混合气体及其在飞机机舱失压或当人体换气过度时对人体进行紧急供氧的应用和相关方法技术

本发明专利技术涉及用于在飞机遇到紧急情况时保障人们供氧呼吸的混合气体。根据不同的密度高度，其包括在飞行高度15,000英尺加入7±5％的CO2，一直递增，直到在飞行高度30,000英尺加入17±5％的CO2，以改善人体内氧气的生物利用度。通过将其加入纯O2，或者将其加入含N2和含O2的混合气体来制备该混合气体。此外，本发明专利技术还涉及保障紧急情况下的人们或一般情形下换气过度的人们供氧呼吸的方法，其特点是，通过戴上罩住口鼻的面罩持续供给上述混合气体。最后，本发明专利技术还涉及该混合气体的使用，以保障紧急情况下活动自由受限的人们的供氧呼吸。由此可以减少飞机按规定所需携带的氧气量，而且可以实现飞越高山地区的航线。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】混合气体及其在飞机机舱失压或当人体换气过度时对人体进行紧急供氧的应用和相关方法
本专利技术涉及一种混合气体产品，以及这种混合气体在较高密度高度对人体进行紧急供氧时的使用。此外，本专利技术还涉及一种人体使用该混合气体进行供氧呼吸的方法。具体地，本专利技术涉及在飞机机舱失压情况下，使用一种特定的混合气体作为给人体供氧呼吸的产品，以保证机上人员获得足够氧浓度，以及在自主呼吸不够或丧失时或者在过度换气时提供支持。
技术介绍
由于年龄、环境和疾病的不同，人体需要不同的典型氧饱和度值。该值表示血液中负责运载氧的血红蛋白所占比例，也就是说可以以此看出呼吸能力以及身体中氧输送的效率。周边环境的氧气分压过低(如海拔超过10,000英尺或3048米)和/或有健康问题，则会引起身体供氧不足。由于所造成的原因不同，因而处理措施也会不同。原则上应区分辅助性供氧呼吸和被控制(强制性)的供氧呼吸。辅助性供氧呼吸时，由于自主呼吸不足，呼吸机单纯只是起支持作用，病人自行呼吸和调节呼吸频率。与此相反，被控制的供氧呼吸时，呼吸机完全取代了身体自身的呼吸功能。根据不同需求，人工方式输送的空气中氧气浓度占混合气体的比例在正常浓度21％至100％之间可调。吸入的氧气比例由FiO2(吸入氧浓度百分比)来表示。已知的是，当长时间供给的FiO2超过0.5(相对于呼吸的空气中含50％氧气)，会对人体产生伤害。因为氧气是很强的氧化物质，它不仅能对血红蛋白进行氧化，也能对血液中所含其它物质进行氧化。但是人体中的酶能让这种氧化过程具有可逆性。另一方面，如果人体在一定期限内只被供入氧气，由于血红蛋白和其它蛋白质的氧化作用，所谓的高血红蛋白还原酶可能无法修复这种伤害。游离出来的氧自由基在人体自身的抗氧化体系耗尽之后就会导致中央神经系统、肺部和眼睛出现氧中毒症状。但是当病人遇到生命危险时，即使只是短时的，也会为其供给纯氧，也即FiO2为1。在预充氧、也就是预防性增加肺的氧气储存时，例如在进行麻醉之前，也会让病人吸入百分百的氧气，以便将所呼吸的空气中所含的氮全部从呼吸道洗尽。同样，在机舱失压时也会对机组人员和乘客输送纯氧以供呼吸。主导性的观点认为，这时应该尽快给可能已经缺氧的机体组织输送大量氧气。而忽略了可能产生的副作用，或者认为这时必须忍受副作用。但是供氧呼吸时的风险不能仅仅归咎于氧气的特性，(动脉)血中的CO2浓度也是一个很重要的因素。呼吸的调节主要是通过化学感受器和化学传感器进行，它们对CO2分压非常敏感(对氧气敏感的感受器或其它感受器这里只起次要作用)。因此血液中的CO2是调节呼吸的一种植物神经性刺激。血液中CO2含量超过一个特定阈值，身体就会启动呼吸刺激。反之，在过度换气时，会引起血液中CO2分压降低(低碳酸血症)，呼吸就会反射性地受到限制。为了抑制呼吸原动力，没经验的潜水者经常未加考虑地过度换气，以便呼出CO2并希望更长时间地呆在水下。这可能带来很大风险，甚至造成昏迷以及可能的溺毙(所谓的浅水黑视)。身体所需的二氧化碳减少可能引发不适甚至危及生命的症状，这在[0025]段中还会逐一描述。过度换气所造成的CO2含量降低在行动较不自由时会更加强烈，因为这时肌肉产生较少的人体所需的二氧化碳。缺失二氧化碳的症状会很快并且很剧烈地出现。尤其在飞机机舱失压时，这个问题尤为凸显，因为乘客的活动肯定是受限的。在这种情况下对人们供氧呼吸时，对二氧化碳分压必须要做一个检测，如通过测量呼气末二氧化碳分压来进行检测。飞机机舱的压力降到一个危险压力值以下时，座椅上方格层就会打开，固定在机舱顶的氧气面罩会自动脱落至机上人员的脸部之前。纯氧通过输送管输入面罩，并通过呼吸动作进入人们的口鼻。对乘客的供氧来源可以是利用化学反应的氧气发生器，或者是使用压力罐携带氧气，而驾驶舱里的飞行员则是通过一个单独的高压氧气系统来供氧。飞机上的氧气储备的多少，取决于其认证和其使用目的以及所要飞的航线。这时要考虑飞机是否大多飞经陆地和海洋，或是要飞越很长一段高原地带或是高山区域。