![](/BBS/Face/14.gif) |
|
|
两种或两种以上纯净的气体,按一定的比例均匀混合起来的气体叫做混合气体。空气就是一种由氮、氧、二氧化碳等多种气体混合的一种稳定的混合气体。
目前,高压氧治疗开展氧——二氧化碳混合气体的治疗法。潜水加压系统除了空气供气系统、供氧系统外,一般都配设有混合系统。现就混合气体配制的技术作一介绍。
混合气体的配制(简称“配气”)方法有多种,主要有以下4种:
容积配气法:指把需配的某混合气体各组分气体的百分浓度换算成各该气体的容积,在常压下如数将各组分气体注入一容器(如皮囊)内混匀、校准后压缩入气瓶。此法简单、准确,但不适用大量气体的配制。
称量配气法:指把需配的某种混合气体各组分气体的浓度换算成各该气体的重量,用一气瓶在精密天平上如数精确称得各充人气瓶气体重量。此一般只限于小气瓶配制。此法不受温度变化的影响,配得气体浓度精确,常被用于“标准气样”的配制。但操作复杂;要求很高。
流量配气法:指按需配的某混合气体各组分的浓度,调节配气装置中各该气体的定量口径,控制流量比进行连续配气(又称“自动配气”)。连续配气装置主要有流量比调节系统和一个氧浓度配比率接调节系统。此法使用简便,可连续配制使用,但配制的混合气体浓度有一定的误差。
分压配气法:根据道尔顿气体分压定律,把需配的某种混合气体的百分浓度换算成各组分气体的分压值,通过精密的气压表向一气瓶如数充入气压的方法。此法简便易行,比较实用,但受温度、压力变化等因素的影响,其浓度的精确性较上述方法差。
医用加压系统的配气方法大都采用分压配气法。自动配气装置正逐步的推广应用。
-、分压配气法
分压配气法主要包括了计算、操作、气体分析、校正等程序。
(-)计算
此包括了2元混合气(如氦-氧、氮-氧、氖-氧、氧-二氧化碳等)和3元混合气(如氮-氦-氧混合气)的计算。
1.配制2元混合气的计算:在此以氦-氧2元混合气为例,介绍其计算方法。根据其操作方法的不同,计算又分为不规定终压和规定终压两种方法。
(l)不规定终压的计算法就是在瓶内已有氦压的条件下充一定氧压,配成氦-氧混合气,这是常用的方法。在必要时也可在氧瓶内已有氧压(相对很低的压力)条件下,充入一定氦压配成氦-氧混合气体。
向氦瓶内充氧,可根据下列公式计算:
PO2=PHE(CB)/A-C (l)
向氧瓶内充氦,可根据下列公式计算:
PHE=PO2(A-C)/C-B(2)
式中:PO2表示混合气体中氧的分压值
PHE 表示混合气体中氮的分压值
A 表示氧瓶中氧的纯度
B 表示氦瓶中氧的浓度
C 表示混合气中氧的浓度
(各符号所代表的意义,下同)
为了计算的方便,为防止在计算时的差错,我们将二元混合气体之间的关系设立了不同浓度的简易计算常数,现以氦-氧2元混合气为例列表如下(表1)。
表1配制氦氧混合气体的简易计算常数
预配制氧浓度(%) |
计算常数(K) |
预配制氧浓度(%) |
计算常数(K) |
1.0 |
0.0105 |
11.0 |
0.124 |
1.5 |
0.0155 |
11.5 |
0.131 |
2.0 |
0.021 |
12.0 |
0.137 |
2.5 |
0.026 |
12.5 |
0.144 |
3.0 |
0.031 |
13.0 |
0.15 |
3.5 |
0.036 |
13.5 |
0.157 |
4.0 |
0.042 |
14.0 |
0.164 |
4.5 |
0.0475 |
14.5 |
0.171 |
5.0 |
0.053 |
15.0 |
0.178 |
5.5 |
0.058 |
15.5 |
0.185 |
6.0 |
