CN1428177A - 一种医用输氧液的微－纳米级混合搅拌磁化恒温器装置 - Google Patents

Abstract

一种医用输氧液的微－纳米级混合搅拌磁化恒温器装置，主要由混合器、混合液瓶、水泵、磁铁、电加热器、恒温器装置、循环搅拌管等组合而成。可用于中西医中的静脉点注高压氧液、药物的氧混合输液、血液的氧混合输血、化疗药物的氧混合治疗和饮用喝水的氧混合的保健理疗等。对输氧液可进行高浓度的氧混合，不产生气泡，即用即充氧混合，方便安全可靠，用药少(化疗中尤为重要)治愈率高，治疗效果极佳，治疗疗程将会大大缩短，应用前景极为广阔。

Description

一种医用输氧液的微—纳米级混合搅拌磁化恒温器装置

本发明涉及一种医用的“静脉点注高压氧液”中的氧气与常用输液的混合器装置，特别是“一种医用输氧液的微—纳米级混合搅拌磁化恒温器装置”。我们知道，1mm(毫米)＝1000μm(微米)，1μm＝1000nm(纳米)。1nm约＝45个原子量。纳米科技是一门以1-100nm(纳米)这样的尺度为研究对象的前沿科学。

        气相(氧气)与液相(输氧液)的混合机理

                水中溶解氧的过程

当不存在溶解氧的水和空气接触时，空气中的氧即从水面向水中扩散转移，在0℃和压力为1.101bar的条件下，1m³空气中含有280g氧，在同样的条件下，1m³空气重为1.293公斤，则空气中氧浓度的重量比为21.66％。但氧在水中的溶解度较低，在20℃条件下，不过只在8.9mg/l(一般多惯用9.2mg/l)左右。在静止的水中，氧的扩散速度小，在20℃条件下，扩散系数是8.7×10^-2cm³/h。

氧在空气层水界面形成的水表面薄分子膜的转移是迅速的，但进一步从表面分子膜再向深层转移就非常缓慢了，。即氧从空气中向静止水中的转移量，由深层水中的氧转移速度所控制。水与空气接触面大的浅水层，氧的溶解量也大，曝气即利用这一原则。如使水呈乱流状态，并使空气与水的界面经常处于变动状态，则空气与水界面将显著增大，氧即迅速而大量的向水中转移，即给水中‘增氧’。此外，水中的溶氧量还根据温度、压力、水质不同而变化。

氧从大气通过水池的水面向水中转移，其数量取决于水中的缺氧量，缺氧量越大，氧的溶解量也越大。

在大气中水中的含氧量5-7mg/l，淡水的水体中溶解氧的饱和度仅为8～10mg/l，不到空气中氧含量的1/20。一般的机械化设备增氧后水中的含氧量可达8-12mg/l。高效的增氧机的增氧可达到7倍。氧气浓度为11.5mg/l时的氧化效果最好。

吸收过程，一般是指气体混合物与液体紧密接触而使气体中的一种或多种组分的一部分溶解在液体中。

              “气相”和“液相”混合的“平衡关系”

凡是发生变化的系统，其变化方向是一定的。如任其自然发展下去，则这些系统最终就会达到再也没有明显作用发生的状态，这样一个状态称为平衡状态。就液体吸收气体而言，平衡状态看作是“气相”和“液相”经无限长时间的相互接触后达到的状态，这时的“气相”组成和“液相”组成将固定不变。

在液体混合物的情况下，平衡必定出现在存在的每一个组分的“气相”与“液相”之间。对于一切不平衡的系统，某一物性(例如质量或能量)在现有状态下和出现平衡状态时的量的差别，是改变系统使之趋于平衡状态的推动力。因此，混合物的气态组分在吸收液体中溶解或扩散的速率，将决定于距平衡状态的偏离程度。

“气相”和“液相”混合吸收时，要考虑的重要变量是压力、温度以及“气相”和“液相”中的浓度。温度和压力可以是固定的，各相中的浓度由相平衡关系确定。

             ‘混合’与‘搅拌’机理

‘混合’(Mixing)是指物相不相同的两种或两种以上物料产生均匀的分布。

‘搅拌’(Agitation)是指使容器内物料形成某种物定方式的运动。

把不同气体混到一起，很快便形成一个不同分子均匀分布的混合物。这个混合过程的机理是气体的分子扩散，即是气体分子相对运动的结果。可是液体的分子扩散速率却很小，单靠分子扩散进行液体的混合没有多大实际意义。

