正压式氧气呼吸系统的应力分析.docxVIP

Word文档下载后（可任意编辑） 第 PAGE 1 第 PAGE 1 页 共 NUMPAGES 1 页 正压式氧气呼吸系统的应力分析  ：张仁良，陈金岳  图2呼吸系统在30L/min呼吸量时的静态应力。  3正压呼吸系统动态应力分析  氧气呼吸器的呼气阻力和吸气阻力都是随着呼吸量而发生改变。它们之间的函数关系取决于呼吸器的结构特性。为了便于分析，把它们看成线性关系。  3.1一般呼吸器的动态压力  动态压力曲线的起始点是静态压力值。呼吸动态曲线可以这样确定，呼气量为零时呼气阀的开启压力为100Pa；呼吸量在50L/min，呼气阻力为300Pa。把坐标上这两点〔0，1〕，〔50，3〕联成直线便成为呼气阻力随着呼吸量而改变的函数曲线。同理，吸气曲线的第一点是〔0，-2〕，第二点是〔50，-4.5〕。这2点确定的直线表示吸气阻力随着呼吸量而改变的函数曲线。这2条直线近似反映出一般呼吸器动态压力改变。  3.2正压呼吸器的动态压力  假如要使呼吸系统在整个呼吸周期中都是正压，也就是呼吸量到达60L/min时，整个呼吸过程保持最低正压，这就要在气囊和自动补给阀上增加一个弹簧力。在这个弹簧力作用下能使自动补给阀以大于60L/min流量的氧气瞬间流出。我们可以在图3上作X轴的平行线，并与吸气直线交于60L/min点上。把这平行直线定为X1轴。可以看出：呼吸量到达60L/min后再进一步提高呼吸量，吸气就会出现负值。在一般呼吸器中。呼吸量到达60L/min时，面罩内静态压力为-500Pa。所以应当在气囊上相应施加500Pa弹簧力。当减小呼吸量时，为了避开呼吸气体直接从排气阀流走，所以排气阀的开启压力定为900Pa。由于Y轴表示外界大气压力，所以呼吸系统内动态压力就用右边的Y1轴表示，也就是把X1轴变成压力零线。在呼吸量0～60L/min时，呼气动态压力是在600～950Pa。在正压系统中，呼气阻力是由呼吸系统正压加上静态呼气波动压力。由于影响动态压力的附加阻力与一般呼吸器总体大致相同，所以呼气曲线的位置和方向没有什么改变。在小于规定的极限呼吸量时，吸气压力是正的。图3是氧气呼吸器呼吸系统动态应力条件示意图。其中，纵坐标Y表示一般呼吸器的呼吸阻力，纵坐标Y1表示正压呼吸器的呼吸阻力，横坐标X表示呼吸量。  图3呼吸系统动态压力  3.3正压呼吸系统的动态应力分析  正压呼吸器的呼吸阻力曲线是随着呼吸量而改变的，为了保证呼吸器在较大的呼吸量下还能维持面罩内正压，必需使呼吸阻力曲线趋势平坦，提高呼吸器的静态正压值。也就是说，要求呼吸器阻力受呼吸气体流量改变的影响越小越好。比方，德国DRANGER公司的BG4正压式氧气呼吸器和美国BAOMARINE公司的BAOPAK240正压式氧气呼吸器，面罩内呼吸静态压力分别是500Pa和418Pa；面罩内吸气静压分别是100Pa和197Pa。假如这两种呼吸器都能在60L/min的呼吸量下保证面罩正压，说明GB4的呼吸阻力曲线趋势比较平坦，正压值定的比较低，呼吸比较舒适。假如要把呼吸量取得更大，比方80L/min以上，保证呼吸器还是正压。唯一的方法是抬高正压值，但这样会把呼吸阻力提得很高，使用 时难以忍受。因此，在国家标准中并不规定在70L/min的大呼吸量下必需保证呼吸器处于正压。 4正压呼吸系统的应力对呼吸器使用影响  〔1〕对呼吸生理的影响。正压呼吸器的呼吸阻力分布与一般氧气呼吸有显著差异，有人担忧对人的呼吸生理睬有影响。1975年德国Scherrer教授在Berne Inselspital呼吸专科学院进行了试验[2]，结果说明：压力到达所规定的最高值时，从生理学观点分析，没有发觉不良症状。在佩戴呼吸模拟做功试验时，只要呼吸阻力稍高于所选择的压力〔比方800Pa〕，试验人员就会表示呼吸不舒适。从呼吸生理讲，因为人体是通过肺部肌肉活动进行吸气，所以是主动性。而呼气是依靠横膈膜和胸腔回缩进行，是被动性。只有在强制性呼吸时，呼气同样是主动维持着。在正压氧气呼吸器中，即使用很低的呼吸量，呼气都变成主动的。在吸气阶段，呼吸空气自动流进面罩，是不需要做功。佩戴呼吸器进行重体力劳动，在这样呼吸方式下必定会引起肺部肌肉的临时性疲惫。根据J·H·Comroe观点[3]，腹壁肌是最重要的呼吸肌肉。在高呼气阻力下，人体会做深呼吸。因此，弹性肺部组织伸展范围更大，而弹性肺部组织的收缩力并由此引起的呼气力量也就增添。从人体工程学角度分析，在正压呼吸条件下呼吸，对人体的呼吸器官和循环不会产生任何不良影响。  〔2〕对呼吸防护能力的影响。一般呼吸器的额定爱护系数是