臧 斌，肖華軍，王桂友，顧 昭

0 引言

西藏拉薩地區(qū)的海拔高度為3 600m左右，其大氣壓力約為平原地區(qū)的3/5，大氣中的氧氣壓力（又稱為氧分壓）也相當(dāng)于平原地區(qū)的3/5，這就是我們通常所說的高原地區(qū)空氣稀薄。從平原地區(qū)初到拉薩的人或多或少都有一定的缺氧反應(yīng)（也稱為高原反應(yīng)），感覺頭重腳輕、四肢乏力[1]。

為了緩解初到拉薩人員的缺氧反應(yīng)，火車上或賓館里提供一種鼻伺式供氧裝置。鼻伺式供氧裝置主要由氧源、供氧流量調(diào)節(jié)開關(guān)、供氣軟管、出氣噴嘴等部件組成。當(dāng)人員有缺氧反應(yīng)需要氧氣時，把出氣噴嘴放置在鼻孔處并接通供氧流量調(diào)節(jié)開關(guān)，一定連續(xù)流量的氧氣就從噴嘴流出，供缺氧人員吸用。受供氧軟管的長度限制，鼻伺式供氧裝置將影響人員的活動范圍，再加上鼻孔處有氣流流動，也影響人員使用的舒適性。

為了避免鼻伺式供氧的不足，可使用彌散式供氧。彌散式供氧就是向人員活動的區(qū)域直接供氧，通過氧氣彌散使人員活動區(qū)域達(dá)到所需的氧氣體積分?jǐn)?shù)。彌散式供氧要耗費(fèi)大量氧氣，因此要求其氧源能提供充足的氧氣且供氧區(qū)域要保持一定的氣密性。分子篩制氧機(jī)作為彌散式供氧的氧源是比較合適的，其利用晶態(tài)硅酸鹽化合物及氧氮分子特性，將壓縮空氣中的氧氣和氮?dú)夥蛛x，從而源源不斷地向外提供富氧氣體[2]。由晶態(tài)硅酸鹽化合物構(gòu)成的裝置稱為分子篩，采用這種裝置的制氧機(jī)稱為分子篩制氧機(jī)。

2011年5月，在西藏拉薩，我們對分子篩制氧機(jī)彌散式供氧的效果進(jìn)行了現(xiàn)場檢測。

1 方法

1.1 檢測對象

1.1.1 拉薩地區(qū)某單位工作人員的宿舍及向其供氧的2臺MB-10F/A型分子篩制氧機(jī)

工作人員的宿舍為簡單裝修的雙人房間，長5m，寬3m，窗戶為鋁合金窗戶，房門為木質(zhì)房門。

MB-10F/A型制氧機(jī)由溫州瑞氣空分設(shè)備制造有限公司生產(chǎn)。分子篩制氧機(jī)包括室外機(jī)和室內(nèi)機(jī)2個部分，室外機(jī)位于房間外，主要包括電源組件、空氣壓氣機(jī)、分子篩床、儲氣罐、控制組件等；室內(nèi)機(jī)主要包括出氣組件、氧濃度測量顯示組件和氧濃度設(shè)定組件等。室內(nèi)機(jī)懸掛于室內(nèi)墻壁上，距地面2m。室外機(jī)的編號分別為002、004。

1.1.2 試驗人員

試驗人員為世居平原并乘飛機(jī)急進(jìn)高原的適齡（26～55歲）男性和女性，身高 1.58～1.76m，身體健康，未患過呼吸系統(tǒng)疾病。試驗人員分為2組，進(jìn)行供氧組（供氧房間）和非供氧組（非供氧房間）對照檢測。

1.1.3 檢測儀器

（1）腕式睡眠監(jiān)測儀（4套）：航空醫(yī)學(xué)研究所研制，血氧飽和度精度為±3%，心率精度為±3%。

（2）氧濃度計（2套）：北京英世智博測控技術(shù)有限公司研制，精度為±0.5%。

（3）二氧化碳濃度測量儀（1套）：北京英世智博測控技術(shù)有限公司研制，精度為±0.01%。

（4）氣壓高度表（1套）：太原航空儀表有限公司研制，精度為±0.5%。

（5）溫度計（2套）：普通市售溫度計，精度為±1℃。

檢測儀器處于良好狀態(tài)，檢測儀器在檢定有效期內(nèi)。

1.2 檢測內(nèi)容及方法

1.2.1 供氧房間氧、二氧化碳濃度的檢測

彌散式供氧房間布局如圖1所示。在房間內(nèi)選取床頭1、床頭2、沙發(fā)處、門口（離地面1.65m左右）和衛(wèi)生間洗漱處等5處為測試點(diǎn)，進(jìn)行制氧機(jī)開機(jī)前、開機(jī)2 h后、開機(jī)4 h后和第2 d早晨8點(diǎn)左右（開機(jī)11 h）的相關(guān)參數(shù)測試。測試參數(shù)有氧氣體積分?jǐn)?shù)、二氧化碳體積分?jǐn)?shù)、環(huán)境溫度、房間有無異味等[3]。