0.064 |
16.0 |
0.192 |
6.5 |
0.07 |
16.5 |
0.199 |
7.0 |
0.075 |
17.0 |
0.205 |
7.5 |
0.081 |
17.5 |
0.213 |
8.0 |
0.087 |
18.0 |
0.220 |
8.5 |
0.093 |
18.5 |
0.228 |
9.0 |
0.099 |
19.0 |
0.235 |
9.5 |
0.105 |
19.5 |
0.244 |
10.0 |
0.11 |
20.0 |
0.250 |
10.5 |
0.118 |
|
|
例如:一瓶氦气,气压为9.0MPa,要配成氧浓度为5.0%的氨一氧混合气,需加入多少压力的氧气?只要从表中查出氧浓度的计算常数(K)0.053,乘上氦气瓶中的气压9.0MPa。即可算出需充人氧气的气压0.48MPa。
(2)规定终压的计算法 向空瓶内先后充入一定量的氦和氧,从而配成规定终压的氦一氧混合气。可根据下列公式计算:
PHE= P(A-C)/A— B (3)
PO2 = P(C-B)/A—B (4)
或 PO2=P-PHE
式中:P:表示混合气体的终压
(其余符号的意义同上)
3)有剩余混合气体的计算法气瓶中剩余混合气体,可分为配相同浓度和不同浓度两类。
仍配相同浓度,并规定终压的混合气体,可根据下列公式计算:
PHE=(P—PX)×HE% (5)
PO2 =(P-PX)×O2% (6)
或 PO2=P-PHE—PX
新配不同浓度,并规定终压的混合气体,可根据下列公式计算。
PHE= P× HEˊ%一 PX × HE% (7)
PO2= P×O2ˊ%-PX×O2% (8)
或 PO2=P-PX-PHE。
式中:PX 表示剩余混合体气压
HE% 表示混合气体中氨的浓度
O2% 表示混合气体中氧的浓度
HE′% 表示需配混合气体中的氨浓度
O2% 表示需配合气体中的氧浓度
(其余符号意义同上)
2.配制3元混气的计算:在此以氮-氦-氧3元混合气为例,介绍其计算方法。分空瓶配气和有剩余混合气两种算法。
(l)空瓶配的计算:向空瓶内先后充入氮、氦、氧,从而配成规定终压的氮-氦-氧混合气体,可根据下列公式计算:
PO 2= ×(C—E)+ (9)
PHE= (10)
PN2=P一PO2一PHE(11)
式中:PN2 表示混合气体中氮的分压值
E 表示氮气瓶中含氧的浓度(%)
F 表示混合气中含氯的浓度(%)
R 表示氦气瓶中含氦的浓度(%)
(其余符号意义同上)
(2)有剩余混合气体的计算:与2元混合气体的计算公式一样,再增加一个氮气分压计算公式即可。
仍配成相同浓度,并规定终压时,可根据公式(5)、(6)和下式计算
PN2=(P—PX)×N2% (12)
新配成不同浓度,并规定终压时,可根据公式(9)、(10)和下式计算
PN2= P×N2′%一 PX × N2% (13)
式中:PN2 表示混合气体中氮的分压值
N2% 表示混合气体中氮的浓度
N2′% 表示需配混合气体中氮的浓度
(其余符号意义同上)
(二)操作:
常用的分压配气操作法有用“气压移注”的单瓶气法和多瓶气法;有用压缩机增压充注的膜压机配气法;在具体的操作中又有中间加氧和最后加氧之分;有2元气、3元气混合法之分。在此就常用的单瓶配气法和多瓶配气法作些介绍。
1.单瓶配气的操作方法:输气瓶(氧、氦、氮气瓶)和受气瓶(混合气瓶)分别与装置的高压紫铜管相连接,配气时,气体经高压紫铜管,四通接头及标准压力表,由输气阀控制向受气瓶的输气。
(l)装置:由下列部件连接而成(见图1)。
①标准压力表1只,精度在0.4级以上,量程为 25.0MPa。
