高原增氧装置及应用该装置对人体进行增氧的方法与流程

本发明属于高原反应预防救治，涉及一种高原增氧装置及应用该装置对人体进行增氧的方法。

背景技术：

1、尽管在不同海拔地区氧浓度始终维持在20.9％左右，但随着海拔高度升高，大气压力逐渐降低，导致空气当中的氧分压同步降低。过低的氧分压导致机体严重缺氧(即低压性缺氧)，缺氧又会进一步引发高原反应和高原病。因此，高原缺氧是引发急性高原病的最主要原因，如何有效防治高原缺氧是研发人员亟需解决的技术难题。目前，在便携式设备方面，主要存在两类解决高原缺氧问题的办法：

2、一类是小型制氧机，吸氧能够迅速提高吸入气体中的氧分压，从而达到提高动脉血氧分压pao2、改善体内缺氧的目的，因此被广泛用于高原地区缺氧的治疗，并取得了很好的疗效。便携式小型制氧机采用分子筛技术，一般采用变压吸附分离的方式从空气中分离制取氧气，技术相对成熟，且氧气纯度可达93±3％以上，但其体积重量较大，一般在2.2kg以上，在高原缺氧体力下降情况下携行不变，且小型制氧机功耗高，续航时间短。此外，分子筛还存在严重的粉尘泄露问题，通过鼻息的方式粉尘可直接进入肺部，造成尘肺对人体形成持久性伤害。

3、另一类是现有中国专利文献(公告号cn2629730y，公告日期2004年8月4日)公开了一种基于面罩局部增压的增氧仪，其以空气为原料，不需要化学物质，打破常规惯例，变“制氧”为“增氧”，通过呼吸面罩增加头面部周围的局部气压，空气浓度随之增加，可以保证正常的气体交换，起到对高原病的预防与治疗作用。然而，该装置存在如下缺陷：一方面，由于其增压压力有限，在5000米海拔高原其大气压约为530hpa，但人体肺泡可承受安全压力为25hpa，增压效果仅为4.72％，致使效率大打折扣；另一方面，有研究表明其对高原缺氧无改善作用；此外，由于增压是相对恒定的，人在呼气时，受到增压影响有明显的憋顶感，会导致心率升高，不舒服感明显。

4、高原缺氧，本质上是呼吸系统的问题。为帮助进入高原的人员尽快适应高原环境，减少并克服高原反应不良影响，从呼吸生理基本原理出发，提出一套新的高原增氧方法是极其有必要的。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种高原增氧装置及应用该装置对人体进行增氧的方法，能够帮助进入高原的人员尽快适应高原环境，减少并克服高原反应不良影响。

2、本发明的目的是通过以下技术方案来解决的：

3、一方面，本发明提供了一种高原增氧装置，包括：增氧主机，与所述增氧主机相连通的空气导管及与所述空气导管相连通的面罩，

4、所述增氧主机包括控制器，所述控制器分别连接有充放电模块、驱动模块、人机交互模块、传感器组件；所述驱动模块驱动风机转动，所述风机通过泄压阀与空气导管相连通，所述泄压阀与控制器连接；

5、所述面罩包括安装在面罩本体上的活瓣、水蒸气收集及加湿模块，所述活瓣与控制器相连，所述控制器根据高原增氧装置不同的工作模式控制活瓣的打开或关闭；

6、所述传感器组件包括：压力传感器，用以采集空气导管内气体的压力信息；温湿度传感器，用以采集空气导管内气体的温湿度信息；流量传感器，用以采集空气导管内气体的流量信息；电量传感器，用以采集充放电模块中电池的电量信息；

7、还包括血氧分析仪，用以测定人体动脉氧分压及二氧化碳分压信息，所述人体动脉氧分压及二氧化碳分压信息通过无线通信模块传输至控制器。

8、进一步，还包括安装在增氧主机内的无线通信模块，所述无线通信模块与控制器连接。

9、进一步，所述充放电模块包括充放电电路及电量传感器，所述充放电电路还连接有可充电电池。

10、进一步，所述空气导管采用软管。

11、进一步，所述人机交互模块包括分别与控制器连接的显示屏与操作面板。

12、进一步，所述操作面板上包括操作按钮及状态显示灯。

13、进一步，所述高原增氧装置处于废气二次吸入模式时，呼吸时所述活瓣处于常闭状态，所述面罩与人脸之间的间隙、空气导管、增氧主机形成能够容纳废气的缓冲区，用以改善呼吸性碱中毒。

