急進(jìn)高原汽車司乘人員持續(xù)氧療裝置及其使用管理

管亞東 印中鵬 鄭海寧 東部戰(zhàn)區(qū)總醫(yī)院高壓氧科 （江蘇 南京 210002）

內(nèi)容提要：目的：建立預(yù)防急進(jìn)高原汽車司乘人員急性高原反應(yīng)（Acute Mountain Sickness，AMS）的技術(shù)方法。方法：設(shè)計(jì)車載持續(xù)氧療裝置的組成部件及其技術(shù)參數(shù)，建立使用管理方法。結(jié)果：使用該持續(xù)氧療裝置自駕急進(jìn)高原，數(shù)次安全穿越多條青藏高原國(guó)道，司乘人員未發(fā)生AMS。結(jié)論：急進(jìn)高原司乘人員使用車載持續(xù)氧療裝置并適當(dāng)管理，能有效預(yù)防AMS，提高高原旅行司乘人員和駕駛車輛安全，可廣泛應(yīng)用各種場(chǎng)景的汽車駕乘人員急進(jìn)高原。

青藏高原擁有世界海拔最高的公路運(yùn)輸線，沿途有世界最美麗的高原雪域風(fēng)光，平均海拔高度約4500m。青藏高原公路運(yùn)輸線每年有大量公路物流、觀光旅行、執(zhí)行抗擊災(zāi)害和軍事任務(wù)等人員駕乘汽車急進(jìn)高原地區(qū)。絕大多數(shù)來自平原地區(qū)、未經(jīng)高原習(xí)服的人員急進(jìn)海拔3000m以上高原，會(huì)發(fā)生不同程度的急性高原病（Acute Mountain Sickness，AMS），表現(xiàn)為頭痛、乏力、頭暈、惡心、失眠、食欲減退、呼吸困難等，少數(shù)人員發(fā)生高原肺水腫、高原腦水腫，嚴(yán)重者可危及生命[1]。段小宴等[2]報(bào)告駕駛?cè)藛T急進(jìn)高原后注意力、動(dòng)作協(xié)調(diào)性、反應(yīng)速度均下降。因此，急進(jìn)高原司乘人員除發(fā)生AMS外，發(fā)生次生交通事故的風(fēng)險(xiǎn)也顯著增大[3]。急進(jìn)高原汽車司乘人員AMS的諸多防治措施中，最可靠、有效的防治措施是持續(xù)氧療，宋蘭庭等[4]報(bào)告了高原車輛駕駛員醫(yī)用車載變壓吸附（Pressure Swing Adsorption，PSA）制氧系統(tǒng)，解決了高原車輛駕駛員氧療裝備小型化的難題，但未給出PSA使用管理方法。司乘人員急進(jìn)高海拔地區(qū)且長(zhǎng)時(shí)間汽車旅行，持續(xù)氧療管理才是克服司乘人員AMS、減少AMS次生交通事故的關(guān)鍵。筆者多次自駕家用汽車高原急進(jìn)穿越滇藏、川藏、青藏、新藏線公路進(jìn)出青藏高原，摸索出家用汽車司乘人員高原急進(jìn)持續(xù)氧療裝置設(shè)計(jì)及管理方法，介紹如下。

1.裝置設(shè)計(jì)

1.1 持續(xù)氧療裝置組成

車載持續(xù)氧療裝置有車載點(diǎn)煙器電源（DC12V）、移動(dòng)電源（AC220V）、車載PSA制氧機(jī)（高原專用）、應(yīng)急氧艙瓶、吸氧終端等部件組成，組成結(jié)構(gòu)見圖1。行車期間PSA制氧機(jī)持續(xù)供氧為主，制氧機(jī)供氧故障時(shí)（含AC220V電源故障），臨時(shí)啟用應(yīng)急氧氣瓶供氧，確保行車期間持續(xù)氧療不中斷。配套2件氧療終端，滿足司乘2人行車期間持續(xù)氧療需要。

圖1.持續(xù)氧療裝置結(jié)構(gòu)示意圖

1.2 適用高原PSA制氧機(jī)

