[发明专利]氧浓缩器和方法

说明书

本发明涉及氧浓缩器和用于从空气(如环境空气)浓缩氧的方法。

文献中有证据表明向伤口部位供应氧可促进伤口愈合。这适用于人类和动物两者。该技术被称为局部氧疗法，并促进新鲜皮肤组织的生长以使伤口闭合和愈合。

在大多数情况下，患肢被置于室(US4003371和US3744491)或袋(US5154697和US5478310)内，而将氧从氧气瓶进给到所述室或袋。这对于很多患者来说是不切实际的，因为其局限了患者的活动性。为改进局部氧疗法，将期望有更方便的氧供应。

在一种替代方法中，如US5578022、US5788682和US5855570中所描述的，电解装置可结合到置于伤口上方的绷带之中或之上。电解装置的阴极暴露于空气以形成过氧化氢，所述过氧化氢溶解于与阴极相邻的质子传导膜中。过氧化氢扩散穿过膜到达阳极，在阳极处分解形成水和传送至伤口的氧。过氧化氢的存在是很重大的问题，因为它可杀死健康细胞。因此，期望能够产生用于愈合伤口的纯氧而不使用过氧化氢中间体。令人遗憾的是，所有已知的质子传导膜都是高酸性的，并且在这些条件下当氧在阴极处离子化时便形成了过氧化氢。

电解氧生成的一种替代方法是电解水以产生氢和氧，并防止氧接触阴极。这避免了过氧化氢的产生。WO2006/092612在一个实施方案中描述了电解氧发生器，其中从水源或储水器将水供应至质子传导膜。水在阴极和阳极之间在所述膜的任一侧被电解从而在阳极处形成氧并在阴极处形成氢。在邻近阴极处提供催化设备以避免将氢自氧发生器释放进大气中，以及以减少通过氧发生设备消耗的水。催化设备包括通过可透气/可透液膜而与阴极隔开的催化剂层。催化剂层暴露于空气。在阴极处产生的氢扩散穿过可透气/可透液膜到达催化剂，在那里它和大气氧反应形成水。因而，氢没有被释放到大气中。至少一部分水穿过可透气/可透液膜扩散回到阴极和质子传导膜，以补充自水源提供的水。

发明人已测试了这类电解氧发生器，其作为可由患者佩戴的便携式、非固定的设备而实施。来自氧发生器的氧气供料被进给到覆盖伤口的适当设计的加压敷料用于治疗。在这些测试中，氧发生器由可再充电电池供以动力，并且已发现相比于需要对电池再充电，需要明显更经常地补充水源。

期望尽可能长时间地运行便携式氧发生器而无需对电池再充电或补充水源。本发明旨在解决该问题。

发明内容

本发明提供了如所附权利要求书中限定的氧浓缩器，浓缩氧的方法和供氧装置，现在应当参照所附权利要求书。

本发明提供了一种氧浓缩器，而不是氧发生器。这反映了根据本发明的设备不具有储水器且无需储水器这一事实。

在第一方面，本发明可因而有利地提供一种氧浓缩器，所述氧浓缩器包含质子传导膜；与膜的第一和第二面相接触的阴极和阳极；包含催化剂和扩散层的催化设备，所述扩散层将催化剂与阴极间隔开；以及限定阴极室的外壳。催化设备包含在阴极室内并且外壳包括用于使空气流动至催化剂的通风装置。

在使用中，在阴极和阳极之间施加电压，以电解质子传导膜中的水。水最初通过大气中湿气提供。电解在阳极处产生氧并在阴极处产生氢。氢穿过将催化剂与阴极隔开的扩散层(或可渗透层)。在催化剂处，氢与大气氧在阴极室内反应，以生成水。水穿过扩散层回到阴极和质子传导膜用于进一步的电解。

出乎意料的是，发明人已发现氧浓缩器可连续运行，无需除了大气中的湿气之外的水供应，即使在低湿度水平下亦如此。换句话说，氧浓缩器有利地无需储水器并且可电解仅源自空气中湿气和源自催化剂的水。如上文所述，用于浓缩来自大气的氧以用于局部氧疗法的电解装置已被提出，但在这些现有技术装置中阴极被暴露于空气形成在与阴极相邻的质子传导膜中溶解的过氧化氢。如上文所述，过氧化氢的产生是很重大的问题。相比之下，本发明提供了一种氧浓缩器，其通过水电解而运行，并且其中阴极有利地未暴露于大气氧。发明人已发现提供位于与阴极非常接近或与阴极直接相邻的催化剂设备将阴极产生的氢转变为水，并将水再循环至质子传导膜，由于这几乎没有水损失，所以实施本发明的氧浓缩器可无需储水器而运行。技术人员将预期对于通过水的电解连续产生氧而言储水器是必需的，而这与技术人员的预期和技术偏见完全相反。

氧浓缩器的性能通过通风装置的作用而得以增强，所述通风装置允许空气流动至催化剂，使得阴极产生的氢可与大气氧反应。