实际混合过程是三种机理的综合作用。主体对流扩散、涡流扩散和分子扩散的作用范围依次减小，但主体对流扩散只能把不同物料成较大“团块”地混合起来，而通过这些大“团块”界面之间的涡流扩散，把不均匀的程度迅速降低到漩涡本身的大小。可是，最小的漩涡也比分子大得多，因此主体对流扩散和涡流扩散都不能达到完全的均匀混合，即不能使被搅拌物料的全部分子呈完全均匀的分布状态。完全均匀的混合状态只有通过分子扩散才能达到。因此，主体对流扩散和涡流扩散只是进行“宏观混合”，分子扩散才能进行“微观混合”。宏观混合的结果大大增加了分子扩散的表面积，并减小了扩散距离，因此提高了微观混合的速度。

“混合机理”是由主体对流扩散(宏观流动)和涡流扩散(微观运动)及湍流(对于粘度不太高的液体，混合器内的宏观混合速率取决于涡流扩散，即取决于混合器内的湍动。在许多情况下，一些扩散过程可能太慢了，需要更快的扩散或运动。这了加快扩散过程，经常把液体的速度增高，以产生湍动运动)三种机理的综合作用。

随着搅拌程度的提高，分散相的液滴直径减小，相际接触表面积增大，有利于提高传质速率。最小漩涡的尺寸对混合过程有特别重要的意义，该尺寸愈小，达到混合均匀状态的速度愈快。

        现存在的问题：给输液瓶内直接压入高压氧

如果从瓶的底部向输液中增氧，气泡经历扩散孔形成，将会有上升、和水面消失等三个阶段；在形成和消失时氧向混合液的转移量最大。在上升过程中，由于气液面相对稳定，变换较少，因此氧的转移时较少。气泡越小对氧的转移越有利。氧转移速度是随着送气量的增加而增大。加压一定的压力可使氧气溶解在被处理的输液中，当压力解除后，液体变成过饱和状态，所以溶解的氧气在常压下便会从输液中逸出，形成直径为10-100μm的小气泡。这种气泡通常带有弱的负电荷，它与悬浮固体接触使后者附着于其上。

为了增加气体吸收率，要求改变气体吸收器的性能。吸收系数是以“每单位推动力”为基础的，当气体被吸收得多时，推动力将变小了。气泡可按它们的直径分为三组：

1.小气泡(db＜0.6mm)；

2.过渡区气泡(0.6mm＜db＜2.5mm)；

3.大气泡(db＞2.5mm)。

从已上不难看出，如果给瓶内直接输入氧气，在输液内会有较大的气泡出现，另外，在一段时间后，氧气会自动从输液中溢出。在实际的输液时输液管中将会有气泡出现而进入血管内，这是十分危险的。

本发明的目的在于提供一种管状无动力自流式的强制性的‘搅拌混合’装置，即“一种医用输氧液的微—纳米级混合搅拌磁化恒温器装置”，用于医疗中对输液瓶内氧气与输液(包括血液、粉药、中药和饮用喝的水)的均匀混合便于组织和细胞的快速吸收，达到少用药和快速治疗各种疾病的目的。

本发明的结构是，当氧气与输液(血液、药液、饮用水)同时通过一系列流体管路内按装着的180度旋转叶片与180度旋转叶片成90度连接的数个相同的单元组合成的单元结构，便会被分割为愈来愈薄的薄层，能够在很宽的雷诺数范围内进行气体与液体的混合，最后通过分子扩散变为分子的均匀混合输氧液(或高氧血液、高氧药液、高氧饮用水)等，而又没有任何机械运动部件的流体混合器装置，

                              每一旋转叶片单元节所分割的细度表

第1节	1×2＝2	第6节	2×32＝64	第14节	2×8196＝16384★1/10000
						第2节	2×2＝4	第7节	2×64＝128	第17节	2×65536＝13107★1/100000
第3节	2×4＝8	第8节	2×128＝256	第20节	2×524288＝104857★1/1000000
						第4节	2×8＝16	第9节	2×256＝512
第5节	2×16＝32	第10节	2×512＝102★1/1000

从上表中可以看出，在第10节时可达到1/1000的分割细度，如果进入时的细度为mm(毫米)级，混合出来的细度可达到μm(微米)级，经第20节时可达到1/1000000的分割细度，混合出来的细度可达到nm(纳米)级。

一般来说，红细胞的直径小于6μm，毛细血管的直径为5μm，红细胞只有变形成为长条状，其直径在3μm时才能进行毛细血管内。所以，要求氧与输液混合后的粒度应在微米-纳米级。才能最有效的进入血液、细胞和毛细血管内。达到治疗的目的。

本发明的输氧液(包括输血或其它药液)加热恒温器装置，能使在输氧或输血时更为安全有效、简便。输氧液上的电加热器在进行输血之前，能准确血液的温度与体温一致。从而消除了因过冷血液的输入而造成心跳停止，以及因过热血液输入而引起血液变质等危险。

