层4外侧还对应设有支撑层5，在所述支撑层5外侧对应设有外壳6。另外本申请将脆弱的电源变换控制电路设置在外壳内，外壳为电源变换控制电路提供一定的保护，在外壳内设有支撑层，支撑电源变换控制电路的安装和固定，支撑层内设有缓冲层，可以对可能的外力冲击进行缓解，最大程度保护电源变换控制电路不受损坏。

所述电源变换控制电路3包括与三相电导线1对应电连接的变压器T，所述变压器T与无控制功能的三相整流电路RF，变压器T降低电压，然后输送至三相整流电路RF进行整流，外加的交流电压变为直流电压，整流过程不需要其他的控制部件，简化了系统，也降低了系统能耗。

所述三相整流电路RF与三重斩波电路对应电连接，所述三重斩波电路包括三个并联的绝缘栅双极型晶体管V1、绝缘栅双极型晶体管V2、绝缘栅双极型晶体管V3，所述三重斩波电路与直流输出导线2对应连接，整流后的分别输送至相互并联的三重斩波电路的绝缘栅双极型晶体管V1、绝缘栅双极型晶体管V2、绝缘栅双极型晶体管V3中，滤波后可以将电压恒定的直流电变换为电压可调的直流电，本申请的三重斩波电路不但可以降低斩波总输入电流的高频纹波，还可以降低主开关的电流定额，

所述直流输出导线2与电解槽ET对应电连接，在所述三重斩波电路与电解槽ET之间还对应连接有电容C2和电感L，C2和电感L组成一个滤波器，由于三重斩波电流的预处理，本申请只需要最简单的滤波器，将电流滤波后直接接入电解槽ET，降低了内耗，具有高效节能的特点。在所述三相整流电路RF与三重斩波电路之间还对应设有电容C1，在所述三重斩波电路与电容C2之间还对应设有桥式整流二极管VD；

所述电解槽ET的电流信号和电压信号对应发送至数字信号处理器DSP，数字信号处理器DSP将收集到的解槽ET的电流信号和电压信号转换为数字信号，所述数字信号处理器DSP还与输入设备F对应电连接，然后所述数字信号处理器DSP根据事先设定的参数或者输入设备F输入的参数输出对应的PWM脉冲至现场可编程门阵列FPGA，所述现场可编程门阵列FPGA通过驱动程序分别与绝缘栅双极型晶体管V1、绝缘栅双极型晶体管V2、绝缘栅双极型晶体管V3对应电连接。由现场可编程门阵列FPGA通过分频和移相处理得到绝缘栅双极型晶体管V1、绝缘栅双极型晶体管V2、绝缘栅双极型晶体管V3需要的驱动脉冲信号，从而调节输出电压的高低。

所述绝缘栅双极型晶体管V1、绝缘栅双极型晶体管V2、绝缘栅双极型晶体管V3还与热传感器TT对应电连接，所述热传感器TT与数字信号处理器DSP对应电连接，所述三相整流电路RF与缺相检测电路TC对应电连接，所述缺相检测电路TC与数字信号处理器DSP对应电连接。热传感器TT对绝缘栅双极型晶体管V1、绝缘栅双极型晶体管V2、绝缘栅双极型晶体管V3的温度进行监测，缺相检测电路TC对三相整流电路RF的缺相情况进行监测，在温度或者相位发生异常情况时，数字信号处理器DSP启动保护程序，自动切断各个电路，防止发生意外。

本申请中电源系统的各个具体的电路及电子元器件的具体内部结构、工作原理、工作过程及相互的电连接关系为公知技术，在此不再赘述。本申请电源系统的电路结构简单，电能利用效率高，内耗较小。

所述防回流装置的材质为纳米碳化硅复合材料，以质量份计，所述纳米碳化硅复合材料包括以下组分：不饱和聚脂树脂80-90份、纳米碳化硅5份、氧化锆1.5份、过氧化甲乙酮3份、异锌酸钴1份、氧化锌3份、氧化钛2份。

所述呼吸压力传感器的湿敏元件的传感材料为硼掺杂石墨烯，所述硼掺杂石墨烯的制备方法为：

第一步、将石墨进行氧化，得到氧化石墨；

第二步、将所述氧化石墨分散在去离子水中，混合后过滤、烘干，得到氧化石墨烯；

第三步、将所述氧化石墨烯置于二氧化碳和惰性气体的气氛下，升温至800℃～1000℃并保温0.5小时～2小时后冷却至室温，得到石墨烯；

第四步、将所述石墨烯与三氧化二硼混合后置于惰性气体的气氛下，升温至800℃～1300℃并保温0.5小时～2小时后冷却至室温，得到混合物；

第五步、除去所述混合物中残余的三氧化二硼，洗涤，干燥，即得到硼掺杂石墨烯。

石墨烯以其优异的强度和高速传输电子的能力而倍受关注，但它还能用于高灵敏度的气体传感器。添加了硼原子的石墨烯传感器能监测到非常低含量的气体分子，包括二氧化碳、水分等，监测氮氧化物浓度达到ppb水平以及氨浓度达到ppm水平。与纯石墨烯相比，硼掺杂石墨烯对氮氧化物的灵敏度高出27倍，对氨的灵敏度高出10000倍。

