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    自吸过滤式呼吸防护用品对人体生理功能的影响

    来源:     编辑: 上海兴誉实业    时间:2014-08-04 点击量:2877

      1、二氧化碳储留

      自吸过滤式呼吸防护用品直接作用于人体的口鼻区,面罩与人体面部构成了内部几何空间,即:死腔。死腔相当于人体呼吸生理死腔的延伸,会导致呼吸区二氧化碳储留。一般来说,全面罩型面具较半面罩型面具的死腔大,更容易产生二氧化碳储留。呼吸区二氧化碳浓度升高,吸入气中的二氧化碳分压增加,肺泡气以及动脉血中的二氧化碳分压也随之升高,机体会出现下列反应:

      (1)动脉血中二氧化碳含量增加,刺激中枢化学感受器以及外周化学感受器。动脉血二氧化碳分压升高0.266kPa,可刺激中枢化学感受器,升高1.330 kPa,可刺激外周化学感受器。冲动经窦神经和迷走神经传入延髓,反射性地调节呼吸器官,使呼吸加深加快,肺通气量增加。吸入气中二氧化碳含量较长时间保持在3%左右,会出现呼吸动动加深加快等呼吸代偿反应;吸入气中二氧化碳含量达5%持续30分种 ,血管阻力降低,肾血流量增加;吸入气中二氧化碳含量达6%持续6~8分钟,心率改变,吸入气中二氧化碳含量达7.5%持续15分钟,则出现呼吸困难、头痛、乏力、视觉色差、眩晕、出汗、失去知觉、兴奋、神智不清等症状;若呼入气中二氧化碳含量达到10%,则会出现意识丧失乃至死亡。

      美国职业安全卫生管理局(OSHA)规定的二氧化碳允许暴露限值(PEL)以及美国国家工业卫生和健康学者协会(ACGIH)规定的二氧化碳阈限值(TLV)都为0.5%.我国GB2626-2006《呼吸防护用品—自吸过滤式防颗粒物呼吸器》标准规定:吸入气中二氧化碳体积百分含量应不大于1%.

      2、摄氧量减少

      由于自吸过滤式呼吸防护用品在大气环境与佩戴者之间形成一道屏障,妨碍了佩戴者从外周环境吸入气体,呼吸阻力增加,佩戴者感觉呼吸困难,摄氧量减少,由此会引起机体生理机能的变化:

      (1)佩戴面罩后,由于呼吸阻力增加,肺换气不足,每分钟通气量和氧耗量减少,血中乳酸浓度升高。为满足机体的氧需要,呼吸频率减慢,吸气时间延长,呼出气中二氧化碳浓度升高、氧浓度降低。佩戴面罩不会改变佩戴者体内的代谢过程,但是,由于呼吸阻力增加,面罩会增加呼吸负担,代偿不充分则无氧代谢水平升高,运动时间缩短。

      (2)急性缺氧会引起心、脑器官找代偿性反应,心率加快,心输出量增加脑血管和冠状血管舒张,腹腔脏器和皮肤小血管收缩,血液重新分配,大量血流流向心脑等重要器官。

      (3)严重缺氧对人体免疫系统的影响很大,从整体水平来看,缺氧会显著地抑制免疫功能,导致机体的易感染性增加。英国学者Turner等人研究发现,低氧可以抑制化学因子诱导的单核-巨噬细胞迁移,促进肿瘤坏死因子N-a(TNF-a)、前列腺素E2(PGE2)的分泌,从而抑制巨噬细胞表面组织相溶性抗原2(MHC II)类抗原的表达,导致巨噬细胞的抗原呈递功能下降。美国学者Schroedl等人认为低氧可使体内低氧诱导因子—1(HIF-1)表达增加,HIF-1通过与瘦素(leptin)基因启动子附近—116区结合激活启动子,使leptin因子转录增加。Leptin通过作用于呼吸调节中枢,加强肺的通气功能,防止呼吸抑制,有利于人对低氧的适应,但机体一旦适应低氧环境后,低氧应激反应解除,体内瘦素水平不同缺氧程度下无明显变化。

      OSHA(美国职业安全卫生管理局)将空气中氧浓度低于19.5%定义为缺氧。在自吸过滤式呼吸防护用品中,带有呼气阀的简易防尘口罩的呼吸阻力较小;而防毒面具除了面罩的阻力,滤毒罐还存在阻力,防毒面具的呼吸阻力较大,因此,相对而言,防毒面具更容易引起缺氧。