本发明的输液加热器，是在输液管外对各种输液体进行加温的，输液管路是在全密封的状态下独立完成的，故，对输液不会产生污染或感染。

本发明的电加热器具有极为安全的固体电路独立循环系统，它对邻近设备不会产生射电干扰。血液温度的变化范围能精确地控制在±0.1。该电路可将3℃的冷冻血液升温至30～38℃的连续可调范围。

本发明的磁化输氧液便于被组织和细胞及血液吸收。关于磁化水能治病的报导国内外均有，这里不再重复。

本发明的装置可以对医院里常用的输液、输液药物、输血的血液和饮用水中进行氧气的高浓度的混合，不会氧化和产生气泡，即用即充氧气，使用方便和安全，治疗可靠，治疗效果极佳，治愈率高。治疗时用药少(在化疗的治疗中尤为重要)，治疗疗程将会大大缩短。

本发明的装置在每次用完后应进行严密的消毒。消毒可用微波消毒柜或其它常用的消毒方法。

本发明是这样实现的：“一种医用输氧液的微—纳米级混合搅拌磁化恒温器装置”，包括“混合器”(A)、“外壳”(8)、“水泵”(12)、“磁铁”(B)、“电磁铁”(C)、“电加热器”(D)、“循环搅拌管”(13)及“吊环”(17)等组合而成。

图1为混合器结构原理示意图

图中：“混合器”(A)、‘混合管’(1)、‘180度扭曲叶片串’(2)、单元‘180度扭曲叶片’(2-1)与单元‘180度扭曲叶片’(2-2)成90度连接与(2-3)再成90度连接，再与(2-4)成90连接，直到(2-10)成90度连接后成为一组。

‘接管套’(3)、‘输液管接头’(4)、‘输氧气管接头’(5)、‘管内的气液混合物’(6)、‘混合好排出的混合液’(7)。

图2为微—纳米级混合搅拌磁化恒温器装置原理示意图

“混合器”(A)、“磁铁”(B)、“电磁铁”(C)、电磁铁‘电源线’(C-1)、“电加热器”(D)、电加热器‘电源线’(D-1)、‘温度传感器’(E)、‘接管套’(3)、‘输液管接头’(4)、‘输氧气管接头’(5)、‘管内排出的气液混合物’(6-1)、‘混合好进入瓶内的混合液’(7-1)‘混合液瓶’(8)、‘瓶底漏斗口’(9)、‘水泵外盒’(10)、‘瓶底座’(11)、‘水泵’(12)、‘水泵循环搅拌管’(13)、‘水泵循环管进口’(14)、接一次性输液管的‘输液瓶出口’(15)、‘把手’(16)、‘吊环’(17)、‘混合液的液面’(18)。

图1为混合器结构原理示意图

图2为微—纳米级混合搅拌磁化恒温器装置原理示意图

下面将结合附图对本发明进行进一步的描述，“一种医用输氧液的微—纳米级混合搅拌磁化恒温器装置”，包括“混合器”(A)、“外壳”(8)、“水泵”(12)、“磁铁”(B)、“电磁铁”(C)、“电加热器”(D)、“循环搅拌管”(13)及“吊环”(17)等组合而成。

如图1所示为“混合器结构原理示意图”

图中：“混合器”(A)由‘混合管’(1)内的单个‘180度扭曲叶片’单元节(2-1)与单元节(2-2)成90度连接，再与‘180度扭曲叶片’单元节(2-3)成90度连接，由多个‘180度扭曲叶片’单元节连接构成为一组。一组可由4-10个单元节构成。

‘混合管’(1)的一端连接有用于连接氧气管‘输氧气管接头’(5)与输液瓶管‘输液管接头’(4)的‘接管套’(3)。

图中‘(6)为管内的气液混合物’、(7)为‘混合好排出的混合液’。

如图2所示为“微—纳米级混合搅拌磁化恒温器装置原理示意图”

‘混合液瓶’(8)内装有“混合器”(A)，‘混合管’(1)的一端连接有用于连接氧气管‘输氧气管接头’(5)与输液瓶管‘输液管接头’(4)的‘接管套’(3)。

‘混合管’(1)的一端连接着‘水泵循环管进口’(14)，(14)与‘水泵循环搅拌管’(13)连接，(13)又连接着‘水泵’(12)。

在‘水泵循环搅拌管’(13)套着“电加热器”(D)电源由‘电源线’(D-1)引出。

在‘水泵循环搅拌管’(13)还套有“电磁铁”(C)电源由‘电源线’(C-1)引出。

‘混合液瓶’(8)的下端连接着‘瓶底漏斗口’(9)，(9)上套有“磁铁”(B)，(9)与‘水泵’(12)的进水口连接，另引出一出口‘输液瓶出口’(15)换接一次性输液管。

