一种高流量氧气吸入器的设计及临床应用

丁建章

一种高流量氧气吸入器的设计及临床应用

丁建章

目的：为了提高体内的氧含量，克服浮标式氧气吸入器吸氧量少及呼气时氧气有浪费的不足，设计一种高流量氧气吸入器。方法：该氧气吸入器由气源接头、缓冲气罐、流量计、呼吸器及闭式吸氧面罩5个部分构成，分为墙插式（A型）和瓶插式（B型）2种型号，采用闭式面罩吸氧。结果：该氧气吸入器的吸氧量是浮标式氧气吸入器的3倍左右，呼吸时没有氧气流出，不会造成氧气浪费，其动脉血氧分压较鼻导管吸氧提高了3.1倍。结论：该高流量氧气吸入器操作简单，使用便捷、安全，可迅速、高效改善患者缺氧状况。

高流量；呼吸器；面罩吸氧

0 引言

氧是机体新陈代谢过程中的必须物质，很多疾病与缺氧有直接或间接关系。吸氧无疑是改善机体缺氧状态最直接的一种治疗手段，可用于院前急救、院内治疗及院后康复。吸氧可为辅助治疗，也可在疾病的转归中起到关键作用。因此，如何做到简捷、快速、高效是吸氧的理想目标。

1 设计背景

吸氧作为紧急抢救和治疗的一种重要手段，被广泛地用于临床及医疗救护的各个环节，特别是对于急性缺氧性脑病、脑出血、一氧化碳及其他各种有害气体中毒、心肌梗塞、微循环障碍性疾病等危重患者，快速高效吸氧可为抢救生命赢得宝贵时间。但目前普遍采用的是浮标式氧气吸入器（即鼻导管吸氧法），吸入的氧分压较低，并且是持续供氧，存在以下弊病：（1）吸入的氧量太少，无法满足治疗需要，通常起不到治疗作用；（2）患者呼气时虽然不吸入氧气，但氧气仍在源源不断流出，造成了氧气的浪费。基于上述设备不足，设计了一种高流量氧气吸入器，吸氧量较鼻导管吸氧提高了3倍，呼气时无氧气流出，不会造成氧气浪费，完全克服了浮标式氧气吸入器的不足。

2 设计分析

2.1 设计原理

该高流量氧气吸入器，包括气源接口、缓冲气罐、流量计、呼吸器和闭式吸氧面罩5个主要构件[1]，其主要技术参数详见表1，其模式图如图1所示。

表1 高流量氧气吸入器的产品型号与基本参数

（1）气源接口设计有中心供氧快速插头（A型：墙插式）和氧气瓶接头（B型：瓶插式）2种模式，可根据氧气源情况选择不同的连接方式。A型为自锁式插头，与目前医院中心供氧插头方式完全一致。沿用原有自锁式插头设计是为了便于产品的普及推广，无需改动医院原有的中心供氧设施。不同厂家设计的中心供氧输出端插口型号不尽相同，可按需配备，免去了接氧气瓶带来的不便。此外，中心供氧氧源压力稳定，使用该产品时更加安全。B型适用于没有中心供氧的医疗机构及家庭吸氧，其接口是与氧气瓶输出口相匹配的全国统一标准接口[2]。

图1 高流量氧气吸入器模式图

（2）缓冲气罐与吸氧阻力的大小密切相关，起到了降低吸氧阻力的作用。目前，大医院中心供氧普遍采用的是液氧，其压力稳定；规模较小的医院仍采用氧气瓶汇流排供氧，压力相对不稳。当中心供氧压力较低时（≤0.25MPa），缓冲气罐内储存了一定量的氧气，其储气量可以满足成人一次肺活量的需要。因为该专利设计要求瞬间气体流量较大，设计的缓冲气罐克服了氧源压力较低时带来的吸氧阻力增大的问题。

通常成人的潮气量为500mL/次。该缓冲气罐实际储气量达1 500mL左右，所以完全可以满足成人的正常呼吸所需。每次呼吸时，吸入的基本是缓冲气罐内的氧气，当呼气时，通过输氧管道很快把气罐内的氧气补充满，因此不会出现供氧间断现象。

