密閉艙室條件下生命支持系統(tǒng)中微環(huán)境調(diào)控實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、現(xiàn)代高技術(shù)戰(zhàn)爭(zhēng)中，人員直接暴露于外界空氣中的機(jī)會(huì)越來(lái)越少，大多數(shù)時(shí)候都處于各種作戰(zhàn)及運(yùn)輸裝備的艙室內(nèi)。裝甲車(chē)輛及飛機(jī)艦艇的駕乘艙、車(chē)載機(jī)載艦載運(yùn)兵工具等的艙室在作戰(zhàn)或通過(guò)核化生沾染區(qū)時(shí)均處于相對(duì)密閉的狀態(tài)，空氣不流通，且與外部空氣交換甚少，加之人員本身、發(fā)動(dòng)機(jī)、火力系統(tǒng)、配置設(shè)備等均可釋放大量有毒有害氣體，因此艙室微環(huán)境內(nèi)除了氧、氮和水蒸氣等必要的成分之外，還存在著有害的化學(xué)污染物質(zhì)。時(shí)間稍長(zhǎng)即會(huì)造成艙室內(nèi)空氣質(zhì)量逐步變差、氧濃度急劇下

2、降、二氧化碳濃度急劇攀升的狀況。 生理氣體是參與生理活動(dòng)的氣體，氧與二氧化碳屬于此類(lèi)。氧來(lái)自體外，二氧化碳是體內(nèi)物質(zhì)代謝的產(chǎn)物，二者參與重要的生命有關(guān)活動(dòng)。人體內(nèi)物質(zhì)與能量來(lái)源的三大營(yíng)養(yǎng)素(蛋白質(zhì)、脂肪、糖)在組織細(xì)胞里都是在氧的作用下進(jìn)行氧化分解的，最終產(chǎn)生二氧化碳，從中釋放出能量；氧與二氧化碳通過(guò)神經(jīng)和化學(xué)兩種機(jī)理來(lái)對(duì)呼吸及循環(huán)進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而保證人體各項(xiàng)功能活動(dòng)的順利進(jìn)行。人類(lèi)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期進(jìn)化，已完全適應(yīng)于海平面上大氣環(huán)境的含氧

3、量，當(dāng)組織細(xì)胞得不到代謝活動(dòng)所必需的氧時(shí)，便會(huì)產(chǎn)生缺氧癥，它廣泛存在于人類(lèi)的生活和工作之中，帶來(lái)不同程度的缺氧危害。二氧化碳對(duì)人體的作用具有雙重性：一方面，當(dāng)其含量超過(guò)2kPa(15mmHg)時(shí)，對(duì)機(jī)體會(huì)產(chǎn)生毒性作用如頭痛、惡心等，稱(chēng)為高二氧化碳癥，即屬于有害氣體；另一方面是主要生理功能正常活動(dòng)必不可少的要素，即屬于生理氣體，在體內(nèi)含量須保持最佳水平，當(dāng)其含量低于正常水平時(shí)，又會(huì)對(duì)生理功能(特別是腦功能)產(chǎn)生不良作用，嚴(yán)重時(shí)產(chǎn)生如同缺氧

4、的不良反應(yīng)，稱(chēng)為低二氧化碳癥。 研究表明：適當(dāng)增加局部空氣中的氧濃度，控制二氧化碳濃度，改善空氣組分比例，營(yíng)造相對(duì)舒適的艙室空氣環(huán)境，對(duì)于改善各種艙室內(nèi)駕乘人員的生理狀況，提高其作業(yè)能力具有重要意義。因此，本研究課題以密閉艙室為研究對(duì)象，重點(diǎn)探討常壓缺氧環(huán)境下由于呼吸和循環(huán)系統(tǒng)機(jī)能代謝方面代償性反應(yīng)及代償障礙所引起的狗部分生理學(xué)指標(biāo)變化，以及改善艙室微環(huán)境的方法和措施，為提供空氣質(zhì)量?jī)?yōu)良、兼具富氧與通風(fēng)(降低二氧化碳濃度)的艙室

5、微環(huán)境奠定應(yīng)用基礎(chǔ)。本研究的主要結(jié)果與結(jié)論如下： 1.本研究致力于海平面地區(qū)各種與作戰(zhàn)及運(yùn)輸裝備的艙室相類(lèi)似的環(huán)境下，由于缺氧而導(dǎo)致的動(dòng)物生理機(jī)能改變，從此目的出發(fā)建立的常溫常壓缺氧實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ途哂幸韵绿攸c(diǎn)：模擬密閉艙室環(huán)境生物實(shí)驗(yàn)艙密封性、可視性較好；能承受一定空氣壓力；與實(shí)驗(yàn)中所用集氧器和便攜式測(cè)氧儀配合使用操作簡(jiǎn)便、氧濃度容易控制且準(zhǔn)確性與可重復(fù)性較好；動(dòng)物放置其中可較方便地進(jìn)行部分無(wú)創(chuàng)和有創(chuàng)生理指標(biāo)檢測(cè)。 2.在常溫

6、常壓缺氧的模擬密閉艙室環(huán)境生物實(shí)驗(yàn)艙中，隨著氧濃度從21％逐漸下降到14％，狗的血氧飽和度(Sp02)、脈率/心率(PR)、動(dòng)脈血氧分壓(P02)、潮氣末二氧化碳(EtC02)呈持續(xù)降低趨勢(shì)；血壓、動(dòng)脈血二氧化碳分壓(PC02)、總二氧化碳(tC02)、氣道呼吸率/呼吸頻率(AwRR)呈持續(xù)增高趨勢(shì)。值得注意的是，與相關(guān)文獻(xiàn)中所述人在缺氧時(shí)PR加快的反應(yīng)癥狀相反，狗的PR隨氧濃度降低而減慢。而當(dāng)氧濃度從低值恢復(fù)正常時(shí)，上述生理指標(biāo)均有不

7、同程度的改善。由此可見(jiàn)，在常壓缺氧的密閉艙室環(huán)境下進(jìn)行供氧可有效地提高空氣品質(zhì)，對(duì)于改善其中人與動(dòng)物的生理狀況與機(jī)能代謝活動(dòng)具有重要意義。 3.為滿(mǎn)足各種類(lèi)似常溫常壓缺氧的密閉艙室內(nèi)人員對(duì)相對(duì)舒適工作、生活環(huán)境條件的要求，探討改善艙室微環(huán)境的方法和措施，在創(chuàng)造空氣質(zhì)量?jī)?yōu)良、兼具富氧與通風(fēng)的艙室微環(huán)境方面奠定應(yīng)用基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)研制了密閉艙室條件下的微環(huán)境調(diào)控系統(tǒng)，硬件主要以89C51單片機(jī)、氧及二氧化碳濃度傳感變送器為核心，軟件采用匯