急进高原汽车司乘人员持续氧疗装置及其使用管理

管亚东 印中鹏 郑海宁 东部战区总医院高压氧科 （江苏 南京 210002）

内容提要：目的：建立预防急进高原汽车司乘人员急性高原反应（Acute Mountain Sickness，AMS）的技术方法。方法：设计车载持续氧疗装置的组成部件及其技术参数，建立使用管理方法。结果：使用该持续氧疗装置自驾急进高原，数次安全穿越多条青藏高原国道，司乘人员未发生AMS。结论：急进高原司乘人员使用车载持续氧疗装置并适当管理，能有效预防AMS，提高高原旅行司乘人员和驾驶车辆安全，可广泛应用各种场景的汽车驾乘人员急进高原。

青藏高原拥有世界海拔最高的公路运输线，沿途有世界最美丽的高原雪域风光，平均海拔高度约4500m。青藏高原公路运输线每年有大量公路物流、观光旅行、执行抗击灾害和军事任务等人员驾乘汽车急进高原地区。绝大多数来自平原地区、未经高原习服的人员急进海拔3000m以上高原，会发生不同程度的急性高原病（Acute Mountain Sickness，AMS），表现为头痛、乏力、头晕、恶心、失眠、食欲减退、呼吸困难等，少数人员发生高原肺水肿、高原脑水肿，严重者可危及生命[1]。段小宴等[2]报告驾驶人员急进高原后注意力、动作协调性、反应速度均下降。因此，急进高原司乘人员除发生AMS外，发生次生交通事故的风险也显著增大[3]。急进高原汽车司乘人员AMS的诸多防治措施中，最可靠、有效的防治措施是持续氧疗，宋兰庭等[4]报告了高原车辆驾驶员医用车载变压吸附（Pressure Swing Adsorption，PSA）制氧系统，解决了高原车辆驾驶员氧疗装备小型化的难题，但未给出PSA使用管理方法。司乘人员急进高海拔地区且长时间汽车旅行，持续氧疗管理才是克服司乘人员AMS、减少AMS次生交通事故的关键。笔者多次自驾家用汽车高原急进穿越滇藏、川藏、青藏、新藏线公路进出青藏高原，摸索出家用汽车司乘人员高原急进持续氧疗装置设计及管理方法，介绍如下。

1.1 持续氧疗装置组成

车载持续氧疗装置有车载点烟器电源（DC12V）、移动电源（AC220V）、车载PSA制氧机（高原专用）、应急氧舱瓶、吸氧终端等部件组成，组成结构见图1。行车期间PSA制氧机持续供氧为主，制氧机供氧故障时（含AC220V电源故障），临时启用应急氧气瓶供氧，确保行车期间持续氧疗不中断。配套2件氧疗终端，满足司乘2人行车期间持续氧疗需要。

图1.持续氧疗装置结构示意图

1.2 适用高原PSA制氧机

PSA制氧原理：以AC220V电源为动力，空气为原料，采用优质分子筛，在常温下通过变压吸附分离法（PSA法），制取高纯度氧气。主要技术指标：额定电源：AC220V/50Hz。额定输入功率：135W。氧气输出：制氧流量为1L/min，氧体积分数为（90+3）%；
制氧流量为1.5～3L/min，氧体积分数为70%～40%。海拔高度影响：＞1828m制氧效率下降超过10%。噪音：整机46dB；
净重6.5kg。外形尺寸：31.7cm×19cm×37.2cm；
工作制：连续运行；
正常工作环境：环境温度：10～40°C；
相对湿度：30%～75%。制氧机为感性负载电器，高海拔公路旅行车辆颠簸，制氧机工作环境较居室内使用恶劣，易出现电感性负载。家用汽车使用PSA制氧机，须用1000W户外移动电源作为中继AC220V电力供给，以提高AC220V电力可靠性；
货车、大中型客车车载DC24V电源可直接逆变成AC220V/50Hz供PSA制氧机使用，也可使用户外移动电源作为中继AC220V电力供给。