PSA制氧原理：以AC220V電源為動(dòng)力，空氣為原料，采用優(yōu)質(zhì)分子篩，在常溫下通過變壓吸附分離法（PSA法），制取高純度氧氣。主要技術(shù)指標(biāo)：額定電源：AC220V/50Hz。額定輸入功率：135W。氧氣輸出：制氧流量為1L/min，氧體積分?jǐn)?shù)為（90+3）%；制氧流量為1.5～3L/min，氧體積分?jǐn)?shù)為70%～40%。海拔高度影響：＞1828m制氧效率下降超過10%。噪音：整機(jī)46dB；凈重6.5kg。外形尺寸：31.7cm×19cm×37.2cm；工作制：連續(xù)運(yùn)行；正常工作環(huán)境：環(huán)境溫度：10～40°C；相對(duì)濕度：30%～75%。制氧機(jī)為感性負(fù)載電器，高海拔公路旅行車輛顛簸，制氧機(jī)工作環(huán)境較居室內(nèi)使用惡劣，易出現(xiàn)電感性負(fù)載。家用汽車使用PSA制氧機(jī)，須用1000W戶外移動(dòng)電源作為中繼AC220V電力供給，以提高AC220V電力可靠性；貨車、大中型客車車載DC24V電源可直接逆變成AC220V/50Hz供PSA制氧機(jī)使用，也可使用戶外移動(dòng)電源作為中繼AC220V電力供給。

1.3 戶外移動(dòng)電源

1000W戶外移動(dòng)電源，是家用汽車PSA制氧機(jī)AC220V電力唯一來源，使用過程中液晶屏數(shù)碼顯示儲(chǔ)電量（百分比）、充電功率、輸出功率（PSA制氧機(jī)）。儲(chǔ)電容量：1002Wh（3.6V，278400mAh）；AC輸出：220V/50Hz/1000W；尺寸：33.3cm×23.3cm×28.3cm；凈重：10kg；移動(dòng)電源充電：DC12～30V/8.33A/200W（MAX）。家用汽車點(diǎn)煙器輸入充電DC12V/68～72W；貨車、中大型客車點(diǎn)煙器輸入充電DC24V/136～144W；市售電或車載逆變器輸入充電AC220V/144～148W。配套2套100W太陽(yáng)能板，野外車輛故障時(shí)可實(shí)施應(yīng)急充電。

1.4 10L應(yīng)急氧氣瓶

氣瓶試驗(yàn)壓力22.5MPa；工作壓力15MPa，容積10L；產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)：GB/T 5099.3。常規(guī)充填醫(yī)用氧氣達(dá)12.5MPa，應(yīng)急氧氣瓶作為PSA制氧機(jī)故障時(shí)的備用氧療氣源。

1.5 氧療終端組件

浮標(biāo)式氧氣吸入器1件；Y型氧氣三通管接頭1件，規(guī)格見圖2；透明塑料氣管1根，內(nèi)徑（ID）=8mm（也可用吸痰延長(zhǎng)管）；氧療鼻導(dǎo)管2件，組件可靠連接形成的吸氧終端，滿足2名司乘人員氧療需要。

圖2.Y型氧氣三通接頭

1.6 車載電源、逆變器

家用汽車點(diǎn)煙器電源輸出DC12V/10A/120W，貨車、中大型客車點(diǎn)煙器電源輸出DC24V/10～20A/240～480W，均不滿足PSA制氧機(jī)AC220V電力需要。行車期間，點(diǎn)煙器是戶外移動(dòng)電源的充電電源，發(fā)揮提升戶外電源續(xù)航能力的作用。戶外移動(dòng)電源既滿足PSA制氧機(jī)的AC220V電力需要，又避免了汽車熄火期間的電力供給中斷。

貨車、中大型客車點(diǎn)煙器電源輸出DC24V/10～20A/240～480W，輸出功率大于PSA制氧機(jī)的額定輸入功率（135W），借助車載逆變器可為PSA制氧機(jī)提供AC220V電力。逆變器輸出電壓/頻率：AC220～240V/50Hz；輸出功率：400W。貨車、中大型客車使用逆變器提供制氧機(jī)AC220V電力的不足之處，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)宜持續(xù)處于啟動(dòng)狀態(tài)才能實(shí)現(xiàn)持續(xù)氧療。

2.使用管理

2.1 行車期間制氧機(jī)持續(xù)工作管理

高原適用PSA制氧機(jī)在AC220V動(dòng)力電源持續(xù)供給的條件下，具有持續(xù)工作的能力。家用汽車旅行途中，為保證制氧機(jī)獲得持續(xù)AC220V供電，避免汽車熄火導(dǎo)致的電源中斷，須設(shè)置1000W移動(dòng)電源作為PSA制氧機(jī)的直接動(dòng)力電源，汽車點(diǎn)煙器電源是充電補(bǔ)償電源。推薦制氧流量為1.5L/min，氧體積分?jǐn)?shù)為70%，司乘人均獲得0.75L/min。