‘瓶底漏斗口’(9)上连接‘温度传感器’(E)用以自动调控瓶内的混合输液。

‘水泵外盒’(10)内装着‘水泵’(12)并连接着‘瓶底座’(11)。

‘混合液瓶’(8)上端装有瓶盖(19)，(19)上连接着便于吊挂的‘吊环’(17)，并连接有便于手提的‘把手’(16)。

‘接管套’(3)上连接有‘输液管接头’(4)和‘输氧气管接头’(5)装置。

图中(6-1)表示为‘管内排出的气液混合物’，(7-1)表示为‘混合好进入瓶内的混合液’。

在实际使用时，混合管排出的混合氧液的液面不要超过图中所示的(18)‘混合液的液面’。就是说，瓶内的‘混合管’(1)的出混合氧液管口(6-1)应与‘混合液的液面’(18)之间留出一定的空间。

在实际使用时，由于反复循环混合搅拌，所以，可以得到最佳的氧液混合效果。

本发明的“一种医用输氧液的微—纳米级混合搅拌磁化恒温器装置”可以有以下用途：

1.用于‘静脉点注高压氧液的治疗’；

2.用于‘药物的氧混合输液治疗’

3.用于‘血液的氧混合输血治疗’

4.用于‘饮用喝水的氧混合’的保健理疗。

5.用于‘化疗药物的氧混合治疗’等等。

Claims (8)

1.一种医用输氧液的微—纳米级混合搅拌磁化恒温器装置，包括“混合器”(A)、‘混合液瓶’(8)、“水泵”(12)、“磁铁”(B)、“电磁铁”(C)、“电加热器”(D)、“循环搅拌管”(13)及“吊环”(17)等组合而成.其特征是；“混合器”(A)由‘混合管’(1)内的单个‘180度扭曲叶片’单元节(2-1)与单元节(2-2)成90度连接，再与‘180度扭曲叶片’单元节(2-3)成90度连接，由多个‘180度扭曲叶片’单元节连接构成为一组。

2.根据权利要求1所述的“一种医用输氧液的微—纳米级混合搅拌磁化恒温器装置”，其特征是；“混合器”(A)可由一组或多组组合单独使用。可用非金属和金属材料制成。

3.根据权利要求1或2所述的“一种医用输氧液的微—纳米级混合搅拌磁化恒温器装置”，其特征是；“混合器”(A)上的‘混合管’(1)的一端连接有用于连接氧气管‘输氧气管接头’(5)与输液瓶管‘输液管接头’(4)的‘接管套’(3)及‘水泵循环管进口’(14)，(14)与‘水泵循环搅拌管’(13)连接，(13)又连接着‘水泵’(12)。

4.根据权利要求1或3所述的“一种医用输氧液的微—纳米级混合搅拌磁化恒温器装置”，其特征是；‘混合液瓶’(8)的上端由瓶盖(19)把“混合器”(A)放置瓶内，下端连接着‘瓶底漏斗口’(9)，(9)上套有“磁铁”(B)，(9)与‘水泵’(12)的进水口连接，另引出一出口‘输液瓶出口’(15)换接一次性输液管。

5.根据权利要求1或4所述的“一种医用输氧液的微—纳米级混合搅拌磁化恒温器装置”，其特征是；‘混合液瓶’(8)及其管路上连接着“水泵”(12)、“循环搅拌管”(13)、“磁铁”(B)、“电磁铁”(C)、“电加热器”(D)和‘温度传感器’(E)。

6.根据权利要求1或5所述的“一种医用输氧液的微—纳米级混合搅拌磁化恒温器装置”，其特征是；‘温度传感器’(E)的温度控制范围在30～38℃，±0.1～0.5℃.电加热器的功率在250W～500W(市电)。

7.根据权利要求1或6所述的“一种医用输氧液的微—纳米级混合搅拌磁化恒温器装置”，其特征是；可制成用于配制各种输液的装置，也可单独用于患者的临床输液治疗用，还可制成饮用喝水的专用氧液配制瓶。

8.根据权利要求1或7所述的“一种医用输氧液的微—纳米级混合搅拌磁化恒温器装置”，其特征是；可应用于中西医中的‘静脉点注高压氧液的治疗’、‘药物的氧混合输液治疗’、‘血液的氧混合输血治疗’、‘化疗药物的氧混合治疗’和‘饮用喝水的氧混合’的保健理疗等等。

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