高壓氧治療吸氧阻力與吸氧減壓氣的維修

高洪瑞　馮彥華　高愛華

【中圖分類號】R459.6 【文獻標識碼】B 【文章編號】2095-6851（2018）02--01

緒論

高壓氧醫(yī)學在我國的發(fā)展非常迅速，經(jīng)過40多年的實踐，業(yè)已成為現(xiàn)代醫(yī)學中一門重要學科[1]。高壓氧艙是進行高壓氧治療的物質(zhì)基礎(chǔ)，故高壓氧艙的發(fā)展與高壓氧醫(yī)學發(fā)展密切相關(guān)。同時高壓氧艙又是一種特殊的載人壓力容器，其工作是否正常不僅關(guān)系到患者的治療效果，而且關(guān)系到他們的生命安全。

高壓氧艙按其加壓介質(zhì)不同可分為空氣加壓艙和氧氣加壓艙兩種[2]。空氣加壓艙相比氧氣加壓艙而言，具有火災(zāi)風險性小、可同時治療多位患者等優(yōu)點，因此空氣加壓艙是目前國內(nèi)應(yīng)用較為普遍的氣體加壓艙。

空氣加壓艙治療壓力通常在2ATA以上，艙內(nèi)一般采用按需間歇式供氧法供氧，即患者吸氧時供氧系統(tǒng)自動供氧，呼氣時中斷供氧，這即滿足了患者吸氧的需求，又保證了艙內(nèi)氧濃度在正常范圍內(nèi)。這一過程能順利完成不可或缺的重要部件之一是吸氧減壓器，同時它也是吸氧阻力形成的主要原因。

為了監(jiān)測患者艙內(nèi)的吸氧情況及吸氧減壓器的工作狀況，每個吸氧減壓器設(shè)置了吸氧流量顯示儀。從吸氧流量顯示儀可以監(jiān)測患者吸氧狀況的變化，判斷吸氧阻力的變化，進而確定吸氧減壓器的工作狀況，以確定維修的時機。

本文闡述了吸氧減壓器和吸氧流量顯示儀的工作原理，分析了吸氧阻力產(chǎn)生的部位、原因，以及吸氧阻力增大所引起的吸氧流量顯示儀的流量變化，并以此判斷吸氧減壓器的維修時機。本文還介紹了吸氧減壓器常見故障及修理方法。

一、吸氧減壓器、吸氧流量顯示儀的結(jié)構(gòu)及其工作原理

1、吸氧減壓器和光電傳感器的結(jié)構(gòu)

吸氧減壓器和光電傳感器的結(jié)構(gòu)，如圖1—1所示。

吸氧減壓器主要由兩個腔體一個搖桿閥門構(gòu)成：膜上腔由感壓膜1、殼蓋6組成。它通過殼蓋6上的四個Φ15mm的孔感受艙內(nèi)壓力，與膜下腔共同控制搖桿閥門開、關(guān)。膜下腔由感壓膜1、膜片7、殼體9組成，它通過吸氧波紋管、進氧單向閥與患者吸氧面罩相連，是吸氧的通道主要感受人體肺部的負壓；并與搖桿閥門相連，以獲得供氧管路的氧氣。小球8、搖桿10、梅花墊11、彈簧12、彈簧座13、彈簧卡圈14、閥座15組成搖桿閥門，主要完成供氧管路的開、閉及氧氣供應(yīng)。2、動態(tài)流量顯示儀的電路組成

動態(tài)流量顯示儀的電路組成，如圖1-2所示。吸氧減壓器的動態(tài)顯示裝置主要由光電傳感器，接線盒和顯示三部分組成。

（1）光電傳感器。光電傳感器，如圖1-1所示。光電傳感器固定在吸氧減壓器上。它由遮光板2、光發(fā)射管3、光接收管4、三芯電纜5、感壓膜1組成。其中遮光板是固定在感壓膜上。光發(fā)射管與光接收管是通過添加環(huán)氧樹脂固定在殼蓋上。

（2）接線盒。接線盒部分固定在氧艙內(nèi)。內(nèi)部主要有控制單元、計數(shù)譯碼器、超低頻振蕩器等組成；控制單元主要由三極管（本儀器選用9013型）繼電器（本儀器選用901型）和電阻等元器件組成；計數(shù)譯碼器主要由計數(shù)譯碼單元組成；超低頻振蕩器由非門集成電路（或與非門集成電路組成）與RC電路元件組成。本儀器選用的是與非門電路塊4011型。直流電源由7806電路塊及RC元件組成，它固定在艙外[1]。