2.2 行車期間移動(dòng)電源使用管理

戶外移動(dòng)電源數(shù)碼顯示數(shù)據(jù)是移動(dòng)電源使用管理的主要依據(jù)，行車期間須定期察看數(shù)顯數(shù)據(jù)（見圖3）并評(píng)估移動(dòng)電源使用狀態(tài)。實(shí)際使用過程中，移動(dòng)電源儲(chǔ)電量低于42%后即頻繁發(fā)生PSA制氧機(jī)斷電停止工作，發(fā)生原因?yàn)椋孩佘囕d制氧機(jī)為感性電器，崎嶇道路車輛顛簸可導(dǎo)致制氧機(jī)工作環(huán)境惡劣，制氧機(jī)頻繁過載運(yùn)行；②移動(dòng)電源有感性電器過載保護(hù)性斷電功能，儲(chǔ)電量低于42%后應(yīng)對(duì)制氧機(jī)過載能力下降，頻繁斷電保護(hù)。移動(dòng)電源數(shù)顯制氧機(jī)輸出功率為108～123W，滿電狀態(tài)1000W移動(dòng)電源儲(chǔ)電量維持42%以上持續(xù)時(shí)間＜4h。行車期間點(diǎn)煙器持續(xù)移動(dòng)電源充電，可增加移動(dòng)電源的續(xù)航能力。家用汽車DC12V充電功率為70W/h，滿電狀態(tài)1000W移動(dòng)電源儲(chǔ)電量維持42%以上的理論持續(xù)時(shí)間約11h；貨車、大中型客車DC24V充電功率為140W/h，已大于制氧機(jī)額定輸入功率，移動(dòng)電源充電輸入大于輸出，續(xù)航能力無(wú)限制。

圖3.移動(dòng)電源數(shù)顯儲(chǔ)電量、充電功率、輸出功率

2.3 應(yīng)急氧氣源管理

10L應(yīng)急氧氣瓶，填充氧氣壓力為12.5.MPa。在海拔＞3000m地區(qū)（大氣壓強(qiáng)＜67.24kPa），可釋放1859L氧氣，按1.5L/min流量計(jì)算，理論上可滿足20.6h的氧療需求。應(yīng)急氧氣源在制氧機(jī)故障或移動(dòng)電源電量下降導(dǎo)致過載保護(hù)性斷電的情況下啟用。須特別注意的是：調(diào)節(jié)氧氣瓶吸氧器的供氧流量時(shí)，流量浮標(biāo)柱應(yīng)處于垂直位置。

2.4 移動(dòng)電源、應(yīng)急氧氣瓶車內(nèi)固定

制氧機(jī)宜安置于駕駛員座椅后方地板，下方放置減震墊并用25mm寬度壓扣捆綁帶固定，保持制氧機(jī)運(yùn)行所需的機(jī)身穩(wěn)定狀態(tài)，同時(shí)減少異響及避免制氧機(jī)電流過載導(dǎo)致移動(dòng)電源保護(hù)性斷電。移動(dòng)電源及應(yīng)急氧氣瓶用后排座椅安全帶及25mm寬度壓扣捆綁帶妥善固定，防止車輛緊急制動(dòng)時(shí)物品飛拋導(dǎo)致次生傷害。

2.5 停車休息期間氧療及移動(dòng)電源管理

為保證高海拔地區(qū)停車宿營(yíng)睡眠質(zhì)量，酒店休息時(shí)使用客房AC220V電源制氧機(jī)供電并保持2人氧療。家用汽車旅行，必須使用客房AC220V電源給移動(dòng)電源充電＞4h，確保次日滿電狀態(tài)出行并維持約11h行車期間的制氧機(jī)電力需要。

3.使用結(jié)果

2019年4月～2021年10月，筆者使用該持續(xù)氧療裝置，2名司乘人員自駕家用汽車完成川藏318國(guó)道進(jìn)青藏109國(guó)道出、219國(guó)道丙察察段進(jìn)219國(guó)道藏新段出、214國(guó)道麗江進(jìn)西寧出高原旅行，采取急性高原方式，穿越青藏高原時(shí)間6～12d。海拔≥3000m（大氣壓強(qiáng)＜67.24kPa）司乘人員啟用制氧機(jī)持續(xù)氧療防治高原反應(yīng)，制氧機(jī)輸出流量1.5L/min，氧療氧體積分?jǐn)?shù)為70%，制氧機(jī)功率105～125W，海拔4000m持續(xù)氧療期間SaO2＞90%以上；海拔5000m持續(xù)氧療期間SaO2可達(dá)84%。移動(dòng)電源提供制氧機(jī)AC220V動(dòng)力電源，汽車點(diǎn)煙器提供DC12V（MAX10A）持續(xù)充電，充電功率70～73W，移動(dòng)電源凈功率消耗50～55W/h，移動(dòng)電源電量＜42%時(shí)出現(xiàn)了感性電器過載保護(hù)斷電（道路崎嶇地區(qū)）、道路平順地區(qū)35%電量出現(xiàn)過載保護(hù)性斷電，立即暫停制氧機(jī)氧療，改用10L應(yīng)急氧氣瓶氧療，供氧流量1.5L/min，移動(dòng)電量恢復(fù)至55%恢復(fù)制氧機(jī)持續(xù)氧療。海拔超過3200m地區(qū)夜間酒店宿營(yíng)期間，使用客房AC220V供電制氧機(jī)持續(xù)氧療，未發(fā)生頭暈、頭痛、乏力、惡心、失眠、食欲減退、呼吸困難等高原反應(yīng)，順利完成3次穿越青藏高原自駕旅行。