圖1 供氧房間氣體采樣布點(diǎn)圖

1.2.2 供氧房間內(nèi)試驗人員睡眠血氧飽和度、心率檢測

供氧房間內(nèi)的試驗人員為供氧組，通過腕式睡眠監(jiān)測儀監(jiān)測供氧組人員在睡眠狀態(tài)的血氧飽和度和心率[4]。供氧組人員可在房間內(nèi)進(jìn)行正?；顒?，入睡前記錄其血氧飽和度、心率作為即刻時間點(diǎn)數(shù)據(jù)。分析數(shù)據(jù)時以1 h為時間間隔記錄供氧組人員的血氧飽和度、心率數(shù)據(jù)。

1.2.3 非供氧房間內(nèi)試驗人員睡眠血氧飽和度、心率檢測

非供氧房間內(nèi)的試驗人員為非供氧組，同樣通過腕式睡眠監(jiān)測儀監(jiān)測非供氧組人員在睡眠狀態(tài)的血氧飽和度和心率。在入睡前記錄其血氧飽和度、心率作為即刻數(shù)據(jù)。分析數(shù)據(jù)時，以1 h為時間間隔記錄非供氧組人員的血氧飽和度、心率數(shù)據(jù)。

1.2.4 主觀感覺評價

主觀評價缺氧反應(yīng)及不適耐受情況，主要針對是否頭暈、憋氣、胸悶以及睡眠質(zhì)量不好等情況進(jìn)行客觀詢問[5]。

2 結(jié)果

2.1 供氧房間的氧氣體積分?jǐn)?shù)

當(dāng)將房間內(nèi)的氧氣體積分?jǐn)?shù)（相對于1個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓平面的氧氣體積分?jǐn)?shù)[5]）設(shè)定為20%時，氧氣體積分?jǐn)?shù)檢測結(jié)果見表1。制氧機(jī)開機(jī)2 h后，房間內(nèi)床頭的氧氣體積分?jǐn)?shù)（單位體積內(nèi)氧分子數(shù)的比例值）為27.46%，沙發(fā)處的氧氣體積分?jǐn)?shù)為27.37%，門口的氧氣體積分?jǐn)?shù)為26.60%，衛(wèi)生間洗漱處的氧氣體積分?jǐn)?shù)為26.65%。制氧機(jī)開機(jī)4 h后，房間內(nèi)的氧氣體積分?jǐn)?shù)基本穩(wěn)定，床頭的氧氣體積分?jǐn)?shù)為30.02%～32.12%，沙發(fā)處的氧氣體積分?jǐn)?shù)為31.57%～32.05%，門口的氧氣體積分?jǐn)?shù)為31.12%～31.30%，衛(wèi)生間洗漱處的氧氣體積分?jǐn)?shù)為30.61%～30.97%。房間內(nèi)二氧化碳體積分?jǐn)?shù)為0.14%～0.18%，且無異味。

表1 3 600m高度，室溫19℃，房內(nèi)氧氣體積分?jǐn)?shù)測量值%

當(dāng)將房間內(nèi)的氧氣體積分?jǐn)?shù)先設(shè)定為20%，開機(jī)2h后再將氧氣體積分?jǐn)?shù)設(shè)定為16%（高度2 500m的大氣氧氣體積分?jǐn)?shù)），氧氣體積分?jǐn)?shù)檢測結(jié)果見表2。制氧機(jī)開機(jī)2 h后，床頭的氧氣體積分?jǐn)?shù)為27.14%，沙發(fā)處的氧氣體積分?jǐn)?shù)為27.28%，門口的氧氣體積分?jǐn)?shù)為26.28%，衛(wèi)生間洗漱處的氧氣體積分?jǐn)?shù)為25.51%。制氧機(jī)開機(jī)4 h后，床頭的氧氣體積分?jǐn)?shù)為25.72%～25.85%，沙發(fā)處的氧氣體積分?jǐn)?shù)為

表2 3 600m高度，室溫20℃，房內(nèi)氧氣體積分?jǐn)?shù)%

24.13%～25.81%，門口的氧氣體積分?jǐn)?shù)為24.13%～25.06%，衛(wèi)生間洗漱處的氧氣體積分?jǐn)?shù)為24.13%～24.95%。房間內(nèi)二氧化碳體積分?jǐn)?shù)為0.14%～0.22%，且無異味。