（3）流量计起到的是动态显示作用，但它不能像浮标式氧气吸入器那样计算出实际吸氧量的多少。当有呼吸动作时，气体通过流量计会有吸氧的动态显示，可以直观判断患者是否吸到了氧气及每次吸氧的多少。吸氧量与肺活量成正比，即肺活量越大，流量计显示数值也就越高，无需人为调节，流量动态显示会随着人的呼吸而上下浮动。耗氧量计算公式：每分钟耗氧量=潮气量×每分钟呼吸次数。

（4）呼吸器是该专利设计的技术核心部分。因该装置采用只有吸气时才会有氧气流出的技术，所以节约了氧气。吸气时，通过产生的负压使呼吸膜片下沉，带动膜片下方的阀针也下沉，使阀针另一端倾斜，氧气通过倾斜后的空隙进入到呼吸器腔内，即打开了氧进气阀；呼气时，负压消失，进气阀自动关闭，因此保证了只有吸气时才会有氧气流出，呼气时氧进气阀完全处于关闭状态，避免了呼气时氧气的浪费，提高了氧利用率[3-4]。

呼吸器阻力的大小与气源压力、阀针的灵敏度、膜片的密封性、膜片上金属贴片的质量、呼吸器的容积等因素有关。目前的吸氧阻力仅为200 Pa左右，即使2岁儿童的肺活量也可以正常使用。

（5）氧面罩采用装有单向阀的双管闭式面罩吸氧，三通管分别与进气管、排气管和面罩相连接。在进气和排气管上分别装有单向阀，进气端阀片指向面罩方向，排气端则相反。闭式吸氧面罩为全密闭式，不同于开放式面罩，其设有通气孔，吸气时进气阀打开，呼气阀关闭，确保了吸氧时不会吸入外界空气。如果面罩佩戴严密后与面部皮肤之间的死腔忽略不计，即吸入的为1个大气压的纯氧。

2.2 技术参数

不同吸氧方式的各种技术参数见表2、3。

表2 不同吸氧方式所吸入的氧分压

表3 高流量氧气吸入器及鼻导管吸氧时血气分析的变化

3 应用分析

缺氧是疾病的主要表现之一，也是影响疾病发展过程的一个重要因素，许多疾病都与缺氧有关。临床上，应用扩血管药物的唯一目的是为了增加血流量，而增加血流量的目的除增加营养物质外，主要又是为了改善缺氧，但改善缺氧的途径并非只有扩血管药一种方法。长期以来，氧疗被作为一种辅助治疗手段没有得到很好利用。高流量氧气吸入器与药物相比，是通过增加血液中氧含量改善缺氧，是一种纯物理治疗，回避了药物敏感性及抗药性问题，其改善缺氧的程度也明显高于药物[5]。与浮标式氧气吸入器相比，高流量氧气吸入器克服了吸氧量少及呼气时氧气浪费的不足，能快速、高效地改善缺氧，具有广泛的实用价值。从表2不难看出，使用该吸氧器吸入1个大气压的纯氧（0.10MPa），其吸氧量是开放式面罩吸氧或鼻导管吸氧量的3倍左右，具有明显优势。无论男女老幼、白天或晚上，只要在同一海拔，高度每次吸氧时，体内的氧含量均处于同一水平，该技术适用于所有急需补氧的疾病[6-7]。针对人们可能存在的担心氧中毒的疑问，考虑到氧中毒的发生与吸氧浓度及一次持续吸氧的时间长短2个变量因素有关，通常吸纯氧的安全时限为6～8 h。为此，该设计应用时，建议一次持续吸氧时间30～60min，每日总吸氧时间控制在2～3 h，远在安全范围之内，所以不会发生氧中毒现象。