②高压紫铜管两根,两端分别备有与气瓶相接的螺母、垫圈等。
③排气阀1只,工作压力为30.0MPa。
④四通接头,分别把压力表、紫铜管、排气阀连接一体。
图1单瓶配气装置示意图
(2)操作程序:根据受气瓶内原有气体气压高低,可分如下3种方法。
第1种,受气瓶为空瓶时:
①在装置的输气瓶端接氦气瓶,关闭受气瓶阀,打开氦气瓶阀,测气压,同时用检漏液(或肥皂水)检查各处接头,应无漏气,然后关闭氦气瓶,打开排气阀,放出管内气体。
②关排气阀,开受气瓶,测瓶压,是否为零。
③缓慢开氦气瓶,冲少许氦气入空瓶,关氦气瓶,并排气阀,放空受气瓶中气体(首次配混合气的气瓶必须冲 1~2次),然后关排气阀,开氦气瓶,用输气瓶阀控制输气速度,一般在300~500kPa/min(下同),直至所需压力止。
④关闭输气瓶和受气瓶阀,停5~6h,待瓶温、气压稳定后,测受气瓶的气压,若压力下降则再开输气瓶(氦气),缓慢输到该输气压止。
⑤关闭输气瓶阅和受气瓶阀,打开排气阀放出管道内气体,输气瓶端换上氧气瓶;关排气阀,开氧瓶,测其气压,此时氧压必须超过受气瓶气压,才能打开受气瓶阀输氧。输气速度由氧瓶阀控制,直至所需输气压值止。此过程称“后加氧配气法”。
后加氧的氧瓶氧气压必须大于受气瓶原有的气压,才能达到输气目的,输气瓶(氧)压(P)必须P≥2n+PX+0.5Mpa (14)
式中:P 表示输气瓶中需有的气压(MPa)
表示受气瓶中已有的气压(MPa)
表示需向受气瓶输入的气压(MPa)
例如: 配制含氧20.0%的氦一氧混合气,受气瓶已输入纯氦9.6MPa;算向受气瓶内输氧2.4MPa需各多少气压的氧接于输气端?若用13.0MPa氧气要几瓶?
已知:PX=9;6MPa,n=2.4MPa、则代入公式(14)。
PO2≥2n+PX+0.5MPa
≥2 ×2.4+9.6+0.5
≥14.9MPa
因此,在输气喘接气压大于(或等于)14.9MPa的氧气才能向受气瓶输气2.4MPa。用气 压为13.0MPa的氧瓶、应备2瓶。
⑥输入了氦、氧的受气瓶、应取卧姿静置24h,然后进行气体浓度分析。符合要求方可供使用。若有偏差,则应计算。再输入氦或氧校正(见四、校正)。
第2种,受气瓶为满瓶(纯氧)时,则与上述装置相反:
①输气端接l只空的(或气压很低的)氦气瓶。在排气阀关闭状态打开受气瓶(满瓶氦)阀,检查装置应无泄漏。受气瓶氦压超过需气气压,则打开输气端空瓶,使受气瓶气压达需氦气压后,关间稳压,停3~4h,其气压会有升高,则再次降压,直至需要气压止。
②关闭输气瓶阀和受气瓶阔,打开排气阀,卸下输气端氦气瓶,接上氧气瓶。
③关阀然气阀,打开氧气瓶阀,测氧压,氧压大于等于2n+PX+0.5MPa(公式14)。
④打开受气瓶,用氧气瓶阀控制输气速度,直至所需气压止。停3~4h,若气压有下降,仍需用氧补足之。
⑤关闭受气瓶和输气瓶,卸下受气瓶并使其取卧姿静置24h,然后进行气体分析,符合要求者可供使用,否则要校正之。
受气瓶为纯氧,配氦-氧混合气的方法也如此,要求氧压很低,一般不用向氧气瓶充氦法配气。
第3种,受气瓶为剩余混合气时,在确定终压之后,若供输气的氦瓶气压较高,氧瓶气压较低时,可采用“中间加氧配气法”。
①在装置的输气瓶端,先接1氧瓶。
②在装置无泄漏、排气阀关闭状态,开受气瓶阀,测气压,然后关受气瓶阀,开输瓶阀,测氧压。”
③在氧压满足输气气压时,开受气瓶阀,由氧瓶阀控制输气速度,直至所需气压止,关受气瓶和输气瓶阀。停3~4h,气压有下降者,补足之。
④开然气阀,放出管道内气体,卸输气瓶端氧瓶,接上氦瓶。
⑤关排气阀,开鼠瓶问,测氦压,气压满足输气量,开受气瓶阀,也输气瓶控制输气速度,直至所需气压止。停5~6h,若有压降,仍需补足之。
