防護裝備新銳

呼吸道防護裝備，從防護原理上來說分為過濾式和隔絕式2大類。

本刊以前介紹的是以炭-紙（活性炭-過濾紙）為基礎的過濾式呼吸道防護裝備。下面將介紹隔絕式呼吸道防護裝置。

隔絕式呼吸道防護裝備主要用于高濃度、高有毒性氣體環境中，由于體積大、質量大，又可稱為重型防護裝備。目前，這類裝備在軍、警用領域日益受到重視。在2002年4月美國國防部給國會的年度報告和著名的英國《簡氏核生化防護裝備年鑒》（2000-2001年）中都對其進行了介紹。美國9·11之后處理炭疽病毒和韓日世界杯所用的防護裝備就是這類重型防護裝備。

▲在使用中的比奧帕克240型正壓氧氣呼吸器

美國比奧馬林公司是美國諾伊特羅尼克公司的３個子公司之一，于1960年在美國賓夕法尼亞州成立，現位于美國費城，主要生產比奧帕克（Biopak）系列自給式閉路呼吸器。

該公司初期受美國太空署雇傭開發登月計劃中的呼吸器，登月計劃完成后，公司將其應用于氧氣呼吸器的設計生產中。第１臺被認可的是比奧帕克30型正壓氧氣呼吸器，可使用30分鐘；1970年，研制了比奧帕克60型1小時正壓氧氣呼吸器（圖1）；1978年受加拿大礦山救護隊的委托，開始研制4小時的正壓氧氣呼吸器，經過6年時間完成了比奧帕克240型正壓氧氣呼吸器的開發工作（圖2）。

何謂正壓式氧氣呼吸器

正壓式氧氣呼吸器屬于隔絕式呼吸器的范疇，是一種自給式閉路呼吸器。那么，什么是正壓式？什么是自給式？閉路又是什么意思呢？所謂正壓式，是指在呼吸過程中，面罩內壓力始終比外界環境壓力稍高。而不帶送風裝置的普通過濾式防毒面具在吸氣時面罩內壓力比外界環境壓力稍低，屬負壓型。正壓式氧氣呼吸器在呼吸的整個循環過程中，面罩內始終處于正壓狀態，因而即使面罩有輕微泄漏，也只能是面罩內的氣體向外泄漏，而不是外界的染毒氣體向面罩內滲入，具有比負壓式氧氣呼吸器高得多的安全性。所謂自給式，又稱攜氣式，是指人員呼吸所用的潔凈氣體（氧氣）由呼吸器本身提供，而與外界染毒環境無關，因而自給式呼吸器可在有毒有害氣體成份復雜不明、濃度較高和缺氧的環境里使用。閉路是與開路相對而言，是指人員呼出的氣體不排入周圍大氣環境中，而是經濾除二氧化碳、補充氧氣后在呼吸器內循環，以連續地進行吸氣、呼氣循環，整個呼吸過程與外界大氣完全隔絕。

因此，根據防護原理，正壓式氧氣呼吸器可用于防護已知或未知毒劑（有害物質），適用于毒劑（有害氣體）體積濃度大于1%的高濃度高危險環境、含有大量CO氣體及缺氧（O2濃度低于17%）環境，對各種毒劑和有害物質具備“全譜防護”的能力，是一種軍民兼用的呼吸道防護裝具。下面，我們來了解比奧帕克240型4小時呼吸器的結構組成和工作原理。