氧疗作为一种临床治疗手段，长期以来未得到足够重视，究其原因是没有体会到吸氧带来的治疗

（►►►►）（◄◄◄◄）作用，造成这种局面的重要原因就是吸氧量不足。通过高流量氧气吸入器可迅速提高体内氧含量和氧储备，表3显示动脉血氧分压是鼻导管吸氧时的3.1倍。氧分压的提高增大了氧的有效弥散距离，使远离毛细血管的部位也能得到充分的氧供，对急性缺氧性病症，如一氧化碳及其他有害气体中毒、急性缺血缺氧性脑病、急性心肌梗塞、急性脑出血或脑梗塞、大面积创伤、休克等患者可第一时间给予高流量吸氧，从而迅速改善缺氧、减轻水肿、促进组织的愈合及修复；对慢性缺氧性病症，高流量吸氧可增强机体的免疫力，改善微循环、调节神经、缓解疲劳、促进体能恢复等[8-10]。

高流量氧气吸入器类似于一个移动高压氧舱，它不受时间、地点、条件的限制，只要有氧源就能使患者在第一时间吸到高分压的氧，起到类似高压氧的治疗作用。高压氧治疗的适应证均适用于该高流量氧气吸入器，但是却没有高压氧治疗的禁忌证。

4 结语

高流量氧气吸入器简捷方便、操作简单、安全实用，是一种全新吸氧设备，动摇了几十年来临床一直惯用的浮标式氧气吸入器的地位，可在短时间内迅速、高效地提高体内氧含量和氧储备，有效改善机体缺氧，适用于具有自主呼吸的所有急性缺氧性疾病或慢性缺氧性疾病的急性发作期，对慢性缺氧也具有一定的预防保健及治疗调理作用。

[1]徐承礼，姜霞，胡静雪，等.简易氧疗呼吸器的研制与应用[J].医疗卫生装备，2006，27（12）：69-70.

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[3]吴碧涛，傅国庆，吴明军，等.基于ISO10651-4：2002（简易呼吸器专用要求）标准的简易呼吸器性能评价[J].中国医疗器械信息，2012，18（7）：38-39.

[4]ISO 10651：4—2002 Lung Ventilators-part4：Pareicular resquirements foroperator-powered resuscitators[S].2008．

[5]高春锦，杨捷云，翟晓辉.高压氧医学基础与临床[M].北京：人民卫生出版社，2008.

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[9]王斐，王丹，宋磊．简易呼吸器在急诊急救中的应用体会[J]．黑龙江医学，2010，34（9）：718-719．

[10]宋竹青．简易呼吸器在早期心肺脑复苏中的应用[J]．中国医学创新，2009，6（1）：55．

（收稿：2013-09-05 修回：2014-01-03）

Design and clinical app lication of high-flow oxygen inhalator

DING Jian-zhang
(Department of Hyperbaric Oxygen,Beijing Haidian Hospital,Beijing 100080,China)

Objective To design a high-flow oxygen inhalator to solve the problems of the buoy-type one including insufficient oxygen intake and waste of oxygen while exhaling,so as to increase the oxygen content in human body. Methods The inhalator was composed of gas source connector,buffer gas tank,flowmeter,respirator and closed oxygen mask,which was divided into two types of wall-plug and cylinder-plug.The closed mask was used for oxygen inhalation. Results The oxygen intake by the inhalator was 3 times of that by the buoy-type one,with no oxygen spilling over.The arterial partial pressure of oxygen by the inhalator was 3.1 times of that by nasal catheter.Conclusion The high-flow oxygen inhalator is convenient and safe to improve the anoxia of the patient.[Chinese Medical Equipment Journal，2014，35（7）：45-46，136]

high flow;respirator;oxygen inhalation bymask

R318.6；TH777

A

1003-8868（2014）07-0045-03

10.7687/J.ISSN1003-8868.2014.07.045

专 利：国家实用新型专利（ZL 201220749824.5）作者简介：丁建章（1961—），男，副主任医师，主要从事高压氧方面的研究工作，E-mail：ding62583019 @163.com。

100080北京，北京市海淀医院高压氧科（丁建章）