不同海拔高度对医用psa制氧机特性影响的试验研究

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1、不同海拔高度对医用PSA制氧机特性影响的试验研究氧气是维持生命的第一要素。医用制氧机随着海拔高度的升高，缺氧等问题直接影响着青藏高原建设者和我军三线（青藏、川藏、新）部队官兵的身体健康并严重制约了体能。在医疗实践中，吸氧是患者急救、维持生命的重要手段，特别是吸氧能帮助危重患者渡过危险期、赢得宝贵的“黄金8min”，为进一步救治创造良好条件。长期以来，制氧技术及制氧设备一直为人们所关注，在军队卫生勤务保障工作中，氧是医疗救治过程的重要手段。在战伤救治过程中，抗休克、急救、手术等都需要输氧，及时有效地提供医疗用氧是做好战伤救治工作的重要前提之一。国际标准化组织（

2、ISO）对机械设备高原适应性的定义是海拔高度为1000m以上；我国工程机械高原适应性定义为2000m以上。从医学角度讲，国内对于高原发病地区海拔界定为3500～4000m，国外则认为在海拔2600m以上，我们通过在青藏线实地考察及查看医院病例资料，得知在海拔2800m以上即可发病。高原地区的缺氧是一个非常突出的问题，比如在2010年4月14日发生强烈地震的青海玉树地区平均海拔4493m，山高谷深，氧气含量只有平原地区的60%左右。随着现代战争对战伤救治要求的不断提高，现行的制氧装备使用效能也越来越不能适应未来军事斗争和卫勤装备的发展需求。探索不同海拔高度对P

3、SA制氧系统高原环境的适应性研究，对于改善高原地区人员生活环境，尤其是提高我军跨区作战和高原野战环境条件下卫勤保障能力具有重要的现实意义。2试验方案2.1试验依据（1）国家军用标准《GJB2799—1996医用分子筛制氧机通用规范》。（2）医用分子筛制氧设备通用国家军用标准《GJB4241—2001野战卫生装备定型试验规程》。（3）国家机械行业标准《JB/T8542—1997小型空气分设备》。2.2试验装置及方法本研究利用自行研制的高原人工（低气压）环境PSA制氧系统性能模拟试验台，模拟了不同海拔高度、不同氧流量、不同大气温度和不同氧体积分数滞后时间与制氧机

4、氧体积分数的相互关系及影响，并模拟对比试验了与青藏线5个典型地域制氧机制氧性能差异。由于大气压力随海拔升高的变化关系对高原车载制氧系统影响比较大，因此我们采用理论模拟计算和试验模拟与实地性能对比试验相结合的方法讨论这一问题。2.2.1计算方法我们采用西宁高原工程机械研究所王宝藏推导的计算公式来进行理论模拟计算：pH=101.3×16955－H/在上述基础上，根据实际需要（车载分子筛制氧系统的分子筛进气口的压缩空气已经净化和干燥，可以忽略空气中的粉尘和水汽的影响），将空气理想化为氧气和氮气的二元系统。于是海拔H处的大气含氧量为：PO2＝pH/p标·ρ标（2）依

5、据式（2），计算各个海拔高度的含氧量（见表2）。与表1相比，总趋势还是比较接近的，即大气压力和氧体积分数随海拔升高而明显下降。16955+H（kPa）（1）其中，pH表示海拔H处的大气压，H的单位为m，模拟计算结果与国家气象资料对比见表1。2.2.2模拟试验研究对象本模拟试验以医用12床分子筛PSA制氧机为试验研究对象，该产品型号为GCY12－3L，PSA制氧机主要技术数据如表3所示。3试验结果与分析3.1试验结果根据台架模拟试验所得的各种数据如图1～15所示。3.2试验结果与分析图1为在0海拔高度、氧流量标定值为3L/min时，氧体积分数与系统工作时间的关

6、系，开始在系统工作的前30s内，氧体积分数直线上升速度较快，60s以后曲线峰值变化较为缓慢，180s以后较为平坦，其原因在于开机启动时PSA制氧系统投入运行时有一个滞后时间差，即PSA制氧系统投入运行条件不具备或不充分，从PSA制氧系统运行直至稳定状态之间又有一个过渡期，大致需要2min左右的时间。当PSA制氧系统达到稳定运行状态，其氧体积分数随时间变化不明显。图2～5为不同氧流量条件下（分别为2、3、4、5L/min），PSA制氧系统氧体积分数随海拔高度（0～6000m）的变化曲线。开始时（30s内），氧体积分数增加较快，但曲线所处的区位基本上出现重叠现象

7、（见图2），在60~120s时重叠现象逐渐分开，但变化不太明显，1min后，氧体积分数曲线增加速度变平缓并且逐渐趋于稳定，对氧体积分数的影响不大。如氧流量为2L/min时随海拔高度1000、2000、3000m，氧体积分数的分布曲线所处的区位比较窄；而在海拔高度3000、4000、5000、6000m时，氧体积分数的分布曲线均为平行趋势，所处的区位变宽，氧体积分数逐渐成比例下降（见图2）；当氧流量为3、4、5L/min，海拔高度在0～1000m氧体积分数的分布曲线为平行趋势，所处的区位比较窄；并出现海拔高度在0～1000m与2000、3000、4000、50

8、00、6000m之间，氧体积分数的分布曲线均为平行趋