制氧供氧技术研究发展

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摘  要：氧气是人类赖以生存的根本，但随着工业化发展，高原地区空气密度不断降低，很容易出现高原发应，对人体机能造成损害。因此，相关部门对制氧供氧技术进行深入研究，旨在解决高原环境给人体带来的不良影响。本文深入探究了制氧供氧技术的研究发展，并提出一些方案，可望为相关工作人员提供参考。

关键词：制氧技术;供氧技术;研究发展

引言

当人体处于缺氧状态时，会出现头痛、恶心、胸闷、气短、注意力下降等症状，而采用有效的制氧技术、供氧技术可使人体摆脱缺氧状态。但就当前的制氧设备、供氧技术而言，存在一些不可避免的问题，如:制氧设备性能不稳定、耗能高、成本高，供氧体系不够完善，所以没有统一的供氧标准，极易出现吸入氧气浓度过高、吸氧时间太长等问题。基于此，高原地区的制氧供养技术研究就成为关键。近年来，我国在高原制氧供氧技术研发上已经取得了一定突破，不断诞生出如变压吸附法、膜分离法、冷凝法、化学试剂法等各种技术手段，这在一定程度上保障了其基本供应。但实践中也需要结合实际制定相关氧疗方案和用氧方案，从而最大程度的保障高原地区的用氧供给。因此，下列就对制氧供氧技术进入深入研究，望可建立完善的制氧供氧技术。

1 高原制氧技术概述

通过调查发现，常见的高原制氧技术包括:变压吸附法、膜分离法、冷凝法、化学试剂法等，这几种方法各有优势，且均能够在一定程度上满足制氧供氧需求。此处就主要对这四种技术进行简要分析，以供高原制氧供氧工作参考。

1.1 变压吸附法

变压吸附法简单来说就是基于合成沸石份子筛对氮气有着优先吸附的特点将空气中氮气、氧气分离。变压吸附法的优势在于:制氧氧浓度高达90%以上，可根据用氧需求对氧浓度进行有效调节。原军事医学科学院是最早研究变压吸附制氧技术的，而且在20世纪70年代研制出了高原变压吸附制氧机，有效的解决了高原部队的用氧难题。之后，变压吸附制氧机在高原地区广泛应用。但在实际应用中发现，变压吸附制氧机并不适用于海拔过高的地方，因为在空气特别稀薄的情况下，吸附制氧机的进气量在减少，对制氧产量、质量造成了不良影响。针对这一问题，我国的相关工作人员对高原变压吸附制氧机的工艺参数、制氧流程进行了优化、改进，有效提高了变压吸附制氧机的氧回收率。之后，北京科技大学对其进行了研究，研究内容为:海拔5000米环境下的变压吸附制氧机的运用。在这一研究过程中，北京科技大学总结出了制氧效率、浓度、流量与海拔变化的关系，找到了两者的规律，制造出了世界上海拔最高的变压吸附制氧机，且在实践过程中却得了较好的效果。2001年，此校于青海风火山上建立了变压吸附制氧站，有效的解决了隧道施工缺氧的问题，给施工人员的施工效率提供了保障，有效的缩短了建设工期。2012年，我国南极昆仑科考站安装了变压吸附制氧设备，为工作人员的工作、生活提供了保障。国外还借助变压吸附制氧技术建立了富氧室，且在对比后发现，变压吸附制氧技术是所有制氧技术中经济性最强、最适合高原地区的制氧技术。

1.2 膜分离法

膜分离法简单来说就是利用空气中的气体在膜上的扩散速度进行氧气聚集。但运用这种方式进行制氧时存在一定的局限性，且制氧浓度不高，可用范围较小。在科技的不断发展下，相关工作人员对膜分离法进行了深入研究，制作出了无机气体分离膜，实现了氮气与氩气的同时吸附，提高了氧气纯度。后有工作人员在此基础上制作出了新型致密陶瓷膜，旨在改变氧分压给痒离子提供驱动力，进而将氧气浓度提高。此外，还有工作人员研制出了Kapton聚酰亚氨基碳膜，有效的提高了氮氧分离系数。