⑥关受气瓶阅和输气瓶阀,卸受气瓶,卧姿静置24h后,分析浓度,符合要求者供使用,不符合要求者,校正之。
有时为争取时间,可用滚动气瓶的方法混合气体,一般需卧姿连续滚动2-3h以上。
采用“中间加氧配气法”的好处是,可充分利用氧压,特别是在充氧气气压低的地区,可以用较低的氧气配制气压较高的混合气,因为氦气气压均较高且充分利用氦气气压。用气压移注法输气,一定要充分使用高压气源,利用低压气源,尽量不用压缩机向受气瓶输气。
2.多瓶配气的操作方法:配气装置由许多高压管道和阀门组合为一个整体,装置的控制阀门用导管分别连接受气瓶(即混合气瓶)组和输气瓶(即氦、氧、氮气瓶)组。当向混合气瓶组输气时,先关闭分隔阀,打开混合气瓶组(或单个)和氧气(或氦、氦气瓶)组瓶阀及装置控制阀,用分隔阂控制流量,由压力表指示向混合气瓶内充人所需的气量。
(1)装置。由标准压力表、高压紫铜管、高压阀及三通接头连接而成,各组成部件的要求与单瓶装置相同(图2)。混合气体取卧姿,纯气瓶组取立姿。多瓶配气装置一般都做成固定的形式,设置相应的瓶数,少则几只,多则十几只,且串成一组。为使用、维修方便,可将其分成若干中组或小组。
图2多瓶配气装置示意图
由于多瓶配气装置~般都装有与加压舱相 通的供气管道,造成来去管道密集而长,阀门接头多而繁,要做到装置在15.0MPa条件下无泄漏是一件很复杂烦重的工作。由于是多瓶,必须对每只气瓶,每只阀门编组编号,无论是混合气瓶,还是氦、氧、氮气瓶,都要标清组、号别,以便操作登记。
(2)操作程序:多瓶配气有气压、浓度相同和不同之别,所以在操作程序上也较单瓶配气繁琐,要随时做好操作登记。在实际工作中,由于瓶多而弄错气压,配错浓度的事故时有发生。下面就此作一介绍。
气压和浓度相同的多瓶配气:是指受气瓶(混合气瓶)组每个瓶需配得混合气终压与氧浓度要求相同。所以,无论是空瓶、满瓶还是有剩余的混合气;其配气操作程序与单瓶配气法基本相同。
①受气瓶(混合气瓶)组为空瓶,开输气氦组瓶,用分隔截止阀控制输气速度,一般先用低压氦瓶向空瓶输气,逐瓶升压;至低压氦气被用完后,再用高压氦向受气瓶输气至所需氦终止。
若受气瓶组为满瓶纯氦( 15.0MPa),开输气瓶空氦(或低压)瓶组、用分隔截止阀控制降压速度,直至所需气压止。也可在受气瓶中换上几只空氦(或低压)瓶,关分隔截止阔,开受气瓶组所有瓶阀,用组内平衡法降低满瓶气压。气瓶阀必须全开,否则每气压高低会有差别。降压或平衡气压后,气瓶的瓶温、气压是不稳定的,需停留 3~4h后检查气压是否与降压(或平衡)后一致,否则还要降之。
若受气瓶组有浓度相同、气压不等的剩余气体,则先在受气瓶组内平衡气压,待气压平衡后也需停3~4h,读出准确的剩余气压数,分析出准确的氧浓度,算出该输出入氦压、氧压。若先输氦气,则开输气端氦组施,用分隔截止阀控制输气速度,直至所需气压止,停3~4h稳定气压,若有下降,需再补足之。
②关闭输氦气瓶,打开输氧瓶组,用分隔截止阀控制输氧速度,直至所需氧压止,停3~4h稳定气压,若有下降需再补足之。
③关闭所有气瓶阀,混合气瓶取卧姿静置24h,逐瓶进行气体分析,若有误差需逐瓶进行校正,直到符合要求为止(方法与单瓶一样)。
气压和氧浓度不相同的多瓶配气,是指受气瓶(混合气瓶)组每瓶的气压和浓度要求不同的配气(无论是空瓶、满瓶还是有剩余混合气的配气)。其操作程序是:首先要确定配气的终压,计算出要向每个气瓶输入的氦压、氧压的数值,再逐瓶输气入受气瓶混合。
3.操作注意事项:
(l)配制混合气体必须严格遵守国家劳动总局1989年颁发的《气瓶安全监察规程》简称“规程”),按照“规程”充装气体,使用、运输、储存气瓶。
