密閉艙室條件下生命支持系統中微環(huán)境調控實驗研究.pdf

1、現代高技術戰(zhàn)爭中，人員直接暴露于外界空氣中的機會越來越少，大多數時候都處于各種作戰(zhàn)及運輸裝備的艙室內。裝甲車輛及飛機艦艇的駕乘艙、車載機載艦載運兵工具等的艙室在作戰(zhàn)或通過核化生沾染區(qū)時均處于相對密閉的狀態(tài)，空氣不流通，且與外部空氣交換甚少，加之人員本身、發(fā)動機、火力系統、配置設備等均可釋放大量有毒有害氣體，因此艙室微環(huán)境內除了氧、氮和水蒸氣等必要的成分之外，還存在著有害的化學污染物質。時間稍長即會造成艙室內空氣質量逐步變差、氧濃度急劇下

2、降、二氧化碳濃度急劇攀升的狀況。 生理氣體是參與生理活動的氣體，氧與二氧化碳屬于此類。氧來自體外，二氧化碳是體內物質代謝的產物，二者參與重要的生命有關活動。人體內物質與能量來源的三大營養(yǎng)素(蛋白質、脂肪、糖)在組織細胞里都是在氧的作用下進行氧化分解的，最終產生二氧化碳，從中釋放出能量；氧與二氧化碳通過神經和化學兩種機理來對呼吸及循環(huán)進行調節(jié)，從而保證人體各項功能活動的順利進行。人類經過長期進化，已完全適應于海平面上大氣環(huán)境的含氧

3、量，當組織細胞得不到代謝活動所必需的氧時，便會產生缺氧癥，它廣泛存在于人類的生活和工作之中，帶來不同程度的缺氧危害。二氧化碳對人體的作用具有雙重性：一方面，當其含量超過2kPa(15mmHg)時，對機體會產生毒性作用如頭痛、惡心等，稱為高二氧化碳癥，即屬于有害氣體；另一方面是主要生理功能正?；顒颖夭豢缮俚囊?，即屬于生理氣體，在體內含量須保持最佳水平，當其含量低于正常水平時，又會對生理功能(特別是腦功能)產生不良作用，嚴重時產生如同缺氧

4、的不良反應，稱為低二氧化碳癥。 研究表明：適當增加局部空氣中的氧濃度，控制二氧化碳濃度，改善空氣組分比例，營造相對舒適的艙室空氣環(huán)境，對于改善各種艙室內駕乘人員的生理狀況，提高其作業(yè)能力具有重要意義。因此，本研究課題以密閉艙室為研究對象，重點探討常壓缺氧環(huán)境下由于呼吸和循環(huán)系統機能代謝方面代償性反應及代償障礙所引起的狗部分生理學指標變化，以及改善艙室微環(huán)境的方法和措施，為提供空氣質量優(yōu)良、兼具富氧與通風(降低二氧化碳濃度)的艙室

5、微環(huán)境奠定應用基礎。本研究的主要結果與結論如下： 1.本研究致力于海平面地區(qū)各種與作戰(zhàn)及運輸裝備的艙室相類似的環(huán)境下，由于缺氧而導致的動物生理機能改變，從此目的出發(fā)建立的常溫常壓缺氧實驗模型具有以下特點：模擬密閉艙室環(huán)境生物實驗艙密封性、可視性較好；能承受一定空氣壓力；與實驗中所用集氧器和便攜式測氧儀配合使用操作簡便、氧濃度容易控制且準確性與可重復性較好；動物放置其中可較方便地進行部分無創(chuàng)和有創(chuàng)生理指標檢測。 2.在常溫

6、常壓缺氧的模擬密閉艙室環(huán)境生物實驗艙中，隨著氧濃度從21％逐漸下降到14％，狗的血氧飽和度(Sp02)、脈率/心率(PR)、動脈血氧分壓(P02)、潮氣末二氧化碳(EtC02)呈持續(xù)降低趨勢；血壓、動脈血二氧化碳分壓(PC02)、總二氧化碳(tC02)、氣道呼吸率/呼吸頻率(AwRR)呈持續(xù)增高趨勢。值得注意的是，與相關文獻中所述人在缺氧時PR加快的反應癥狀相反，狗的PR隨氧濃度降低而減慢。而當氧濃度從低值恢復正常時，上述生理指標均有不

7、同程度的改善。由此可見，在常壓缺氧的密閉艙室環(huán)境下進行供氧可有效地提高空氣品質，對于改善其中人與動物的生理狀況與機能代謝活動具有重要意義。 3.為滿足各種類似常溫常壓缺氧的密閉艙室內人員對相對舒適工作、生活環(huán)境條件的要求，探討改善艙室微環(huán)境的方法和措施，在創(chuàng)造空氣質量優(yōu)良、兼具富氧與通風的艙室微環(huán)境方面奠定應用基礎，設計研制了密閉艙室條件下的微環(huán)境調控系統，硬件主要以89C51單片機、氧及二氧化碳濃度傳感變送器為核心，軟件采用匯