可使用沸石优化医用氧气浓缩器设计

随着世界各地的卫生工作者为感染了SARS-CoV-2及其多种变体的人提供护理，医用氧气的短缺继续对已经捉襟见肘的医院造成严重影响。因此急需研发出一种新的医用氧气设备，而沸石可以成为其中优选材料。

“当前，给我们的医疗和急救设施造成了巨大压力，需要就医的人数激增，医院的通风设备数量有限，”副教授FaruqueHasan说。其指出，基于他们设计的制氧机还可以帮助那些患有其他呼吸系统疾病的人，如慢性阻塞性肺病、肺炎和哮喘。这项研究的描述在线发表在《自然科学报告》杂志上。与为患者持续供应纯氧的氧气罐不同，便携式制氧机从环境空气中去除氮气。氮气的剥离是由于一种称为吸附的过程，其中某些种类的空气分子被困在固体表面上。在吸附剂的众多选择中，称为沸石的天然或合成材料就像筛子一样，在保持氮气的同时允许氧气通过。

但是，尽管它们具有整体优势，但制氧机通常设计为具有固定的规格，从而限制了它们在满足患者医疗状况或活动变化引起的氧气需求方面的使用。例如，患者的氧气需求在流速和纯度方面可能会有所不同，并且当前的氧气浓缩器不能用于同一医院环境中需要非常不同的通气的多个不同患者。

“在理想情况下，我们需要一个系统，该系统可以在满足不同产品规格的同时，在不同操作模式之间快速切换以按需生产氧气，”Hasan实验室前研究生、该研究的主要作者AkhilArora说。

为了改进当前医用氧气浓缩器的设计，Arora首先选择了三种类型的沸石，接下来，他进行了基于物理的模拟，模拟沸石的不同特性以及氧气浓缩器的特性，包括吸附室的大小和吸附过程中的不同阶段。