1.3 户外移动电源

1000W户外移动电源，是家用汽车PSA制氧机AC220V电力唯一来源，使用过程中液晶屏数码显示储电量（百分比）、充电功率、输出功率（PSA制氧机）。储电容量：1002Wh（3.6V，278400mAh）；
AC输出：220V/50Hz/1000W；
尺寸：33.3cm×23.3cm×28.3cm；
净重：10kg；
移动电源充电：DC12～30V/8.33A/200W（MAX）。家用汽车点烟器输入充电DC12V/68～72W；
货车、中大型客车点烟器输入充电DC24V/136～144W；
市售电或车载逆变器输入充电AC220V/144～148W。配套2套100W太阳能板，野外车辆故障时可实施应急充电。

1.4 10L应急氧气瓶

气瓶试验压力22.5MPa；
工作压力15MPa，容积10L；
产品标准：GB/T 5099.3。常规充填医用氧气达12.5MPa，应急氧气瓶作为PSA制氧机故障时的备用氧疗气源。

1.5 氧疗终端组件

浮标式氧气吸入器1件；
Y型氧气三通管接头1件，规格见图2；
透明塑料气管1根，内径（ID）=8mm（也可用吸痰延长管）；
氧疗鼻导管2件，组件可靠连接形成的吸氧终端，满足2名司乘人员氧疗需要。

图2.Y型氧气三通接头

1.6 车载电源、逆变器

家用汽车点烟器电源输出DC12V/10A/120W，货车、中大型客车点烟器电源输出DC24V/10～20A/240～480W，均不满足PSA制氧机AC220V电力需要。行车期间，点烟器是户外移动电源的充电电源，发挥提升户外电源续航能力的作用。户外移动电源既满足PSA制氧机的AC220V电力需要，又避免了汽车熄火期间的电力供给中断。

货车、中大型客车点烟器电源输出DC24V/10～20A/240～480W，输出功率大于PSA制氧机的额定输入功率（135W），借助车载逆变器可为PSA制氧机提供AC220V电力。逆变器输出电压/频率：AC220～240V/50Hz；
输出功率：400W。货车、中大型客车使用逆变器提供制氧机AC220V电力的不足之处，汽车发动机宜持续处于启动状态才能实现持续氧疗。

2.1 行车期间制氧机持续工作管理

高原适用PSA制氧机在AC220V动力电源持续供给的条件下，具有持续工作的能力。家用汽车旅行途中，为保证制氧机获得持续AC220V供电，避免汽车熄火导致的电源中断，须设置1000W移动电源作为PSA制氧机的直接动力电源，汽车点烟器电源是充电补偿电源。推荐制氧流量为1.5L/min，氧体积分数为70%，司乘人均获得0.75L/min。

2.2 行车期间移动电源使用管理

户外移动电源数码显示数据是移动电源使用管理的主要依据，行车期间须定期察看数显数据（见图3）并评估移动电源使用状态。实际使用过程中，移动电源储电量低于42%后即频繁发生PSA制氧机断电停止工作，发生原因为：①车载制氧机为感性电器，崎岖道路车辆颠簸可导致制氧机工作环境恶劣，制氧机频繁过载运行；
②移动电源有感性电器过载保护性断电功能，储电量低于42%后应对制氧机过载能力下降，频繁断电保护。移动电源数显制氧机输出功率为108～123W，满电状态1000W移动电源储电量维持42%以上持续时间＜4h。行车期间点烟器持续移动电源充电，可增加移动电源的续航能力。家用汽车DC12V充电功率为70W/h，满电状态1000W移动电源储电量维持42%以上的理论持续时间约11h；
货车、大中型客车DC24V充电功率为140W/h，已大于制氧机额定输入功率，移动电源充电输入大于输出，续航能力无限制。

图3.移动电源数显储电量、充电功率、输出功率

2.3 应急氧气源管理

10L应急氧气瓶，填充氧气压力为12.5.MPa。在海拔＞3000m地区（大气压强＜67.24kPa），可释放1859L氧气，按1.5L/min流量计算，理论上可满足20.6h的氧疗需求。应急氧气源在制氧机故障或移动电源电量下降导致过载保护性断电的情况下启用。须特别注意的是：调节氧气瓶吸氧器的供氧流量时，流量浮标柱应处于垂直位置。

2.4 移动电源、应急氧气瓶车内固定

制氧机宜安置于驾驶员座椅后方地板，下方放置减震垫并用25mm宽度压扣捆绑带固定，保持制氧机运行所需的机身稳定状态，同时减少异响及避免制氧机电流过载导致移动电源保护性断电。移动电源及应急氧气瓶用后排座椅安全带及25mm宽度压扣捆绑带妥善固定，防止车辆紧急制动时物品飞抛导致次生伤害。

