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(ài)華

【中圖分類(lèi)號(hào)】R459.6 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】B 【文章編號(hào)】2095-6851（2018）02--01

緒論

高壓氧醫(yī)學(xué)在我國(guó)的發(fā)展非常迅速，經(jīng)過(guò)40多年的實(shí)踐，業(yè)已成為現(xiàn)代醫(yī)學(xué)中一門(mén)重要學(xué)科[1]。高壓氧艙是進(jìn)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(xué)發(fā)展密切相關(guān)。同時(shí)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(fēng)險(xiǎn)性小、可同時(shí)治療多位患者等優(yōu)點(diǎn)，因此空氣加壓艙是目前國(guó)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(shí)供氧系統(tǒng)自動(dòng)供氧，呼氣時(shí)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(guò)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(shí)它也是吸氧阻力形成的主要原因。

為了監(jiān)測(cè)患者艙內(nèi)的吸氧情況及吸氧減壓器的工作狀況，每個(gè)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(cè)患者吸氧狀況的變化，判斷吸氧阻力的變化，進(jìn)而確定吸氧減壓器的工作狀況，以確定維修的時(shí)機(jī)。

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(shí)機(jī)。本文還介紹了吸氧減壓器常見(jiàn)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(gè)腔體一個(gè)搖桿閥門(mén)構(gòu)成：膜上腔由感壓膜1、殼蓋6組成。它通過(guò)殼蓋6上的四個(gè)Φ15mm的孔感受艙內(nèi)壓力，與膜下腔共同控制搖桿閥門(mén)開(kāi)、關(guān)。膜下腔由感壓膜1、膜片7、殼體9組成，它通過(guò)吸氧波紋管、進(jìn)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(fù)壓；并與搖桿閥門(mén)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(mén)，主要完成供氧管路的開(kāi)、閉及氧氣供應(yīng)。2、動(dòng)態(tài)流量顯示儀的電路組成

動(dòng)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(dòng)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(guò)添加環(huán)氧樹(shù)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(jì)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(jì)數(shù)譯碼器主要由計(jì)數(shù)譯碼單元組成；超低頻振蕩器由非門(mén)集成電路（或與非門(mén)集成電路組成）與RC電路元件組成。本儀器選用的是與非門(mén)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(tái)上。吸氧流量顯示部分由10個(gè)發(fā)光二極管組成。顯示量綱為升/次。呼氣顯示由一個(gè)發(fā)光二極管組成；座位號(hào)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(dāng)患者吸氣時(shí)，呼氣單向閥關(guān)閉，進(jìn)氣單向閥打開(kāi)，使人體肺部與面罩、進(jìn)氧單向閥、波紋管、膜下腔形成一個(gè)整體，相對(duì)膜上腔形成負(fù)壓，迫使搖桿閥門(mén)打開(kāi)，供氧管路氧氣進(jìn)入膜下腔，被患者吸入肺內(nèi)；在感壓膜和膜片下移的同時(shí)，感壓膜和膜片也帶動(dòng)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(shí)光接收管有電信號(hào)發(fā)出并傳給控制單元。控制單元進(jìn)行認(rèn)號(hào)顯示；同時(shí)在控制單元作用下，計(jì)數(shù)譯碼器按照超低頻振蕩脈沖頻率有節(jié)奏點(diǎn)燃若干個(gè)二極管，于是吸氧量就通過(guò)發(fā)光二極管顯示在我們面前。

當(dāng)患者呼氣時(shí)，三通進(jìn)氣單向閥關(guān)閉，此時(shí)膜下腔相對(duì)于膜上腔仍處于負(fù)壓狀態(tài)，所以搖桿閥門(mén)仍處于打開(kāi)狀態(tài)，此時(shí)供氧管路氧氣還在不斷進(jìn)入膜下腔。當(dāng)上下腔壓力平衡時(shí)，搖桿閥門(mén)依靠彈簧的彈力和供氧管路的壓差，關(guān)閉搖桿閥門(mén)，氧氣停止進(jìn)入膜下腔，這時(shí)的流量顯示在最高位暫停。隨著氧氣進(jìn)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(shí)推動(dòng)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(wú)電信號(hào)輸出到控制單元。于是，通過(guò)控制單元使一系列環(huán)節(jié)進(jìn)入非工作狀態(tài)，計(jì)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(hào)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(diǎn)亮。這樣呼吸調(diào)節(jié)器和吸氧流量顯示儀完成了一個(gè)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(shí)間60分鐘，則吸氧減壓器就要開(kāi)啟、移動(dòng)1080次/艙，按每天高壓氧治療兩艙計(jì)算，吸氧減壓器就要開(kāi)啟、移動(dòng)2160次/天。因此說(shuō)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(mén)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(zhǎng)度，10mm是壓縮后長(zhǎng)度；另一個(gè)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(qiáng)p≈（41～67）÷（7/22-5/22）*3.14*10-6=（2.18～3.65）Mpa，可見(jiàn)其所受壓強(qiáng)之大。