1.3 冷凝法

冷凝法简单来说就是基于空气中的气体冷凝点差异提取高纯度氧气、氮气。冷凝法在制氧方面已经有一百多年的历史了，所以相较于其他制氧技术而言较为成熟。但运用冷凝法制造氧气时需要投入大量的资金购买相关设备、为其运营提供保障，需要留出较大的占地面积，需要学习相关的工艺，所以被广泛应用于大型工业用氧领域。

1.4 化学试剂法

化学试剂法简单来说就是借助化学反应分解、生成氧气。最传统的化学试剂制氧法为:借助过氧化钠提取氧气，虽然这种方法具有操作简单、使用方便等优势，但是相对而言产量较低，且价格昂贵，容易对环境造成影响，所以一般被运用于医疗、航空等领域。在不断的研究中发现，氯酸盐中蕴含着大量的氧气，所以相关工作人员开始借助氯酸盐进行氧气的制取。后随着航天事业的迅速发展，发达国家开始对氧烛制备进行深入研究，并制作出多种氧烛制氧装置。我国于20世纪80年代开始研究氧烛，1989年研制出了第一种氧烛专利配方。鉴于我国高原地区的司机、乘客极易出现缺氧反应，所以相关工作人员以小客车为根本进行了高原地区的制氧技术研究。之后，工作人员对其进行深入探究，使氧烛制氧技术变得更加成熟。但研究人员仍不满足于现状，将提高氧气分子与血红蛋白结合速率、快速缓解缺氧反应当做了根本目标，研发出了负离子化学制氧机。

2 氧疗方案及安全用氧

规范合理的用氧才能预防高原病的发生。所以相关工作人员需建立科学完善的制氧供氧体系，并基于此进行供氧。具体而言，在急进高原后，有着明显的高原反应症状的人是需要吸氧的，而在不同海拔的高原地区需要吸入不同纯度的氧气，吸氧时间也存在较大差异。比如，在海拔为3000m～4000m的高原地区，一般以2L/min吸氧，1h/d，时间为3天～4天;在海拔为4000m～5000m的高原地区，一般以2L/min吸氧，2h/d，时间为5天～7天;在海拔5000m以上的高原地区，一般以2L～3L/min吸氧，1h/d，且早晚都需吸氧一次，吸氧时间为:7天以上。倘若患者有特殊情况，可适当将吸氧时间延长。比如:身患中慢性高原病却不得不常驻高原的患者、持续睡眠障碍者、妊娠期父母等。

且在研究中发现，在常压纯氧供氧条件下，想要有效规避吸氧不良反应的发生，就需保证人体吸入的氧气浓度在40%以下，且吸入氧流量最大限度为:5L/min。在高原环境下，一般供氧为非纯氧，想要规避吸氧不良反应的发生就需要长期运用1L～4L/min的氧疗。在确定了氧疗方案后，相关工作人员对低流量吸氧时间与血氧饱和度变化关系进行深入研究，发现人体吸入30min的氧流量为2L/min、氧气浓度≥93%的氧气时，人体血氧饱和度达到饱和。此外，为做到安全用氧，相关工作人员基于国家标准的《工业用氧》规定、气态方程计算出了不同海拔高度高原室内用氧标准值。

3 高原不同海拔及不同人群的合理用氧

在高原地区，吸氧可以缓解机体缺氧状态，解决高原环境给人体带来的不良影响，可有效预防、治疗急性高原病、慢性高原病。但相关工作人员需注意，氧疗方案不合理的话，不仅会直接影响到治疗效果，还有可能将机体损害加重。为了制定出合理的氧疗方案，相关工作人员对不同海拔及不同人群的合理用氧进行了研究，具体研究内容为:不同海拔高度及不同人群的吸氧时间、吸氧流量、吸氧浓度等。