（3）顯示部分。顯示部分安裝在操作控制臺上。吸氧流量顯示部分由10個發(fā)光二極管組成。顯示量綱為升/次。呼氣顯示由一個發(fā)光二極管組成；座位號由數(shù)碼管組成。

3、吸氧減壓器和流量顯示儀的工作原理

當患者吸氣時，呼氣單向閥關(guān)閉，進氣單向閥打開，使人體肺部與面罩、進氧單向閥、波紋管、膜下腔形成一個整體，相對膜上腔形成負壓，迫使搖桿閥門打開，供氧管路氧氣進入膜下腔，被患者吸入肺內(nèi)；在感壓膜和膜片下移的同時，感壓膜和膜片也帶動了遮光板下移，光接收管就可接收到光發(fā)射管的光線，這時光接收管有電信號發(fā)出并傳給控制單元。控制單元進行認號顯示；同時在控制單元作用下，計數(shù)譯碼器按照超低頻振蕩脈沖頻率有節(jié)奏點燃若干個二極管，于是吸氧量就通過發(fā)光二極管顯示在我們面前。

當患者呼氣時，三通進氣單向閥關(guān)閉，此時膜下腔相對于膜上腔仍處于負壓狀態(tài)，所以搖桿閥門仍處于打開狀態(tài)，此時供氧管路氧氣還在不斷進入膜下腔。當上下腔壓力平衡時，搖桿閥門依靠彈簧的彈力和供氧管路的壓差，關(guān)閉搖桿閥門，氧氣停止進入膜下腔，這時的流量顯示在最高位暫停。隨著氧氣進入膜下腔，膜上腔與膜下腔壓力趨于平衡，膜片和感壓膜逐漸上移，同時推動遮擋板緩慢上升，流量顯示的二極管則逐一熄滅。遮光板慢慢復(fù)位，復(fù)位后，徹底遮擋住光發(fā)射管的光線，光接收管接收不到光線，則無電信號輸出到控制單元。于是，通過控制單元使一系列環(huán)節(jié)進入非工作狀態(tài)，計數(shù)譯碼器處于復(fù)位狀態(tài)，而超低頻振蕩器仍然有超低頻信號脈沖輸出，但吸氧流量顯示部分已處于不工作狀態(tài)，只有一只呼氣二極管點亮。這樣呼吸調(diào)節(jié)器和吸氧流量顯示儀完成了一個工作循環(huán)。

二、討論

1、吸氧減壓器工作頻率：人體在一般狀態(tài)下呼吸頻率為18次/分鐘，一般艙內(nèi)吸氧時間60分鐘，則吸氧減壓器就要開啟、移動1080次/艙，按每天高壓氧治療兩艙計算，吸氧減壓器就要開啟、移動2160次/天。因此說吸氧減壓器的工作非常頻繁。

2、吸氧減壓器受力分析 吸氧減壓器受力分析：如圖1—1所示，節(jié)氣門一方面受到彈簧的彈力F1=KX= （25-10）*50*0.001=0.75（N），其中25mm彈簧自由長度，10mm是壓縮后長度；另一個力為氧源壓力（400～600）kpa與艙壓（一般為100kpa）的差值，即（300～500）kpa，受力面積（13÷2）2*3.14≈132mm2，其中13mm為梅花墊直徑，則梅花墊所受壓力F2≈（40～66）N。所以梅花墊要承受兩者的合力∑F=F1+F2≈（41～67）N，密封橡膠所受壓強p≈（41～67）÷（7/22-5/22）*3.14*10-6=（2.18～3.65）Mpa，可見其所受壓強之大。

3、吸氧阻力的產(chǎn)生 當患者吸氧時，膜下腔相對于膜上腔形成負壓，迫使搖桿閥門開啟，供氧管路的氧氣進入到膜下腔，從而進入到人體肺部。這個過程中膜下腔相對于膜上腔形成負壓，它要克服彈簧彈力、供氧管路與膜下腔的壓力差及小球8與膜片4相對運動產(chǎn)生的摩擦力，因此他們共同構(gòu)成了吸氧阻力。正常情況大小約為300Pa[3]。