3、吸氧阻力的產(chǎn)生 當(dāng)患者吸氧時(shí)，膜下腔相對(duì)于膜上腔形成負(fù)壓，迫使搖桿閥門(mén)開(kāi)啟，供氧管路的氧氣進(jìn)入到膜下腔，從而進(jìn)入到人體肺部。這個(gè)過(guò)程中膜下腔相對(duì)于膜上腔形成負(fù)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(duì)運(yùn)動(dòng)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(jiàn)，梅花墊密封處不僅受到很大壓力作用，而且需要頻繁開(kāi)、關(guān)，這樣會(huì)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(huì)越發(fā)加?。煌瑫r(shí)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(mén)同樣頻率運(yùn)動(dòng)。隨著磨損加劇，其點(diǎn)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(zhǎng)時(shí)間受力會(huì)導(dǎo)致?lián)u桿疲勞彎曲、變形，進(jìn)一步導(dǎo)致吸氧阻力增大[4]，其后果不但使患者吸氧感覺(jué)費(fèi)力，而且由于搖桿閥門(mén)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(shí)患者吸氧時(shí)，感壓膜和膜片下移的位移會(huì)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(jì)數(shù)譯碼器控制的流量顯示二極管只有部分被點(diǎn)亮；同時(shí)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(shuō)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(duì)其進(jìn)行保養(yǎng)、檢修。

另外，一般國(guó)內(nèi)吸氧減壓器設(shè)計(jì)的工作壽命是40萬(wàn)次，如果按每天開(kāi)2艙計(jì)算，使用壽命約半年。如果開(kāi)一艙，使用壽命為一年[5]。吸氧減壓器到期需及時(shí)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(jìn)而更換梅花墊、小球、膜片、搖桿等。

2、安靜時(shí)聽(tīng)到氣體泄漏聲音 安靜、未開(kāi)艙狀況下，如果聽(tīng)到氧氣泄漏聲音，這時(shí)可以觀察流量顯示儀，如果吸氧流量顯示儀沒(méi)有點(diǎn)亮，則說(shuō)明梅花墊處磨損嚴(yán)重，造成氧氣泄漏，需及時(shí)更換梅花墊。如果流量顯示儀二極管點(diǎn)亮，則應(yīng)檢查遮光板是否因位移過(guò)大頂?shù)搅藲どw，造成搖桿閥門(mén)始終處于打開(kāi)狀態(tài)。這時(shí)應(yīng)旋開(kāi)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(jué)吸氧阻力增大即吸氧費(fèi)力，我們首先應(yīng)看操作臺(tái)供氧壓力是否過(guò)高。因?yàn)檫^(guò)高的氧壓壓力會(huì)使梅花墊承受更高的壓力差，造成吸氧阻力增大，這時(shí)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(guò)程中轉(zhuǎn)動(dòng)了搖桿或搖桿產(chǎn)生彎曲變形，會(huì)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(shí)我們需要對(duì)其進(jìn)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(jìn)深度，放上感壓膜，旋上殼蓋，把波紋管放在耳邊聽(tīng)，看其是否有氧氣泄漏聲音，如果有泄漏，吸氧流量?jī)x二極管也會(huì)點(diǎn)亮。按上述步驟，把搖桿旋進(jìn)多些。相反應(yīng)少些，最終把其調(diào)到臨界狀態(tài)，此時(shí)吸氧阻力最低，且無(wú)氧氣泄漏。

結(jié)論

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

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