氧氣：最熟悉的化學(xué)物質(zhì)

　　氧氣可能是人類接觸最多的、最熟悉的化學(xué)物質(zhì),我們無時(shí)無刻不在接觸氧氣。

　　在工業(yè)上,尤其是化學(xué)工業(yè),氧氣的用途非常廣泛。工業(yè)生產(chǎn)的氧氣中,大約有25%的氧氣用于化學(xué)工業(yè)。其中,乙烯與氧氣反應(yīng),產(chǎn)生環(huán)氧乙烷,稱為乙烯直接氧化法,是氧氣參與的經(jīng)典反應(yīng)。環(huán)氧乙烷是乙二醇的原料,而乙二醇則是聚酯和防凍劑等產(chǎn)品的重要原料。還有約55%氧氣用于鋼鐵工業(yè),剩余20%則應(yīng)用于醫(yī)療、焊接以及水處理。

　　呼吸和循環(huán)系統(tǒng)是人體吸收和運(yùn)輸氧氣的關(guān)鍵系統(tǒng)。血氧含量成了人體細(xì)胞能否得到充足氧氣,從而保證人體正常運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵指標(biāo)。人體正常動(dòng)脈血氧飽和度為96%~99%,如果低于90%則被認(rèn)為是低氧血癥,低于80%可能會(huì)損害大腦、心臟等器官功能。

　　對(duì)于新冠病毒感染癥而言,血氧飽和度是判斷病人是否為重癥的關(guān)鍵指標(biāo)。根據(jù)我國新冠診療方案試行第九版,在靜息狀態(tài)下,指血氧飽和度≤93%,即為重癥。

　　血氧儀：半導(dǎo)體化學(xué)品的大集合

　　最近一段時(shí)間,我們很多人都了解過或者使用過血氧儀。不論在醫(yī)院還是在家庭中,血氧儀都是了解患者血氧情況的關(guān)鍵儀器。

　　從原理上說,血氧儀是一種借由脈搏測量血氧的儀器。由于人體手指、腳趾、耳垂等部位較透明,且充滿微血管,血氧儀內(nèi)的發(fā)光二極管(LED)和光感測器可通過這些組織發(fā)送和接收脈沖式信號(hào),經(jīng)過計(jì)算后可讀取血氧飽和度。此種非侵入式方式測量外周血氧飽和度或指血氧飽和度,其讀數(shù)和動(dòng)脈血氧飽和度的讀數(shù)相比,誤差多半是2%。不過,兩者的相關(guān)性很高,因此這種血氧儀成為血氧飽和度測量的臨床應(yīng)用首選。

　　從構(gòu)造上說,血氧儀需要一個(gè)微處理器和存儲(chǔ)器、兩個(gè)控制LED的數(shù)模轉(zhuǎn)換器、對(duì)光感測器接收的信號(hào)進(jìn)行濾波與放大的器件、將接收信號(hào)數(shù)字化以提供給微處理器的模數(shù)轉(zhuǎn)換器。LED與光感測器放置在與患者指尖或耳垂接觸的小型探針中,血氧儀一般還包括小型液晶顯示器。所以,別看血氧儀小,卻和電腦、手機(jī)一樣,也是半導(dǎo)體化學(xué)品的大集合。比如,血氧儀通常使用的LED基本材料是經(jīng)典的半導(dǎo)體鎵化合物,如氮化鎵、氮化銦鎵、砷化鎵等。

　　有關(guān)專家指出,血氧飽和度降低時(shí),許多患者并沒有嚴(yán)重的自感癥狀。由于老年病人對(duì)缺氧反應(yīng)遲鈍,甚至完全感覺不到胸悶、呼吸困難等,這種現(xiàn)象可以稱為“沉默性缺氧”。如果缺氧在短時(shí)間內(nèi)不能得到糾正,病情很容易進(jìn)展到危重癥。此外,即使是健康的年輕人,感染新冠病毒后仍有一定概率的重癥化風(fēng)險(xiǎn)。近日,北京市衛(wèi)生健康委員會(huì)、北京市醫(yī)療保障局就發(fā)布通知,組織對(duì)老年人等高風(fēng)險(xiǎn)人群發(fā)放血氧夾,明確簡明監(jiān)測預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)。使用血氧儀,可以在早期發(fā)現(xiàn)病情向重癥發(fā)展的傾向,從而盡早干預(yù)。

　　呼吸機(jī)、制氧機(jī)：材料和化工密切相關(guān)

　　如果不幸成為新冠重癥患者,血氧飽和度已經(jīng)降低,此時(shí)就需要進(jìn)行吸氧治療。氧氣療法的靈活性很強(qiáng),制氧機(jī)不僅是醫(yī)院的標(biāo)配,也可以往家里搬。

　　制氧機(jī)的原理和化工密切相關(guān)。在工業(yè)上,高純氧氣是通過空氣分離裝置獲取的,一般的方法是通過高壓低溫,將氧氣與空氣中的氮?dú)獾绕渌煞址蛛x。

　　最早的家用制氧機(jī)是化工企業(yè)美國聯(lián)合碳化物發(fā)明的。制氧機(jī)的主要工作原理分為兩大類,一類稱為變壓吸附,一類稱為膜氣體分離。其中,使用變壓吸附技術(shù)的制氧機(jī)廣泛用于醫(yī)療保健應(yīng)用中的氧氣供應(yīng)。制氧機(jī)利用分子篩吸附氣體,在高壓下將氮?dú)饪焖僮儔何降椒惺V物上,以此提純氧氣。經(jīng)典制氧機(jī)使用雙床分子篩,目前也有多床分子篩產(chǎn)品,氧氣產(chǎn)量更大,速度更快。

　　如果癥狀繼續(xù)加重,出現(xiàn)呼吸衰竭,呼吸機(jī)就必須登場了。與制氧機(jī)相比,呼吸機(jī)的歷史更加悠久。呼吸機(jī)在發(fā)展歷史上,見證了多種高分子材料在醫(yī)療領(lǐng)域應(yīng)用的開始。比如說,聚甲基丙烯酸甲酯從20世紀(jì)60年代起,就成為了呼吸機(jī)面罩的首選材料,氣管插管的材料則是硅膠、聚氯乙烯等。此外,無創(chuàng)的家用呼吸機(jī)也可用于新冠輕癥患者的呼吸改善。