4、吸氧阻力加大 由上述1和2可見，梅花墊密封處不僅受到很大壓力作用，而且需要頻繁開、關(guān)，這樣會造成梅花墊密封處疲勞、磨損、龜裂，并且隨使用次數(shù)增加，這種現(xiàn)象會越發(fā)加劇；同時小球8與膜片4也承受膜上腔與膜下腔的壓力差，并與遙感閥門同樣頻率運動。隨著磨損加劇，其點接觸變成面接觸，并使摩擦系數(shù)加大，因而加大了摩擦力。除此之外，搖桿的長時間受力會導(dǎo)致?lián)u桿疲勞彎曲、變形，進一步導(dǎo)致吸氧阻力增大[4]，其后果不但使患者吸氧感覺費力，而且由于搖桿閥門密封性下降，使艙內(nèi)氧濃度升高，造成極大的安全隱患[5]。

此時患者吸氧時，感壓膜和膜片下移的位移會減小，光電傳感器的遮光板下移距離也減小，因此有部分光發(fā)射管光線照射到光接收管上，有弱電流傳送到控制單元，使計數(shù)譯碼器控制的流量顯示二極管只有部分被點亮；同時由于患者體力和精力下降，呼吸頻率下降，導(dǎo)致流量顯示器顯示頻率下降。

在此情況下，說明吸氧阻力已足夠大，吸氧減壓器的工作處于不良狀態(tài)，我們需要對其進行保養(yǎng)、檢修。

另外，一般國內(nèi)吸氧減壓器設(shè)計的工作壽命是40萬次，如果按每天開2艙計算，使用壽命約半年。如果開一艙，使用壽命為一年[5]。吸氧減壓器到期需及時更換。以保證系統(tǒng)吸氧阻力在250～400pa[6]。

三、吸氧減壓器的維修

1、更換梅花墊、小球、膜片、搖桿 為了減小成本，我們也可以選擇性地更換梅花墊、搖桿、搖桿上的小球，以及膜片。操作步驟：用彈簧卡鉗拆下彈簧卡圈14，即可取下彈簧座13、彈簧12，梅花墊11、搖桿10、小球8，進而更換梅花墊、小球、膜片、搖桿等。

2、安靜時聽到氣體泄漏聲音 安靜、未開艙狀況下，如果聽到氧氣泄漏聲音，這時可以觀察流量顯示儀，如果吸氧流量顯示儀沒有點亮，則說明梅花墊處磨損嚴重，造成氧氣泄漏，需及時更換梅花墊。如果流量顯示儀二極管點亮，則應(yīng)檢查遮光板是否因位移過大頂?shù)搅藲どw，造成搖桿閥門始終處于打開狀態(tài)。這時應(yīng)旋開上殼，使其復(fù)位即可。

3、艙內(nèi)患者都感到吸氧阻力大 若患者均感覺吸氧阻力增大即吸氧費力，我們首先應(yīng)看操作臺供氧壓力是否過高。因為過高的氧壓壓力會使梅花墊承受更高的壓力差，造成吸氧阻力增大，這時我們只需把供氧壓力調(diào)到≥0.3Mpa+艙壓Mpa即可[5]。

4、搖桿偏離最佳位置 如果在維修過程中轉(zhuǎn)動了搖桿或搖桿產(chǎn)生彎曲變形，會使搖桿偏離最佳位置，從而造成氧氣泄漏或吸氧阻力加大，此時我們需要對其進行調(diào)整。方法為：把吸氧管接到低壓吸氧管路，旋掉殼蓋，調(diào)整搖桿在梅花墊內(nèi)旋進深度，放上感壓膜，旋上殼蓋，把波紋管放在耳邊聽，看其是否有氧氣泄漏聲音，如果有泄漏，吸氧流量儀二極管也會點亮。按上述步驟，把搖桿旋進多些。相反應(yīng)少些，最終把其調(diào)到臨界狀態(tài)，此時吸氧阻力最低，且無氧氣泄漏。

結(jié)論

吸氧減壓器的維護、保養(yǎng)和及時更換，不但可以有效降低吸氧阻力，對于維持艙內(nèi)氧濃度、消除安全隱患有重要意義，同時也能達到患者良好的治療效果。

參考文獻

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