高压氧舱多功能阀箱式吸氧面罩结构与原理

                         德州辉盛高压氧舱科技有限公司   焦俊生

背景摘要：

目前高压氧使用的呼吸面罩及连接管路、管件，基本能适应患者的需求，但也存在一些不足，如呼吸面罩与官路之间的连接管件，大都使用Y型三通管件，这种结构造成三通及以上部位为供、排氧共用管路，呼气过程中残存在Y型三通及以上部分的废气吸气时又被吸入患者体内这样就会造成吸氧纯度降低，势必影响治疗效果；还有就是二级吸氧时由于受微阻力呼吸调节器和流量计及狭长供氧管道的限流作用影响，吸氧的后半程阻力增大，有窒息感，如果使用一级吸氧呼气时一些氧气又随废气一同被排出，造成氧气浪费，舱内氧浓度升高。出现使用二级吸氧阻力大吸氧费力使用一级吸氧浪费氧气，舱内氧浓度超标的矛盾，成为函待解决的棘手问题。

目的

提供一种吸氧阻力小、吸氧纯度高、省力舒适顺畅、节省氧气的吸氧装置，既能有一级吸氧的省力又有二级吸氧的耗氧量和舱内氧浓度不超标。

方法

面罩连接装置，主要由T型管、L型管、输氧单向阀、排气单向阀组成呼吸，T型管前端设置有输氧单向阀，T型管后端联结L型管，T型管下端联结Y型管，Y型管的排气支管下端设置有排气单向阀，L型管下口设置有氧气缓存袋，T型管氧气道A分别与L型管氧气道C和Y型管氧气道B相通，T型管排气道A与Y型管排气道B相通；T型管为两层结构，中心为氧气管A，外层为排气管A，氧气管A与排气管A之间有排气道A，氧气管A前端突出排气管A前端口；Y型管设置有氧气管B和排气管B，氧气管B的颈部在排气管B的颈部内，两管颈部之间有排气道B，排气道B与排气管B联通。

使用时，T 型管前端接呼吸面罩，氧气管B接氧舱供氧管，排气管B接氧舱排气主管；吸气时，输氧单向阀打开，排气单向阀关闭，氧气被吸入患者体内，吸气后半程氧气缓存袋内的氧气供患者吸入；呼气时，输氧单向阀关闭，排气单向阀打开，废气通过排气道A、排气道B和排气管B排出。

1、输氧单向阀，2、T型管，21、氧气道A，22、排气道A，23、氧气管A，24、排气管A，3、L型管，31、氧气道C，4、胶冒，5、氧气缓存袋，6、排气单向阀，7、Y型管，71、排气道B，72、氧气道B，73、氧气管B，74、排气管B。

工作原理

主要由主体管、输氧管、排气管、单向阀组成，主体管中部设置输氧管，主体管前部外圆面设置排气管，主体管前部的内里设置前输氧管，前输氧管与主体管之间有排气腔，排气腔只与排气管相通，前输氧管后端与输氧管相通，主体管后部设置后输氧管，后输氧管端口设置有氧气缓存袋，前输氧管前端设有输氧单向阀，排气管出口设有排气单向阀，前输氧管前端突出主体管前端口。

主体管前端接呼吸面罩，输氧管接氧舱供氧管，排气管接氧舱排气主管；吸气时，输氧单向阀打开，排气单向阀关闭，氧气被吸入患者体内，吸气后半程氧气缓存袋内的氧气供患者吸入；呼气时，输氧单向阀关闭，排气单向阀打开，废气通过排气腔、排气管排出。

由于一级吸氧设置了氧气缓存袋，患者吸气顺畅，没有窒息感；呼气过程中供氧管流出的氧气得到利用，节省了约50%的氧气；输氧通道与排气通道为两个独立通道，同时，输氧单向阀设置在输氧管前端口，氧气与废气混合很少，提高了吸氧纯度，减少了氧气浪费。

一级吸氧时工作过程：

第一吸气过程：吸气，氧气经气源（储氧罐或氧气瓶）、外部管道及控制气体的流量计等从该吸氧面罩供氧管进口进入，面罩内在吸气形成的负压作用下供氧管出口单向薄膜阀被打开；同时排氧管出口的单向薄膜阀也在负压作用下关闭，通过独立的供氧管道进入面罩的氧气被患者吸入体内完成第一吸气过程进入呼气过程。

第一呼气过程：吸气结束进入排气过程患者开始呼气，呼出的二氧化碳气体产生气压及硅胶膜自身张力特点，供氧管出口处单向薄膜阀被关闭；排氧管单向薄膜阀被打开，二氧化碳气体从面罩经独立通道排出；呼气同时氧气因流量计始终处于打开状态仍会以进气时的相同流量持续从供氧管进入，而供氧管出口处的单向薄膜阀已经关闭氧气只能进入与之相通的氧气缓存袋里面被暂时储存起来，因儲气袋材质为柔软轻薄的硅胶膜，富有弹性，进气后膨胀。呼气过程中就是氧气的储存过程，直至呼气过称结束。