結構組成

比奧帕克240型正壓式氧氣呼吸器由大眼窗或全臉式面罩、供氣系統、報警系統和背具4部分組成，具體包括以下主要部件。

氧氣瓶

氧氣瓶材料為鋁合金內膽纏繞碳纖維。在20MPa壓力下氧氣瓶內裝有596L100%醫用級氧氣。

減壓器

氧氣瓶中的高壓氧通過減壓器降低到1.8MPa。

手動補給閥

僅限在緊急情況下使用。當呼吸器系統出現故障或使用者得不到足夠的呼吸氣體時，手動操作該閥，可使氧氣直接進入呼吸艙內。

圖１ 比奧帕克60型正壓氧氣呼吸器

圖２ 比奧帕克240型正壓氧氣呼吸器

報警器

當氧氣瓶內氧氣存量只剩下額定貯氣量的25%（5±1MPa）時，報警器以92dB的聲強鳴響45～60s，提醒使用者還剩約1小時的氧氣可供使用。

呼吸艙

是核心部件，為呼吸氣體提供了一個貯氣室，包括流量限制閥、膜片、自動補給閥、排氣閥和清凈罐。

流量限制閥使氧氣以1.7L/min（是人們在靜止狀態所需氧氣的4～6倍）的恒定流量流入呼吸艙（這一恒定流量是指用來補充人體消耗掉的氧氣所需的“混合”氧氣的量），而不需要自動補給閥供應額外的氧氣。

膜片是呼吸器操作的關鍵。吸氣和呼氣所引起的呼吸艙容積變化是通過它的運動來實現的。這一膜片有異于其他自給閉路式呼吸器，它調節混合呼吸氣體，是使用者需要時提供額外呼吸氣體的機構。

自動補給閥在耗氧量超過1.7L/min的“重等勞動強度”后，根據需要輸送盡可能多的氧氣。當膜片被推到呼吸艙的頂部時，將啟動自動補給閥進行快速加氧。當流量限制閥失效時，自動補給閥可自動成為“備用閥”。

圖３ 比奧帕克240型正壓氧氣呼吸器原理圖，圖中箭頭表示氣體流動的方向

圖４ 比奧帕克240型正壓氧氣呼吸器結構圖

排氣閥將多余的氣體排掉，以防止產生過壓。

清凈罐又稱吸收劑罐，當呼吸混合氣體流經吸收劑罐時，人體代謝產生的副產品——二氧化碳通過化學作用從呼吸混合氣體中被除去，以防對人體造成傷害。

冷卻罐

冷卻介質為無毒的“蘭冰”，在環境溫度為25℃時可使用4小時。

面罩

由硅橡膠制成，設置有可減小死腔的口鼻罩和單向呼吸閥，防止淺呼吸時二氧化碳的積聚。面罩有一個通話膜，以輔助通信。它具有較寬的密封面，可適合大部分人的臉型。

除了配有霧刷器的大眼窗面罩外，其他的比奧帕克240型均配有保明片，以防止鏡片在使用中起霧。

工作原理

使用比奧帕克240型４小時呼吸器時，打開氣瓶開關，氧氣被連續地供給到呼吸艙。當使用者吸氣時，呼吸氣體從呼吸艙流入冷卻罐內，氣體在冷卻罐內被冷卻，然后通過吸氣軟管進入面罩。當使用者呼氣時，呼出氣體經呼氣軟管，再通過清凈罐將呼出氣體中的二氧化碳吸收掉，然后進入呼吸艙，完成一個呼吸循環。使用過程中，反復循環，直至使用結束或氧氣耗盡。

如果使用者還需要額外的氧氣，膜片將驅使自動補給閥自動地供應額外的氧氣。如果使用者呼出的氣體使呼吸膜片完全膨脹，多余的氣體將通過排氣閥流出呼吸艙。將壓縮彈簧加載在膜片上，使得呼吸艙保持比外界環境稍高的正壓狀態。

比奧帕克240型呼吸器每次使用后，或氧氣瓶需要充氣時，必須更換吸收劑，吸收劑只能使用一次！等到吸收劑已經變色時，它早已失去了充分清除二氧化碳的能力。

應用現狀

比奧帕克240型呼吸器已通過了美國許多權威機構的認證。1984年一定型，美國軍方就看到了該產品在許多領域的應用前景，包括在銷毀貯備多年的化學戰劑中的應用，在進行了大量野外試驗后，驗證了該產品的實用性和可靠性，被選為在有毒環境中進行人員保護的長效呼吸器。

該產品現已生產了2萬多臺，廣泛應用于美國、加拿大、中國、蘇聯、日本等國家。◆

（編輯／何 懿）