高原彌散富氧裝置的研制與應(yīng)用.pdf

1、我國(guó)高原、高山地域遼闊，海拔3000m以上區(qū)域約占國(guó)土總面積的1/6，其中青藏高原平均海拔在4000m以上，占地面積達(dá)250萬(wàn)km2。目前，1700km中印邊境多達(dá)12.5萬(wàn)km2領(lǐng)土存在長(zhǎng)久爭(zhēng)議，加之民族分裂分子、恐怖組織活躍以及自然災(zāi)害的威脅，高原地區(qū)存在很大的潛在軍事斗爭(zhēng)威脅。一旦緊急情況突發(fā)，大批平原部隊(duì)將在最短時(shí)間內(nèi)進(jìn)駐高海拔地區(qū)執(zhí)行行軍、訓(xùn)練、作戰(zhàn)、救援等軍事任務(wù)。然而高海拔地區(qū)氣候環(huán)境極其惡劣，尤其是低壓、低氧等因素，導(dǎo)致

2、人體吸入氧分壓、肺泡壓以及血液內(nèi)氧合血紅蛋白含量的降低，易引起急進(jìn)海拔3000m以上人群產(chǎn)生急性高原反應(yīng)，誘發(fā)心、腦、肝、肺、腎等多種器官高原病，極大地制約著部隊(duì)?wèi)?zhàn)斗力的生成。
　　國(guó)內(nèi)外關(guān)于高原抗缺氧防護(hù)的深入研究取得了一定的進(jìn)展，但仍不夠完善。無(wú)論是階梯習(xí)服、適應(yīng)性運(yùn)動(dòng)鍛煉、預(yù)缺氧訓(xùn)練、藥物預(yù)防、載氧適應(yīng)等抗缺氧防護(hù)措施，還是液態(tài)瓶裝氧、便攜式加壓艙、單兵增氧呼吸器、便攜式制氧機(jī)、以分子篩制氧機(jī)為氧源的集中吸氧室和固定富氧室等

3、抗缺氧防護(hù)裝備，都無(wú)法滿足大批平原部隊(duì)急進(jìn)高海拔野外環(huán)境下執(zhí)行軍事任務(wù)的防護(hù)要求。
　　基于此，本文采用膜法空分富氧技術(shù)，成功研制出高原彌散富氧機(jī)，并分別在平原地區(qū)、模擬高原環(huán)境及高原實(shí)地，對(duì)其進(jìn)行了性能參數(shù)測(cè)試和富氧效果評(píng)估。此外，針對(duì)我軍傳統(tǒng)野營(yíng)網(wǎng)架帳篷的種種弊端，本文還設(shè)計(jì)研發(fā)了氣肋型彌散富氧充氣帳篷。研究結(jié)果顯示，由高原彌散富氧機(jī)和氣肋型彌散富氧充氣帳篷組成的高原彌散富氧裝置，可以在高原野外環(huán)境下迅速搭建局部富氧空間，提高

4、機(jī)體吸入氧分壓，降低等效海拔高度，改善官兵缺氧狀況，是提升部隊(duì)高原作戰(zhàn)能力的利器，填補(bǔ)了我國(guó)大批部隊(duì)急進(jìn)高原抗缺氧防護(hù)裝備的空白。
　　主要研究?jī)?nèi)容分為以下四個(gè)部分：
　　第一部分高原彌散富氧機(jī)的研制及性能測(cè)試
　　方法：基于膜法空分富氧技術(shù)，結(jié)合“真空度-濃度-流量”量效關(guān)系的研究，成功研制高原彌散富氧機(jī)。并在海拔480m通過彌散供氧方式為模擬房間富氧，測(cè)試高原彌散富氧機(jī)的性能參數(shù)及模擬房間內(nèi)部的富氧效果。
　

5、　結(jié)果：高原彌散富氧機(jī)出氣口平均富氧濃度和流量分別為29.5％和9.8 m3/h，與出廠參數(shù)基本一致（P＞0.05）；彌散供氧200min后，模擬房間內(nèi)部氧氣濃度升高到28.7%，溫濕度較模擬房間外部均明顯提升（P＜0.01）。
　　結(jié)論：高原彌散富氧機(jī)即開即用，性能穩(wěn)定，可以持續(xù)輸出氧氣濃度在30±3%的富氧氣體，利用其為模擬房間彌散供氧，能迅速提高模擬房間內(nèi)部氧氣濃度和溫濕度，降低等效海拔高度，提高模擬房間內(nèi)環(huán)境的舒適度。

