医用制氧机原理

制氧机大家都很熟悉了，很多家庭都购买了制氧机，或者正准备

购买制氧机。购买制氧机的时候，很多人都会问制氧机的制氧原理是怎

么样的，会不会对人体造成伤害，制氧过程中会不会有化学制剂进入。

我们常说的制氧机英文表述为“oxygenconcentrator”，意思是氧气

收集器。简单来说，制氧机是以空气为原料产生氧气的机器。制氧机本

身并不能制造氧气，而是把空气中的氧气和氮气分离出来。

根据工作原理，制氧机可以分四种类型：电子制氧机、分子筛制

氧机、化学药剂制氧机和富氧膜制氧机。

1.电子制氧机

电子制氧机采用的是空气中的氧气在溶液中氧化及还原析出的工

艺，因而不会像电解水制氧那样产生危险的氢气。由于整个制氧过程中，

都是进行的化学过程，没有压缩机运行时的噪音问题，所以整机运行比

较安静。

但电子制氧机在搬运及使用的过程中要求保持平稳.，绝不允许倾

斜及倒置，否则其中的化学溶液会流入输氧管中喷入鼻腔，对使用者造

成严重的损伤。同时，由于电子制氧机采用了化学制氧机方式，制氧过

程中容易产生其他氧化物，制出的氧气中就会含有化学物质。此外，化

学制氧机的制氧方式耗电较大。

据专家介绍，现在世界上最好的电子制氧机使用寿命也难以超过

1000小时。这是由于电子制氧机的制氧方式决定的。因为在使用过程中

必须保证溶液相当的浓度，随着使用时间的增加，制氧机的溶液浓度会

逐渐下降，制氧能力也会随之下降。最后逐渐导致不能正常出氧。

2.分子筛式制氧机

空气分离制氧技术是一种世界先进的气体分离技术，也是目前应

用最为广泛的制氧技术。采用的是物理方法——PSA法（变压吸附）直

接从空气中提取氧气。

目前所有医用制氧机采用的都是PSA（变压吸附）空气分离制氧技

术，它是采用吸引剂（沸石分子筛）对空气中的氧气和氮气的吸附能力

的差异来实现氧气和氮气的分离。

当空气进入装有吸附剂的床层时，分子筛对氮气的吸附能力较强，

被吸附；而氧气不被吸附，这样可以在吸附床出口端获得高浓度的氧气。

由于吸附剂具有其吸附量随压力变化的特性，改变其压力，可使吸附交

替进行吸附与解吸操作。整个过程为周期性地动态循环过程，分子筛本

身并不消耗。

分子筛式制氧机的最大制氧压力为0.2～0.3MPa，不存在高压易燃

易爆等危险。在制氧过程中还可以过滤空气内大部分粉尘，使室内不再

有室外那些大量的浑浊空气。保障了我们吸入的氧气是健康的。

3.化学药剂制氧机

化学药剂制氧机以氧立得制氧机为代表，曾经是国内制氧机市场

上的主要产品，这类制氧机采用的是高锰酸钾和水反应，放出氧气这一

化学反应过程。在特定的场合下使用，化学制氧机的确能满足部分消费

者之急用，但由于设备简陋，操作麻烦，使用成本较高，每次吸氧都要

加入药包，也就是含有高锰酸钾的药包，因此每次吸氧都需要投入一定

的费用，而且每包药剂只能持续吸氧不到半小时，出氧浓度也比较低，

一般仅有30%-40%，不适合长期家庭氧疗。

4.富氧膜制氧机

富氧膜制氧机采用膜制氧方式，通过膜对空气中氮分子的过滤，

达到出口氧气30%的浓度。富氧膜制氧机具有体积小、用电量小、噪音

低等优点。但是采用这种制氧方式的机器产生的是30%浓度的氧，只比

正常空气氧浓度略高，只适合长期的氧疗保健，对于需要氧气较多的病

人或者老人来说就显得力不从心，也不能用于严重缺氧状态下的急救。

首先应用“富氧膜”的日本松下电器产业公司开发了一项高流量

富氧膜的批量生产技术，研制了4种类型不同流量的膜装置，从1986

年1月起开始销售该装置。其首先并非应用于制氧机而是富氧空调，20

世纪90年代末我国的某公司也希望生产富氧空调引进了富氧膜技术，

但由于空气中氧扩散的速度根本不是我们可以想象的快，富氧空调一直

只是一种噱头，未见实效。

日本人好美容，后来松下针对美容市场开发一台浓度30%流量3

升的富氧膜制氧机，投放市场而且受到日本女生欢迎，销量很好。随着

小型分子筛技术进步，富氧膜制氧机轻便的优势渐渐消失，虽然松下公

司在2008年开始逐步停止了富氧膜制氧机的生产，但松下公司从来未

有把富氧膜制氧机用于医疗或保健领域。

第一台分子筛制氧机最早是德国德林公司制造的，距今快100年

了。20世纪70年代美国的小型分子筛制氧机开始进入家庭氧疗领域，

那时的制氧机比现在大部分国产的机器还笨重，5升机器差不多要50

公斤。和中国不一样，国外（包括美国和印度）做家庭氧疗都用5升制

氧机，原因很简单，5升/分钟，5升纯氧吸入到肺部时被扩散混和剩下

约41%（我们知道潜水用氧是50%），这是可以长期适合肺泡交换氧的

纯度，肺泡浸润在50%及0.06MPa以下的氧环境是不会发生氧中毒的，

50%的肺氧环境是最为有效的体内氧交换环境而又不会发生氧中毒（一

般低流量或低浓度的氧吸入到肺部已经被被扩散混和到和空气相差无

几，这和吸空气是分别不大的）。吸氧压力长期过大会损害肺泡，国外

严格控制吸氧压力不能超过0.06MPa。因此，建议有条件的中国家庭可

以直接购买5升的制氧机。

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