第二吸气过程：第一呼气过程结束进入第二吸气过程，患者吸气产生负压供氧管出口处单向薄膜阀被打开同时排气管出口单向瓣膜被关闭，氧气从供氧管进口经独立的进气管道进入面罩被患者吸入，而在上一次呼吸过程中被储存在储气缓存袋里的氧气在吸气负压作用下也一同被患者吸入体内完成第二吸气过程进入第二呼气过程。

第二呼气过程：与第一呼气过程相同不做复述。

新型面罩优点

1吸氧纯度高

本新型连接管件进气排气单独通路不相通、不交叉进气排气不混合。在供氧管出口处设置了单向薄膜阀，排气管出口设置了单向薄膜阀，最大程度杜绝了进出气体的混合，这样的结构使用者能较少吸到自己呼出的二氧化碳气体，能吸到更加纯净的氧气。

普通面罩连接管件由于吸入气体与呼出气体共用连接三通通路且单向阀设置在三通下方这种结构对吸入呼出气体造成不可避免的混合，使用者会吸入自己呼出的二氧化碳气体降低了吸氧浓度，影响疗效。

综上所述，该吸氧面罩连接管件结构特点无论采用一级吸氧还是二级吸氧同样都可以提高吸氧纯度。

2吸氧阻力小、舒适度提高、节省氧气、安全性高、节约能源。

氧气经氧源（氧气瓶、储氧罐）由直径8厘米或10厘米管道再经流量计限流进入到舱内，再通过个位置连接铜管（直径8-10厘米）到达吸氧面板上，单管总长度达到20-30米，由于狭长的管路又有流量计、呼吸调节器的限流作用吸氧阻力会很大。本新型面罩连接管件装置在供氧通路中设置了氧气缓存袋与供氧通路出气口处设置的单向瓣膜及排气通路出口处单向瓣膜协调配合（详情请看原理）把呼气过程中流出的氧气暂时储存在氧气缓冲袋中吸气时再吸入体内作为流量计输出氧气的补充，即阻止了呼气过程中氧气的白白流失又利用起来吸到体内提供无此装置吸气中两倍的氧气量，充足的两倍的氧气流量使流量计开到200-400L/H足够使用，同时减小了吸氧阻力提高了使用者吸氧舒适度，由于氧气得到很好利用节省了氧气还不使舱内氧浓度提高降低因此带来舱内氧浓度超标的危险，规定舱内氧浓度不能高于23%，高于就要进行通风换气就是加入压缩空气进行稀释，减少舱内因氧浓度超标通风换气量，节省电能增加空压机使用寿命。

普通的吸氧连接管件由于过长的管路和流量计限流作用的影响，流量计开小了（小于600L/H）吸氧时就会产生窒息感特别是吸氧后半程，实际应用中即使开到800L/H也会有个别患者感到吸氧后半程仍有窒息感。氧流量供不上时非常难受好多使用者就会放弃吸氧；同样为保障高压氧舱的安全应用在技术规范中规定一级吸氧流量为400-600L/L保证安全的前提下勉强能用，但是牺牲了舒适度；开大了（大于800L/H）舒适度有所提高也造成了过量的氧气流出不会被完全吸入体内，没有吸到身体内的氧气连同呼出的废气及呼气过程中流出的氧气一同排到室外，一部分也会排到舱内，即造成了一半的氧气浪费又会使舱内氧浓度迅速升高对舱内安全带来威胁，为降低舱内氧浓度增加了通风换气量，空压机工作时间加长，使用寿命缩短。我们用大概数据计算一下假设二级吸氧最大吸氧峰值为900L/H根据正玄定理有效值是峰值的0.7倍又得知我们正常人呼吸频率为20次理解为三分之一时间在吸气这样得到900乘以1/3乘以0.7=210L，两小时则为420L;普通面罩一级吸氧正常流量计开到600L/H两小时则为1200L,新型面罩流量计开到300L/H两小时耗氧量则为600L。以上数据得知普通面罩一级吸氧约有780L（1200L-420L）新鲜氧气排到室外或舱内造成氧气的浪费和氧浓度超标，新型面罩只有180L（600L-420L）排到舱内，从数据上新型面罩优势是显而易见的接近与普通面罩二级吸氧耗氧量，是普通面罩一级吸氧耗氧量的一半。）

3畅快吸氧，自由呼吸

呼吸过程中不同的性别、肺活量、体质及时间段（开始比较多比较快随着身体疲惫就会变少变慢），由于氧气的衡量、恒压供应弊端不能根据实际情况随时调节而本连接管件氧气缓存袋质地柔软像人体的肺一样根据自身氧气需求量自由伸缩，而连接管件的瓣膜则相当于人肺气管的瓣膜。仿生学的结构拥有了肺器官相似的功能。

3吸氧状况便于观察，提高有效吸氧。

通过儲气袋充放气状态可清楚地观察病人吸氧多少和频率从而便于掌握和纠正吸氧以提高有效吸氧。

结论

综上所述，本吸氧面罩在使用二级吸氧时能提高吸氧浓度；一级吸氧时吸氧阻力小，病人感觉舒适度好，节省氧气，利用率高，舱内氧浓度不容易超标，完全可以一级吸氧代替二级吸氧。从国家提倡节约，医院从氧舱安全、氧气成本、病人吸氧舒适度考虑都是非常有利的。