4.小結(jié)

隨著青藏地區(qū)經(jīng)濟(jì)建設(shè)、國(guó)防建設(shè)的需要及人民生活水平的提高，經(jīng)青藏高原高海拔地區(qū)公路急進(jìn)高原的司乘人員日益增多，AMS及AMS次生高原交通事故引起的人身意外事故居高不下。青藏高原高速公路網(wǎng)已初具規(guī)模，駕乘人員高原急進(jìn)的速度較前更快，對(duì)汽車駕駛員在高海拔地區(qū)高速公路安全駕駛所必須的注意力、動(dòng)作協(xié)調(diào)性、反應(yīng)速度提出了更高的要求，研究高效可靠的預(yù)防AMS技術(shù)方法，對(duì)提高高原汽車旅行人員人身安全、減少次生交通事故具有現(xiàn)實(shí)意義。

目前，階段預(yù)習(xí)服鍛煉是預(yù)防AMS最常用、最有效的措施，但不適合需急進(jìn)高原的人群[6]。低壓低氧預(yù)適應(yīng)方法無(wú)普及性，運(yùn)動(dòng)預(yù)防不適合執(zhí)行緊急任務(wù)急進(jìn)高原人員，藥物預(yù)防及營(yíng)養(yǎng)預(yù)防方法起效慢、可靠性不高，對(duì)提高急進(jìn)高原的汽車駕駛員的注意力、動(dòng)作協(xié)調(diào)性、反應(yīng)速度幫助作用有限[7-10]。車載PSA制氧機(jī)持續(xù)氧療是解決急進(jìn)高原司乘人員高原缺氧最直接、有效、經(jīng)濟(jì)的措施，既可行車期間持續(xù)氧療克服AMS，又可宿營(yíng)期間持續(xù)氧療改善睡眠質(zhì)量，利于司乘人員的身心恢復(fù)和提高車輛駕駛安全。目前，已有研究者提出具有機(jī)動(dòng)性的車載高壓氧艙、高原增壓增氧車等概念，主要用于高海拔地區(qū)野外營(yíng)地?fù)尵燃毙訟MS（含高原腦水腫、高原肺水腫）或存在缺血、缺氧病理、生理機(jī)制的臨床危重癥，但不適合急性高原持續(xù)處于機(jī)動(dòng)中的人群使用[11,12]。本研究中所設(shè)計(jì)持續(xù)氧療裝置供氧持續(xù)，管理方法易行，能滿足各型車輛司乘人員急進(jìn)高原防止AMS的氧療需求，對(duì)沿公路急進(jìn)高原的物流、自駕旅行、執(zhí)行救災(zāi)或軍事任務(wù)的司乘人員，可發(fā)揮克服AMS、提高交通安全、提高急進(jìn)高原速度的作用，因此，具有一定經(jīng)濟(jì)、旅游和軍事運(yùn)用價(jià)值。不足之處，該裝置中高原專用PSA制氧機(jī)因便攜輕量化設(shè)計(jì)，犧牲了制氧機(jī)功率，導(dǎo)致制氧輸出量?jī)H滿足汽車司乘2人使用。

高原PSA制氧機(jī)具備持續(xù)工作的性能，電源管理是持續(xù)氧療的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，應(yīng)急氧氣瓶是持續(xù)氧療的重要補(bǔ)充。須特別指出的是：家用汽車點(diǎn)煙器電源輸出DC12V/10A/120W，保險(xiǎn)絲為15A，不宜逆變AC220V后直接為供制氧機(jī)提供電力，以免保險(xiǎn)絲過載熔斷或點(diǎn)煙器過載燒壞而導(dǎo)致制氧機(jī)電力中斷。