2.2 供氧組與非供氧組睡眠血氧飽和度、心率

檢測數(shù)據(jù)見表3、4。檢測結(jié)果表明，供氧組的血氧飽和度平均為90%～96%、心率平均為56～74次/min；對照組的血氧飽和度平均為74%～81%、心率平均為65～85次/min。供氧組血氧飽和度高于未供氧組，供氧組心率低于未供氧組[6]。

表3 供氧房間試驗人員的睡眠血氧飽和度（%）、心率（次/m in）

表4 非供氧房間試驗人員的睡眠血氧飽和度（%）、心率（次/m in）

2.3 主觀感覺

供氧組普遍反映睡眠質(zhì)量好、易入睡、能得到較好的休息，無任何高原缺氧的反應(yīng)。非供氧組大部分反映不易入睡，睡眠過程中時睡時醒，有胸悶、憋氣現(xiàn)象，未得到充分休息。供氧組睡眠質(zhì)量總體評價優(yōu)于對照組[7]。

3 討論

3.1 大型分子篩制氧機(jī)可作為彌散式供氧房間的氧源

目前，普通家用制氧機(jī)大部分為小型分子篩制氧機(jī)，其富氧氣體輸出流量為3～5 L/min，供氧氣體積分?jǐn)?shù)為95%。其主要用來對人體進(jìn)行鼻伺式供氧。

分子篩制氧機(jī)的制氧原理是利用晶態(tài)硅酸鹽化合物將空氣中的氮?dú)夂脱鯕夥蛛x出來，從而向外提供富氧氣體。作為分子篩的主要成分，晶態(tài)硅酸鹽化合物是一種與氧分子大小相當(dāng)?shù)亩辔⒖?、有極性的材料，由于它對空氣中的氮?dú)馕搅^大，而對氧分子的吸附力很小，當(dāng)外界壓力變化時，分子篩材料中的氮分子可以重心分離出來，使其恢復(fù)對氮分子的吸附能力，通過吸附—變壓—解吸附的原理使空氣中的氮?dú)夂脱鯕獗环蛛x，從而利用壓縮空氣周而復(fù)始不斷產(chǎn)出含氧氣體積分?jǐn)?shù)較高的富氧氣體[8]。

分子篩制氧機(jī)可以通過空氣壓氣機(jī)把房間外的空氣變?yōu)閴嚎s空氣，再通過分子篩將氧氣和氮?dú)夥蛛x，把分離出的氧氣輸送到房間內(nèi)，提高房間內(nèi)空氣的氧氣體積分?jǐn)?shù)。在房間內(nèi)設(shè)置一個氧氣體積分?jǐn)?shù)傳感器，當(dāng)氧氣體積分?jǐn)?shù)達(dá)到給定值時切斷富氧氣體的輸出，從而達(dá)到控制房間氧氣體積分?jǐn)?shù)的目的。

3.2 房間內(nèi)的供氧水平可達(dá)到2 200m以下高度范圍內(nèi)的氧氣體積分?jǐn)?shù)

采用2臺MB-10F/A型分子篩制氧機(jī)（單臺制氧機(jī)富氧氣體輸出流量為16～25 L/min，氧氣體積分?jǐn)?shù)為65%～95%，供電電源為市電220 V交流電）向房間進(jìn)行彌散式供氧，將房間內(nèi)的氧含量設(shè)定為20%的情況下，在制氧機(jī)開機(jī)2 h后，房間內(nèi)的供氧水平可以達(dá)到1 400～1 700m高度的氧氣體積分?jǐn)?shù)[9]。制氧機(jī)開機(jī)4 h后，房間的氧氣體積分?jǐn)?shù)基本穩(wěn)定，房間內(nèi)的供氧水平達(dá)到平原地帶的氧氣體積分?jǐn)?shù)。

當(dāng)將房間內(nèi)的氧含量先設(shè)定為20%，開機(jī)2 h后再將氧氣體積分?jǐn)?shù)設(shè)定為16%，制氧機(jī)開機(jī)4 h后，房間的氧氣體積分?jǐn)?shù)基本穩(wěn)定，工作人員主要活動區(qū)域（床頭1、床頭2、沙發(fā)處）的供氧水平達(dá)到且高于1 900m高度的氧氣體積分?jǐn)?shù)，門口和衛(wèi)生間洗漱處的供氧水平達(dá)到且高于2 200m高度的氧氣體積分?jǐn)?shù)[9]。

4 結(jié)語

在拉薩地區(qū)，采用分子篩制氧機(jī)向房間內(nèi)進(jìn)行彌散式供氧，當(dāng)室內(nèi)供氧水平達(dá)到2 200m以下高度的氧氣體積分?jǐn)?shù)時，人體能夠較好適應(yīng)，無明顯缺氧癥狀，睡眠情況較好，能避免工作人員的缺氧反應(yīng)[10]。

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