14、另一方面，本发明还提供了一种应用如上部分或全部所述的高原增氧装置对人体进行增氧的方法，包括执行如下循环，

15、步骤1)、增氧模式：当血氧分析仪检测到的动脉血氧分压较低时，以辅助呼吸的方式吸入新鲜空气以增大通气量，提高肺泡氧分压；

16、步骤2)、废气二次吸入模式：增氧指定时间后，当检测到出现较严重的呼吸性碱中毒时，停止增大通气量，将人体呼出的二氧化碳重新吸入肺泡内，缓解呼吸性碱中毒。

17、进一步，所述步骤1)中肺泡氧分压的计算公式为：

18、

19、

20、式(1)～(2)中，pao2为肺泡氧分压，paco2为动脉二氧化碳分压，pco2i为吸入二氧化碳分压，fio2i为吸入空气中氧气的浓度为，pb为与所处海拔高度有关的环境大气压，为水蒸气分压，为47mmhg，r＝0.8；vco2是每分钟产生的二氧化碳量，va是有效通气量。

21、进一步，所述步骤2)中肺泡氧分压的计算公式为：

22、

23、式(3)中，pao2为肺泡氧分压，paco2为动脉二氧化碳分压，fio2i为吸入空气中氧气的浓度为，pb为与所处海拔高度有关的环境大气压，为水蒸气分压，为47mmhg，r＝0.8

24、与现有技术相比，本发明提供的技术方案具备以下有益效果：该高原增氧装置，正常工作时，控制器控制活瓣处于关闭状态；通过压力传感器检测人体呼吸运动，当肺部吸气时，控制器控制风机启动向肺部打气；当呼气时，控制器控制活瓣打开，协助人体尽快将肺内气体排出。当该高原增氧装置处于废气二次吸入模式状态时，当呼吸时，活瓣保持常闭状态，面罩与人脸之间的间隙、空气导管、增氧主机形成能够容纳废气的缓冲区，此空间内二氧化碳含量较高，再次吸入后，可有效改善呼吸性碱中毒，减少人体不适症状。

技术特征：

1.一种高原增氧装置，包括：增氧主机(1)，与所述增氧主机(1)相连通的空气导管(2)及与所述空气导管(2)相连通的面罩(3)，其特征在于，

2.根据权利要求1所述的高原增氧装置，其特征在于，还包括安装在增氧主机(1)内的无线通信模块(19)，所述无线通信模块(19)与控制器(11)连接。

3.根据权利要求1所述的高原增氧装置，其特征在于，所述充放电模块(14)包括充放电电路及电量传感器(14-1)，所述充放电电路还连接有可充电电池(13)。

4.根据权利要求1所述的高原增氧装置，其特征在于，所述空气导管(2)采用软管。

5.根据权利要求1所述的高原增氧装置，其特征在于，所述人机交互模块(12)包括分别与控制器(11)连接的显示屏(12-1)与操作面板(12-2)。

6.根据权利要求5所述的高原增氧装置，其特征在于，所述操作面板(12-2)上包括操作按钮(12-2-1)及状态显示灯(12-2-2)。

7.根据权利要求1所述的高原增氧装置，其特征在于，所述高原增氧装置处于废气二次吸入模式时，呼吸时所述活瓣(31)处于常闭状态，所述面罩(3)与人脸之间的间隙、空气导管(2)、增氧主机(1)形成能够容纳废气的缓冲区，用以改善呼吸性碱中毒。

8.应用权利要求1-7任一项所述的高原增氧装置对人体进行增氧的方法，其特征在于，包括执行如下循环，

9.根据权利要求8所述对人体进行增氧的方法，其特征在于，所述步骤1)中肺泡氧分压的计算公式为：

10.根据权利要求8所述对人体进行增氧的方法，其特征在于，所述步骤2)中肺泡氧分压的计算公式为：

技术总结
本发明属于高原反应预防救治技术领域，涉及一种高原增氧装置及应用该装置对人体进行增氧的方法。该装置正常工作时，控制器控制活瓣处于关闭状态；通过压力传感器检测人体呼吸运动，当肺部吸气时，控制器控制风机启动向肺部打气；当呼气时，控制器控制活瓣打开，协助人体尽快将肺内气体排出。当该装置处于废气二次吸入工作模式时，呼吸时，活瓣保持常闭状态，面罩与人脸之间的间隙、空气导管、增氧主机形成能够容纳废气的缓冲区，可有效改善呼吸性碱中毒。

技术研发人员：李云,于文莹,吕殿广,刘健
受保护的技术使用者：营口广泰电子设备有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15