机舱失压时留给人们采取有效行动的时间段被称作“有效意识时间”(TUC)或者“有效执行时间”(EPT)。在这之后，机体组织或各器官就会出现明显供氧不足，从而身体处于缺氧状态。在大脑氧浓度低于一定值之后，人们就会失去行为能力，并随之失去意识。TUC按飞行高度变化(术语飞行高度是指大气中的等压面，表示为几百英尺的飞行高度)，且随着飞行高度的增加而减少。下面的表格给出了不同飞行高度层的TUC。飞行高度TUC高度(米)高度(英尺)FL150≥30分钟4,57215,000FL18020-30分钟5,48618,000FL2205-10分钟6,70522,000FL2503-6分钟7,62025,000FL2802.5-3分钟8,53428,000FL3001-3分钟9,14430,000FL35030-60秒10,66835,000FL40015-20秒12,19240,000FL4309-15秒13,10643,000≥FL5006-9秒15,24050,000压力降低的速度同样会影响TUC。气压下降得越快，TUC就越小。因此在面临身体迅速供氧不足时，能否尽快供氧就是生死攸关的，故而在民航航线上方飞行的空军飞行员在整个飞行过程中都随时戴着氧气面罩。对于民航飞行来说则没有这样的必要，因为民航客机的巡航高度较低，也即在FL250到FL450的飞行高度层，相当于25,000英尺到40,000英尺。出于商业上的考虑，最理想的航线是在两个航空港之间的最短的路线。现今，现代化客机的航程已经可以实现洲际之间的直飞，而在几年前，同样目的地之间还必须通过经停来实现。但是出于安全技术原因，并非所有路线都开放了直飞。例如飞越印度和西藏之间的喜马拉雅、或是中亚的兴都库什山和南美的安迪斯山脉这些高山地区，只能是有限的和在一定前提下进行。关键要区分两种紧急情形：一是发动机失效，二是机舱失压。第一种情形下，由于一个或多个发动机失效导致失去推力的危险，这就迫使飞机降低飞行高度，因为飞机的推力减小后无法保持其巡航高度。通过逃逸路线可以进行补救，在它引导下飞机可飘降至最近位置的跑道。ICAO(国际民用航空组织)、EASA(欧洲航空安全局)、JAA(联合航空局)以及FAA(美国联邦航空管理局)把这些逃逸路线的标准规定为，当发动机失效而采取飘降策略时，或在OEI(一台发动机不工作)时的实用升限，在飞行的一个特定的水平带宽之内必须要有离地至少2,000英尺的垂直距离，以及飞行高度达到平均值时，离地垂直距离要有1,000英尺，而山区则要求离地垂直距离为2,000英尺。关于上述离障碍物高度极限的宽度，则不同部门的有不同规定。如果仅是发动机故障导致紧急迫降，通过这种竭尽脑汁设计的逃逸路线系统可以实现任意的偏差极小的直飞。但是第二种可能出现的紧急情况，即机舱压力突降，才是对紧急路线限制性很大的一个问题。除了上述条件之外，这里时间因素要比发动机失效时有限得多。原则上可能的逃逸路线的数量减少，因为很多这种路线上，无法在足够小的时间段内达到必要的高度差。ICAO规定了机舱失压时的标准程序，规定飞行员在戴上自己的氧气面罩呼吸之后，要尽快降低飞行高度，将飞机飞到一个人们不需要额外的氧气供给就本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在飞机遇到紧急情况时或一般情形下过度换气时能保障人们供氧呼吸的混合气体，其特征是，根据不同密度高度的不同压力，其在飞行高度15,000英尺时含有7±5％的CO2，一直递增直到，且在飞行高度30,000英尺时含有17±5％的CO2，其作用犹如

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.12.24 CH 02028/141.一种在飞机遇到紧急情况时或一般情形下过度换气时能保障人们供氧呼吸的混合气体，其特征是，根据不同密度高度的不同压力，其在飞行高度15,000英尺时含有7±5％的CO2，一直递增直到，且在飞行高度30,000英尺时含有17±5％的CO2，其作用犹如生物增强剂，可以通过将其加入纯O2，或者将其加入含N2和含O2的混合气体中供人呼吸，以改善人体内氧气的生物利用度。2.根据权利要求1所述的混合气体，其特征是，根据不同密度高度的不同压力，其在飞行高度15,000英尺时含有7±5％的CO2，线性递增，直到在飞行高度30,000英尺时含有17±5％的CO2。3.保障对紧急情况下活动自由受限的人们或对一般情形下过度换气的人们供氧呼吸的方法，其特征是，提供放置于口鼻处的面罩，在人们戴上面罩后会有如权利要求1或2所述的混合气体不断被输送至面罩供其使用。4.根据权利要求3的方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：马克·斯图德，
申请(专利权)人：难点股份有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH