制氧機原則上可分為電子制氧機、化學制氧機、富氧膜制氧機、PSA制氧機。前三種制氧機要么工藝復雜，要么由于能產生的氧氣濃度低而基本被廢棄。目前市場上比較有前景的是PSA制氧機，所以我們重點介紹PSA制氧機的原理。

20世紀60年代，美國公司發現了一種具有均勻微孔結構的立方晶格鋁硅酸鹽化合物。這些微孔具有均勻的直徑，可以將小于其直徑的分子吸附到空腔中，對極性分子和飽和分子具有優先吸附能力，從而分離不同極性、飽和度、分子大小和沸點的分子。簡單來說，它就像一個篩子，可以把大豆和土塊分開，但是大豆被空氣代替，所以這種化合物在工業上使用時被稱為分子篩。這種通過吸附分離空氣成分的過程稱為變壓吸附，是很多商家宣傳的PSA工藝。20世紀70年代，這項技術一次用于工業，但當時的設備還是比較大的。

1985年，美國公司研制的一臺小型PSA制氧機，標志著PSA技術開始小型化，也就是在這個時候，醫療器械行業的先驅們發現了這種設備。估計當時發現這個小型PSA制氧機的小伙伴們發現寶藏時的心情可以用欣喜若狂來形容，因為以前醫用氧氣只能通過低溫蒸餾來操作，費時費力，設備也相當龐大，而且由于純度限制，價格也很高。20世紀90年代初，醫用小型PSA制氧機產品開始出現。美國材料實驗研究所于1993年發布了醫用小型PSA制氧機的標準規范，國際標準組織于1996年發布了醫用小型PSA制氧機的安全標準。

在PSA制氧機出現之前，醫用氧氣主要是通過低溫精餾獲得的，其氧氣中含有對人體有害的水分、二氧化碳、氣態酸堿、臭氧和碳氫化合物，很難分餾。如果氧氣含量低于99.5%，這些有害成分的含量就會增加。因此世界醫用氧氣標準和中國藥典規定醫用氧氣含量不應低于99.5%。PSA制氧機會優先吸附這些雜質，因此其氧濃度不能達到99.5%，但可以用于醫療。其實醫院也用一定比例空氣的氧氣，因為純氧對人體有害。20世紀90年代，國際衛生標準組織重新規定醫用分子篩制氧機的濃度標準為90%，但國內醫用氧氣標準仍是以往蒸餾分離法的標準，這也是我國醫用PSA制氧機應用不廣泛的很大原因。根據分子篩材料的種類很多，如沸石分子篩、碳分子篩等。

PSA制氧機具有在壓力下增加氮的吸附量，在減壓下降低吸附量的特點，因此沸石分子篩是常用的方法，它在壓力下吸附氮，在減壓下從分子篩中解吸氮，通過變壓吸附實現制氧。