6、r>　　第二部分高原彌散富氧機(jī)在模擬高原環(huán)境下的性能測(cè)試及應(yīng)用研究
　　方法：利用小型低壓模擬艙模擬海拔3000m、4000m、5000m高原環(huán)境，檢測(cè)高原彌散富氧機(jī)微型機(jī)在不同模擬海拔的性能指標(biāo)。并在模擬海拔4000m，利用高原彌散富氧機(jī)營(yíng)造局部富氧空間，觀察彌散富氧對(duì)急性暴露缺氧環(huán)境下SD大鼠行為學(xué)指標(biāo)的影響。
　　結(jié)果：高原彌散富氧機(jī)微型機(jī)在模擬海拔3000m、4000m、5000m，平均富氧濃度分別為28.9%、28

7、.4%、27.7%，平均富氧流量分別為880 L/h、810 L/h、750 L/h，與平原地區(qū)（29.5%、950 L/h）相比有所下降（P＜0.05）。在模擬海拔4000m彌散富氧空間內(nèi)部SD大鼠的水平活動(dòng)度明顯降低（P＜0.01），垂直活動(dòng)度明顯增加（P＜0.01）。
　　結(jié)論：模擬高原環(huán)境對(duì)高原彌散富氧機(jī)的工作能力有一定影響，但富氧性能依舊出色。彌散富氧能使急性暴露在低壓低氧環(huán)境的SD大鼠腦活躍程度增加，焦慮、煩躁程度降低

8、，空間認(rèn)知和探索學(xué)習(xí)能力提高。
　　第三部分高原彌散富氧機(jī)在高原實(shí)地性能測(cè)試及應(yīng)用研究
　　方法：在高原實(shí)地海拔3866m野外環(huán)境下，利用高原彌散富氧機(jī)和野戰(zhàn)折疊式網(wǎng)架醫(yī)用帳篷搭建局部富氧空間，并對(duì)高原彌散富氧機(jī)的各項(xiàng)性能指標(biāo)、帳篷內(nèi)部富氧效果及人員應(yīng)用效果進(jìn)行測(cè)試。
　　結(jié)果：機(jī)器運(yùn)行12h，富氧機(jī)彌散口平均富氧濃度和流量分別為27.6%和25.6 m3/h，且隨溫度變化分別在(26.3~28.6)%、(22.5~2

9、9.5) m3/h范圍內(nèi)波動(dòng)。帳篷內(nèi)部氧氣濃度12h后升高到25.6%，溫濕度較外部有明顯提高（P＜0.01）。受試者富氧后SpO2顯著增加（P＜0.01），HR明顯降低（P＜0.01）。
　　結(jié)論：高原彌散富氧機(jī)在高原實(shí)地環(huán)境下性能穩(wěn)定，富氧效果良好。用其在高原野外環(huán)境下搭建富氧帳篷，能明顯改善官兵生活工作環(huán)境，有效緩解急性高原反應(yīng)癥狀，顯著提升作業(yè)能力和工作效率。
　　第四部分氣肋型彌散富氧充氣帳篷的研制及性能測(cè)試

10、>　　方法：以氣肋型網(wǎng)格骨架設(shè)計(jì)支撐結(jié)構(gòu)，根據(jù)流體力學(xué)特性合理設(shè)置均勻彌散富氧管路和廢氣回收排放管路，采用拉鏈?zhǔn)胶痛攀荛]結(jié)構(gòu)增設(shè)內(nèi)外緩沖門，設(shè)計(jì)研發(fā)了氣肋型彌散富氧充氣帳篷。并采用不同規(guī)格的富氧機(jī)為其彌散供氧，測(cè)試帳篷內(nèi)部的富氧效果。
　　結(jié)果：氣肋型彌散富氧充氣帳篷可在5min內(nèi)自行充氣展開，3min內(nèi)自行放氣撤收。在富氧濃度29.6%、富氧流量16m3/h的富氧新風(fēng)彌散供氧作用下，帳篷內(nèi)部氧氣濃度3h后上升到24.7%，8h