3.1 急性高原反应者的用氧方案

急性高原反应者多为短时间内无法适应高原环境的人，所以出现了头晕、恶心、胸闷、呼吸困难等症状，而想要使急性高原反应者脱离缺氧状态，最简单有效的方法就是吸氧。为制定出不同海拔高度的急性高原反应者的用氧方案，为将高原人员的生存质量、作文效率有效提高，相关工作人员选取了228个研究对象，其中，139个研究对象急进海拔4300m的高原地区，89个研究对象急进海拔为5400m的高原地区，旨在调查身处于不同海拔下的研究人员的高原反应症状、随着吸氧时间而变化的睡眠质量情况。研究结果显示:身处于海拔为4300m的研究对象以2L/min吸氧，2h/d，且连续三天之后，急性高原反应评分的总分可降到5分以下，而且睡眠可以得到有效改善;身处于海拔为5400m的研究对象以2L/min吸氧，2h/d，且连续七天后，急性高原反应评分总分可降到5分以下，而且睡眠质量可以得到有效改善。因此，相关工作人员得出结论，身处于4000m左右的高原地区时需以4300m的研究结果为准，身处于5000m以上时需以5400m的研究结果为准，倘若急性高原反应者的缺氧反应不是很明显，且在吸氧后睡眠状况仍旧很差，可适当的将吸氧时间延长。后有相关工作人员对不同氧流的治疗情况进行了深入研究，并得出6L/min的吸氧与3L/min的吸氧相比，6L/min的治愈率会更高一些，治疗时间也会缩短。

3.2 长期移居或世居高原者的用氧方案

长期处于高原缺氧环境下会对人体完成严重损害，如:引发高原性心脏病、高原性高血压病、高原衰原证等。为了使这些人群能够健康的生活，相关工作人员对长期移居或世居高原者的用氧方案进行了深入研究。通过研究发现，每天早晚各吸1h的2l/min的氧气的效果要比上午只吸1h的2l/min的氧气的效果要好，而且晚上睡觉之前吸氧可以有效的改善移居或世居高原者的睡眠质量。且在长时间的调查中发现，长期氧疗对于高原人员的血生化指标有着积极影响，如:可将机体活性氧自由基水平有效降低，可将机体脂质过氧化反应有效减轻，可尽可能避免因高原缺氧导致的慢性缺氧损伤。此外，相关工作人员选取在海拔为5000m高原地区居住了半年以上，且慢性高原病标准评分分值＞5的男性当做了研究对象，共147人，其中，73人每天上午、下午以2～3L/min吸氧1h，且进行6个月的氧疗;74人不吸氧。研究结果表明，长期进行低流量氧疗可使机体血氧饱和度水平有效提高，可使居住于高原地区的工作人员的睡眠质量得到改善，进而有效将其慢性高原症状减轻，可将高原心脏病的发生有效减少。

有研究人员提出，长期低流量吸氧者可能会存在氧依赖现象，对高原人员的生活造成影响。因此，相关工作人员对其进行了深入研究。具体而言，相关工作人员将居住在海拔为3700m的高原地区的80位男性当做了研究对象，并将研究对象随机分成两组，每组40例，并给两个小组予以不同的吸氧时间，如一组以2L/min吸氧，30min/d;一组以2L/min吸氧，1h/d，吸氧时间皆为30天，并在之后停氧15天。研究结果表明，两组研究对象的高原反应症状消失了，且睡眠质量得到了有效提高，血氧饱和度、心率等指标皆恢复到了吸氧前水平。也就是说，长期低流量吸氧并不会出现氧依赖现象。

4 结语

综上所述可以看出，制氧供氧技术在不断的发展，且有效的减轻了缺氧对居住于高原地区的人的身体的损害。但相关工作人员需注意，当前的制氧供氧技术虽可满足高原人员的用氧需求，但仍旧存在一些问题，只有不断的进行探究、实践，才可使制氧供氧技术变得更加科学、完善，才可给高原人员的身体健康提供保障。对此，相关领域应进一步加强高原制氧技术的研究，并结合高原生产和生活需求，不断完善各种需求人群的制氧用氧方案，以切实保证高原地区氧气的有效供应，帮助相关人群减少高原反应和相关疾病的发生，从而保障高原地区的稳定生产与生活。

参考文献

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