(2)配制混合气体需要使用高压氧,因此要十分注意安全。有关禁火、禁烟、禁油、脱脂以及防热、防爆、防碰等要求都与氧气的安全操作规则相同。
(3)配制混合气时,受气瓶和输气瓶的容积最好相等,较为方便。所有气瓶要分组标号,瓶阀上要挂“开”、“关”的状态标牌。
(4)配制氦、氧混合气体时,一般应充入氦气然后再充人氧气。配制氮-氧混合气体时,一般以氧瓶作为输气瓶,氦气作为受气瓶。反之若把大量氦气充人气压较低的氧瓶内,气瓶温度将急剧升高,易引起爆炸等事故。
(5)开或关各种阀门时要缓慢进行,尤其是高压阀,切不可突然开《关),以免强大的气流突然冲击,使有关部件和压力表损坏,甚至发生爆炸。
(6)向受气瓶输气时,速度一定要慢(一般以表压0.3~0.5Mpa/min为宜),输气过快会使受气瓶气压猛升,温度也急剧升高,从而影响配气的准确性。
(7)混合气体配制后,要及时排出管道及压力表内气体,同时气瓶一般需放置24h,待气体冷却、混合后(适当滚动气瓶,可以促进气体混匀)进行分析鉴定。
(8)详细记录混合气体配制情况和分析结果,包括气瓶标号,气体成份,气压、气体组分的浓度,配制日期,校正的情况等等,最后要签上配气员的姓名。对长期存放(超过三个月)的或对其成份有怀疑的混合气瓶,必须重新进行气体分析,鉴定合格后才能使用。
(9)配制混合气的过程思想要集中在计算、输气、混合、取样、分析、校正等每一步骤都要格外谨慎,最好两人合作,一人操作,一人监督,不可粗心大意。
(三)气体分析
对所配制的混合气体在使用前必行气体分析,了解其气体成份是否符合所配制的要求;配气中气体分析,一般是测定混合气中氧浓度,通过氧浓度算出混合气中其它气体的浓度,这样就比较简便易行。实际上气体分析也是配气操作中的一部分。
在配气中,常用的气体分析方式根据原理可分为化学方法和物理方法二大类。化学分析法,其结果稳定、准确,但操作不易掌握,分析时间长,如何氏(Haldane)气体分析仪、改良奥氏(August)气体分析仪等;物理分析法,其操作简便、迅速,但影响因素较多,致使分析结果不稳定,常须用化学分析法来矫准,如红外线分析仪,气相色谱仪等;在配气中常用的有测氧仪、二氧化碳分析仪,用以分析混合气中的氧或二氧化碳浓度,用气相色谱仪分析多元混合气体中各组份的比例。
测氧仪:用它来测定气体中氧气含量。测氧仪目前市场上的类型很多,但其结构原理都是极谱原理。它由传感器和显示仪表组成。测氧仪的传感器通过四芯屏蔽线由7芯密封插头与显示仪表相连接。传感器的结构如图3所未,它是以封闭在玻璃管内并露出玻璃管端面的铂金丝为阴极,以银电极(含99.999%的高纯银)为阳极。玻璃管置于银电极内,外有四氟电极套及厚度为15~20urn的四氟乙烯薄膜。在电极与电极套薄膜之间,盛有浓度为4.0%的氯化钾溶液,在阴极和阳极之间施加上0.65V的极化电压。由于四氟乙烯薄膜紧贴铂金丝,透过薄而扩散过来的氧分子和电极附近的溶液很快达到平衡,这时在电极附近溶液.的氧分压就等于被测试样的氧分压液瓶化电压的作用下。使溶解的氧化分子还原,然后再以阴极为中心形成扩散层,同时产生扩散电流。这种电流与被测气体中的氧分压呈线性关系,在铂金丝电极上产生的。氧电流讯号,经过显示仪表带负反馈的运算放大器放大后,由表头显示出被测气体的氧浓度或氧分压。为了克服由于被测气体温度变化(尤其是经减压后输入测氧仪的气样)而引起的测量误差,氧电极采用了补偿技术。
图3测氧仪传感器(氧也极)结构图
1.压紧螺母2.密封垫圈子3.圆柱销 4 .外套
5. 银电极 6. 紧螺母 7. 极柄8.四芯屏蔽线 9.