2.5 停车休息期间氧疗及移动电源管理

为保证高海拔地区停车宿营睡眠质量，酒店休息时使用客房AC220V电源制氧机供电并保持2人氧疗。家用汽车旅行，必须使用客房AC220V电源给移动电源充电＞4h，确保次日满电状态出行并维持约11h行车期间的制氧机电力需要。

2019年4月～2021年10月，笔者使用该持续氧疗装置，2名司乘人员自驾家用汽车完成川藏318国道进青藏109国道出、219国道丙察察段进219国道藏新段出、214国道丽江进西宁出高原旅行，采取急性高原方式，穿越青藏高原时间6～12d。海拔≥3000m（大气压强＜67.24kPa）司乘人员启用制氧机持续氧疗防治高原反应，制氧机输出流量1.5L/min，氧疗氧体积分数为70%，制氧机功率105～125W，海拔4000m持续氧疗期间SaO2＞90%以上；
海拔5000m持续氧疗期间SaO2可达84%。移动电源提供制氧机AC220V动力电源，汽车点烟器提供DC12V（MAX10A）持续充电，充电功率70～73W，移动电源净功率消耗50～55W/h，移动电源电量＜42%时出现了感性电器过载保护断电（道路崎岖地区）、道路平顺地区35%电量出现过载保护性断电，立即暂停制氧机氧疗，改用10L应急氧气瓶氧疗，供氧流量1.5L/min，移动电量恢复至55%恢复制氧机持续氧疗。海拔超过3200m地区夜间酒店宿营期间，使用客房AC220V供电制氧机持续氧疗，未发生头晕、头痛、乏力、恶心、失眠、食欲减退、呼吸困难等高原反应，顺利完成3次穿越青藏高原自驾旅行。

随着青藏地区经济建设、国防建设的需要及人民生活水平的提高，经青藏高原高海拔地区公路急进高原的司乘人员日益增多，AMS及AMS次生高原交通事故引起的人身意外事故居高不下。青藏高原高速公路网已初具规模，驾乘人员高原急进的速度较前更快，对汽车驾驶员在高海拔地区高速公路安全驾驶所必须的注意力、动作协调性、反应速度提出了更高的要求，研究高效可靠的预防AMS技术方法，对提高高原汽车旅行人员人身安全、减少次生交通事故具有现实意义。

目前，阶段预习服锻炼是预防AMS最常用、最有效的措施，但不适合需急进高原的人群[6]。低压低氧预适应方法无普及性，运动预防不适合执行紧急任务急进高原人员，药物预防及营养预防方法起效慢、可靠性不高，对提高急进高原的汽车驾驶员的注意力、动作协调性、反应速度帮助作用有限[7-10]。车载PSA制氧机持续氧疗是解决急进高原司乘人员高原缺氧最直接、有效、经济的措施，既可行车期间持续氧疗克服AMS，又可宿营期间持续氧疗改善睡眠质量，利于司乘人员的身心恢复和提高车辆驾驶安全。目前，已有研究者提出具有机动性的车载高压氧舱、高原增压增氧车等概念，主要用于高海拔地区野外营地抢救急性AMS（含高原脑水肿、高原肺水肿）或存在缺血、缺氧病理、生理机制的临床危重症，但不适合急性高原持续处于机动中的人群使用[11,12]。本研究中所设计持续氧疗装置供氧持续，管理方法易行，能满足各型车辆司乘人员急进高原防止AMS的氧疗需求，对沿公路急进高原的物流、自驾旅行、执行救灾或军事任务的司乘人员，可发挥克服AMS、提高交通安全、提高急进高原速度的作用，因此，具有一定经济、旅游和军事运用价值。不足之处，该装置中高原专用PSA制氧机因便携轻量化设计，牺牲了制氧机功率，导致制氧输出量仅满足汽车司乘2人使用。

高原PSA制氧机具备持续工作的性能，电源管理是持续氧疗的关键环节，应急氧气瓶是持续氧疗的重要补充。须特别指出的是：家用汽车点烟器电源输出DC12V/10A/120W，保险丝为15A，不宜逆变AC220V后直接为供制氧机提供电力，以免保险丝过载熔断或点烟器过载烧坏而导致制氧机电力中断。

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