本申请的一种高效稳定的医用氢氧气雾化机应用于呼吸系统疾病的治疗，尤其体现在肺部疾病的治疗上，通过雾化的氢气及药品直接经气道吸入方式作用于人体。医用氢氧气雾化机能够单独以氢氧雾化的方式作用于人体，也可以利用氢氧气为载体将雾化的药品输送入人体，大幅减轻摄药量，降低人体用药负担。在单独以氢氧气雾化的方式作用于人体时，氢气本身作为选择性抗氧化剂快速渗透扩散至全身，穿透各类生理屏障和细胞膜，进入细胞核，带走一般手段无法消除的恶性活性氧，对人体起到抗氧化和抗炎症作用。

尽管已经对本发明的技术方案做了较为详细的阐述和列举，应当理解，对于本领域技术人员来说，对上述实施例做出修改或者采用等同的替代方案，这对本领域的技术人员而言是显而易见，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (8)

1.一种高效稳定的医用氢氧气雾化机，其特征在于：该雾化机包括电源系统，所述电源系统为电解槽系统供电，所述电解槽系统与雾化系统对应连接，所述雾化系统与输送系统对应连接，所述输送系统、雾化系统和电解槽系统均匀智能控制系统对应电连接；所述输送系统与病患对应连通；在所述输送系统上对应设有防回流装置和呼吸压力传感器。

2.根据权利要求1所述的一种高效稳定的医用氢氧气雾化机，其特征在于：所述电源系统包括三相电导线(1)和直流输出导线(2)，所述三相电导线(1)和直流输出导线(2)均与电源变换控制电路(3)对应连接，在所述电源变换控制电路(3)的外侧对应设有表面为波浪形的缓冲层(4)；

所述电源变换控制电路(3)包括与三相电导线(1)对应电连接的变压器T，所述变压器T与无控制功能的三相整流电路RF，所述三相整流电路RF与三重斩波电路对应电连接，所述三重斩波电路包括三个并联的绝缘栅双极型晶体管V1、绝缘栅双极型晶体管V2、绝缘栅双极型晶体管V3，所述三重斩波电路与直流输出导线(2)对应连接，所述直流输出导线(2)与电解槽ET对应电连接，在所述三重斩波电路与电解槽ET之间还对应连接有电容C2和电感L，在所述三相整流电路RF与三重斩波电路之间还对应设有电容C1，在所述三重斩波电路与电容C2之间还对应设有桥式整流二极管VD；

所述电解槽ET的电流信号和电压信号对应发送至数字信号处理器DSP，所述数字信号处理器DSP输出PWM脉冲至现场可编程门阵列FPGA，所述现场可编程门阵列FPGA通过驱动程序分别与绝缘栅双极型晶体管V1、绝缘栅双极型晶体管V2、绝缘栅双极型晶体管V3对应电连接。

3.根据权利要求2所述的一种高效稳定的医用氢氧气雾化机，其特征在于：在所述缓冲层(4)外侧还对应设有支撑层(5)，在所述支撑层(5)外侧对应设有外壳(6)。

4.根据权利要求2所述的一种高效稳定的医用氢氧气雾化机，其特征在于：所述绝缘栅双极型晶体管V1、绝缘栅双极型晶体管V2、绝缘栅双极型晶体管V3还与热传感器TT对应电连接，所述热传感器TT与数字信号处理器DSP对应电连接，所述三相整流电路RF与缺相检测电路TC对应电连接，所述缺相检测电路TC与数字信号处理器DSP对应电连接。

5.根据权利要求2所述的一种高效稳定的医用氢氧气雾化机，其特征在于：所述数字信号处理器DSP还与输入设备F对应电连接。

6.根据权利要求1所述的一种高效稳定的医用氢氧气雾化机，其特征在于：所述电解槽系统包括设在气密性的箱体(7)内的正极板(8)和负极板(9)、设于所述正极板(8)和负极板(9)之间的质子交换膜(10)，所述正极板(8)和负极板(9)分别对应连接电源系统的正负极，在所述正极板(8)和负极板(9)上均设置有催化剂层，所述催化剂层为表面喷涂石墨烯的碳纤维层，在所述石墨烯中掺杂氮元素和钴原子。

7.根据权利要求1所述的一种高效稳定的医用氢氧气雾化机，其特征在于：所述防回流装置的材质为纳米碳化硅复合材料，以质量份计，所述纳米碳化硅复合材料包括以下组分：不饱和聚脂树脂80-90份、纳米碳化硅5份、氧化锆1.5份、过氧化甲乙酮3份、异锌酸钴1份、氧化锌3份、氧化钛2份。

8.根据权利要求1所述的一种高效稳定的医用氢氧气雾化机，其特征在于：所述第一步、将石墨进行氧化，得到氧化石墨；

第二步、将所述氧化石墨分散在去离子水中，混合后过滤、烘干，得到氧化石墨烯；

第三步、将所述氧化石墨烯置于二氧化碳和惰性气体的气氛下，升温至800℃～1000℃并保温0.5小时～2小时后冷却至室温，得到石墨烯；

第四步、将所述石墨烯与三氧化二硼混合后置于惰性气体的气氛下，升温至800℃～1300℃并保温0.5小时～2小时后冷却至室温，得到混合物；

第五步、除去所述混合物中残余的三氧化二硼，洗涤，干燥，即得到硼掺杂石墨烯。

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