热敏电阻 10. 压力补偿孔11.铂金丝12.膜
使用方法
1.校零
(1)仪器未通电时,表示指针应在“零”位。如果不在“零”位,可用螺丝刀调难,否则要影响儿档氧浓度报警定位的精度。。
(2)量程开关调拨到“零”位档,接通电源,此时表头指针会有瞬时拨动,稍等几秒钟,指针停止摆动后,用调“零”开关校准电器“零”位。电器“零”位一般可比机械”零”位高0.1~0.2格,切不可低于机械“零”位,否则要影响测量精度。
2.校标准
将量程开关拨至所需档位,以空气为标准气,调节定标开关使指针在20 .9%范围内。
3.取样
若测量密闭舱室中的氧分压,可直接把氧电极置于待测环境气中,不需要取样。若测量管道中或在舱外监测浓度时,则应有稳压、恒流装置。取样流量应在50~150/h、范围内。流量偏少会使仪器前反应时间增加,流量太大会导致测量误差增加(测量值偏小),因此。取样流量要加以控制。取样用的取样管要尽可能短,这样可加快反应速度。
4.样品气氧浓度的测量
( l)测定氧浓度在10%以上的气体时,约15~20sec即可。
( 2)测量氧浓度在10%以下的气体时,初始通气时间长一些,一般为l~2min。连续通气后,反应时间仍可恢复正常。这是由于取样管壁能附着氧,在遇有氧浓度较低的气样经过时,被吸附的氧重新释放出来,随着气流被冲刷带走,因此则通气时的氧浓度不是实际数值。等这些氧全部被带走后,仪器指示的氧浓度才是实际数值,这点务必注意。
配气中用其它的测试仪器还很多(请参阅其它有关资料),不在此逐一介绍。
(四)校正:
由于操作不当或其它原因,混合气体会出现氧浓度偏高或偏低的情况。当超出了允许误差的范围时,必须予以矫正。氮氦-氧混合气和氦-氧混合气的矫正方法是一样的,即以氦(氮-氦)作为一方,氧作为另一方进行矫正。需求矫正的情况有两种,一种是氧浓度过高,以充氦(或氮)的方法时行矫正;另一种是氧浓度过低,以充氧的方法进行矫正。但首先必须进行计算,根据得数再如数充入气体,再混合,再取样进气体分析,直至符合要求止。
下面介绍氦-氧、氮-氦-氧混合气体校正的计算程序。
1.氦-氧混合气体的校正
充氦校正,可根据下式计算:
PHE=PX(D-C)/C-B (15)
充氧校正,可根据下式计算:
PO2 = PX(C-D)/A-C (16)
式中:PHE 需充入氦-氧混合气瓶中的氦压值(MPa);
PO2 需充人氦-氧混合气瓶中的氧压值(MPa);
D 需要矫正的氧浓度(%)
(其余符号意义同上)
2.氮·氦一氧混合体的校正,在氮。氦一氧混合体中,根据氮浓度与氦浓度的比例关系,即可推导出下列分式。
PHE = (17)
PNZ =N × PHE (18)
式中:N 混合气中氮浓度/氦浓度的比值:
E 氮气中的氧浓度(%)。
(其余符号意义同上)
充氧校正,可根据公式(16)计算向混合气瓶充入经校正计算的氮、氦、氧压数后,仍需放置24h,然后再采样分析。;若有误差,还需校正,直到符合要求才能算配气结束。
二、启动配气装置
配气有一次性配气和连续性配气之分。
一次性配气,即两种或几种相互不起化学反应的气体,按一定的压力比例和容积比例进行一次性混合,使各种气体的含量达到规定的要求,即进行一次性配气过程。因此,配气量与配气速度都受到一定的限制。
连续性配气,又称“流量配气法”,是指几种气体通过连续性配气装置,调节每种气体的流量(或氧浓度),连续不断地配制供给所需混合气、连续性配气的装置,目前主要有氧浓度配比率接调节系统和流量比调节系统两种?我国已进口整套潜水设备其配气装置大都属于氧浓度配比率接调节系统,自动调节程度较高。
国内研制成功的QPG-l型氯氟氧配气装置和氧-二氧化碳自动配气供气装置均采用了流量比调节原理。都属研制试用阶段,都有待进一步改进。
QPG-1型氦氮氧配气、供气装置(简称“配气、供气装置”)由我国自行研制。用它能连续对加压船、潜水钟、密闭循环呼吸装具等进行半自动配气和供气。最大供气深度为200M (2.0MPa)。也可连续配制所需比例混合气体,由膜式压缩机增任局储存在高压气瓶中。它大都与潜水加压系统配套使用。
为适应高压氧治疗这一特殊的需要,近年有人研制成功一种专用的氧—二氧化碳混合气自动配气供气装置,经多年的临床试用效果良好,现介绍如下:
一、组成与工作原理
本装置是一种电子-气动自动控制装置,由气动控制、电子控制和二氧化碳浓度检测3部分组成。图4为装置整机的原理框图。
图4自动配气供气装置原理框留
在正常情况下,由气动控制部分的气动随动控制单元完成自动配气与供气工作。气动随动控制单元的原理框图见图5。病人吸气时氧气经流量检测与自动混合器;由其发出的氧流量信号q去控制伺服阔的开度,使二氧化碳流量自动跟随氧流量变化,两者比值保持恒定,其比值可由节流元件调整,从而可接治疗需要配置相应二氧化碳浓度的氧-二氧化碳混合气。氧和二氧化碳在流量检测与自动混合器中迅速混合,得到均匀的混合气,直接供患者呼吸。气动控制的越限保护单元是一只溢流阀,当伺服间因故障而导致二氧化碳流量超过正常值时,由它排出多余的二氧化碳,使配气装置仍能正常工作。
图5气动随动控制单元框图
二氧化碳测定仪用于连续监测混合气中的二氧化碳浓度,并将其转换成电信号输入到电子控制部分。电子控制电路原理框图见图6。电子控制部分是一种安全与报警装置。正常工况下电磁间处于开启状态,蜂鸣器不发声。如气动随动控制单元与越限保护单元同时失效导致二氧化碳浓度升到基准A时,比较器A输出信号控制电磁间关闭,切断二氧化碳供气通道,避免二氧化碳浓度继续上升,从而起到安全保护作用。如此时电磁阁也失效,二氧化碳浓度继续上升到基准B时,比较器发出音响报警信号,提示操作人员迅速关闭二氧化碳气源间,使二氧化碳浓度迅速下降。基准A和E根据生理学要求合理选定,从而可严格防止患者发生二氧化碳中毒。
图6电子控制电器原理框图
二、主要技术性能
1.输入气体:氧和二氧化碳。
2.气源压力:1.5~15.0MPa。
3。混合气供气压力:0.40~0.65MPa。
4.连续供气流量: 接配套高压氧舱设计。
5.混合气体成分(含纯氧):
氧 95%~100%连续可调;
二氧化碳:0%~5.0%连续可调。
6.报警与安全保护:
(1)保护:当混合气二氧化碳浓度达到基准A时自动切断二氧化碳供气管路;
(2)报警:当混合气二氧化碳浓度达到基准B时,发出音响报警信号。基准AB可按需要设定。
7.二氧化碳浓度检测:量程为0%~5.0%,测量基本误差为≤士0.2%。
8.电源: 220V交流,50Hz,3A。
9.环境条件:温度5~40℃,相对湿度≤85%。
三、BY-l型二氧化碳测定仪
在配置氧一二氧化碳混合气,进行混合气氧治疗时必须测定混合气中的二氧化碳浓度,以免因配气不当二氧化碳浓度过高而发生二氧化碳中毒,甚至危及人体生命安全。在混合气配气装置中更需要连续监测混合气中的二氧化碳浓度。测定气体中二氧化碳浓度的仪器,常见的有红外气体分析仪、气相色谱仪和热导式二氧化碳测定仪等。前两种仪器测定精度较高,稳定性好,但价格昂贵。、在配气装置中采用,将导致装置成本剧增,整机性能价格比显著降低。不利于推广应用。热导式二氧化碳测定仪,精度稍低些,但价格要比前两种低得多。在混合氧治疗中,对混合气中二氧化碳浓度配气精度要求并不高,在采取一定技术措施后,热导式仪表基本上可以满足使用要求。下面简要介绍一种新研制的HY-1型二氧化碳测定仪。
(一)、主要技术及性能
1.测量范围:0~5%,0~10%
2.精度:绝对误差≤士0.2%
3.响应时间:采用流量250ml/min时,T90<10s
4.预热时间:5min
(二)仪器结构及原理。
二氧化碳测定仪的传感器系热导地。混合气体的热导率随待测组分的含量不同而变化。
本仪器利用镀金钨丝作为敏感元件组成的热导池间接测量混合气体热导率的变化。热导他是一种非选择性检测器,但在特定条件下可用作专用检测器。本仪器采用化学吸收二氧化碳的
方法,用示差操作达到这个目标。如图。7所示,在测量池(R1、R3)和参比池(R2、R4)之间安放带有测定阀的二氧化碳吸收管,当测定闷在虚线位置(即标零位)时,由于测量池和参比池内气体成份一致,惠斯登电桥上的信号便是零点信号。在测定二氧化碳成份时,测定阀在测量位置,此时二氧化碳吸收剂吸收了被分析气体中的二氧化碳,电桥就产生不平衡信号。在0~10%二氧化碳浓度的检测范围内,信号大小与二氧化碳浓度成正比。
图7 HY-l型二氧化碳测定仪测量原理图
仪器电路由恒流源、双电源、电流放大器和电压放大器等组成。它们均选用了集成电路元器件,具有功耗小、灵敏度高和稳定性好等优点,从而保证了仪器测量精度要求。
(三)使用方法与注意事项
1.使用前的准备
图7中所示的干燥任和二氧化碳吸收管安装在仪器后面板上。初次使用时应将两管卸下,在干燥管内装填颗粒状元水氯化钙(或无水过氨酸镁)。在二氧化碳吸收管内装入特种高效二氧化碳吸收剂。由于二氧化碳吸收剂吸收二氧化碳后会放出水气,为了消除水分对测量的影响,二氧化碳吸收剂的上部也应放一些干燥剂;干燥剂放入的数量应占整个二氧化碳吸收管高度的1/6~l/4。安装二氧化碳吸收管时,上下端不要搞错。装有干燥剂的一端接仪背面二氧化碳吸收管的上部接头,装二氧化碳吸收剂的,一端与下部接头连接,如图7所示。为防止采样气体流过时把试剂尘冲出,在干燥管和二氧化碳吸管的两端用暗组塞住,然后再安装到仪器上。以后使用过程中应经常观察南省中试剂使用情况,发现试剂失效,应立即调换,以免影响测量精度。。
2.使用时的操作
(1)开启电源开关,通电预热5~10min。
(2)接通采样气路,引入采样气体,调节采样流量计针阀,使采样流量为0.3土0.1L/min。
(3)将测定阀转到标零位置,读数稳定时应为零,如不为零,则调节仪器面板上的调零旋钮,把读数调到零点处。本仪器商零电位器带有锁紧装置,调整前先把锁紧装置松开(反时针旋到上方),调整后再锁紧(顺时针旋到右侧)。
(4)将测定阀转到测量位置,即进入正式测量状态。此时可连续测定混合气体中的二氧化碳的浓度。
(5)使用结束后,关闭仪器电源开关。
3.仪器定标
为保证测量精度,仪器应定期校准(定标)。通常每周或两周校准一次。定标时需要使用标准气。在氧一二氧化碳混合气8动配气供气装置中通常采用氧一二氧化碳混合气作为标准气,标准气中的H氧化碳浓度可取5%。
定标步骤与测量步骤相同,先将标准气与仪器接通,调节采样流量为0.3min,把测定阀转到标零位置,待读数稳定后先调零,然后据测定阀再转到测量位置,调节标定旅钮,直至仪器显示值与标准气中二氧化碳浓度相同。为使标定结果更准确,把调零与测量(定标)反复进行2~3次。应注意,在仪器调零或定标时,需待仪器读数稳定后再调。
4.其他注意事项
(1)首次使用仪器时,应检查印刷线路板在搬运过程金是凝松动、脱落。
(2)为了防止干燥管和二氧化碳吸收管内试剂受潮,当仪器停止使用时,把测定阀转到标零处,共关断采样通路,使干燥管和吸收管封闭起来。
(3)采样流量变化对仪器读数有影响。而干燥管和二氧化碳吸收管受潮后可能会引起气路不通畅,导致流量降低,影响测量精度。因此,在使用中应注意观察流量计读数,并及时更换干燥剂和二氧化碳吸收剂。
|