      在安静状态下,长期使用自吸过滤式呼吸防护用品,缺氧效应并不明显。但在环境温度较高或/和人体运动强度较大时,使用自吸过滤式呼吸防护用品的缺氧效应则变得突出起来。因此,在高温环境和大体力负荷时,应尽量使用呼吸阻力小的呼吸防护用品,或者缩短自吸过滤式呼吸防护用品的佩戴时间,以减少缺氧效应对人体的影响。

      3、呼吸功的消耗增加

      在呼吸过程中,呼吸肌为实现肺通气需要克服呼吸阻力作功,称为呼吸功。自然呼吸的动力来源于呼吸肌的收缩,在正常情况下,呼气时,呼气肌主动收缩,肺与脑廓受牵拉而扩张,并储存势能。呼气则依靠受牵拉组织的弹性回位、势能释放动完成。但在呼吸阻力增高时,呼气肌需要主动收缩,参与作功。所消耗的呼吸功的大小取决于呼吸运动中各种阻力的总和。吸气阻力包括佩戴者吸气时气流流经滤料、导气管、吸气阀门等部位所产生的阻力,呼气阻力是由佩戴者呼气时流经内外呼气阀门等部件所产生的。平静呼吸时,呼吸耗能占全身总的3%,剧烈运动时,呼吸耗能可升高25倍。人体在佩戴了呼吸防护用品之后,呼吸阻力显著增加,同时,呼吸防护用品会使佩戴者呼吸频率加快、潮气量增大,这也会增加人体呼吸功的消耗。带呼气阀的简易防尘口罩的呼吸阻力功也相对较少。为减少佩戴者呼吸功能的消耗,应尽量降低呼吸护具的呼吸阻力。

      4、热负荷

      自吸过滤式呼吸防护用品使呼吸功的消耗增加,佩戴者的能量代谢由此增强,同时,由于呼吸防护用品的覆盖,妨碍了人体表面向环境的对流散热、蒸发散热以及辐射散热,机体散热量减少,皮肤温度升高,加拿大学者Jones JG的研究显示:佩戴面罩会使人体皮肤温度升高5℃,嘴部皮肤温度升高7.5℃.佩戴自吸过滤式呼吸防护用品后,人体的产热量增加、散热量减少,依据人体的热平衡公式:

      ▽q=qm±qc±qr±qe-w

      其中,▽q-机体热含量的变化,qm-代谢产热量,qc-传导散热量,qr-辐射散热量,qe-蒸发散热量,W-人体对外作功

      由此可以推算,佩戴自吸过滤式呼吸防护用品后,人体热平衡破坏,体内出现热量蓄积,尤其是在热环境或体力强度较大的情况下。此时,人体皮肤等浅表血管扩张、血流量增加。汗腺大量分泌汗液,汗液蒸发带走热量,汗液的排出增加会使机体的水盐平衡受到破坏。

      5、对心血管功能的影响

      缺氧和二氧化碳分压升高刺激颈动脉体和主动脉体化学感受器,感受信号分别由颈动脉窦神经和迷走神经传入延髓弧束核,使延髓内呼吸神经元和心血管活动神经元的活动发生改变,同时,呼吸加深加快的间接作用,会此起人体心率加快、心输出量增加,外周血管阻力增加,血压升高。自吸过滤式呼吸防护用品的死腔对呼吸模式影响的心率变异性分析表明,心率变异性功率谱明显受到自吸过滤式呼吸防护用品死腔的影响。另外自吸过滤式呼吸防护用品使佩戴者的热负荷增加,人体体温升高,刺激交感神经兴奋,肾上腺髓质分泌肾上腺素增加、血流量减少。而体表皮肤血流量增加,血流重新分配,血流速度加快。

      6、应激

      自吸过滤式呼吸防护用品对机体的内外环境进行刺激,会使佩戴者出现非特异性全身掺应。由于交感一肾上腺髓质系统兴奋,儿茶酚胺分泌增多;下丘脑分泌的肾上腺皮质激素释放(RCH)和垂体前叶分泌的促肾上胆小的马皮质激素(ACTH)增加,促使糖皮质激素的分泌。应激时,由于交感神经兴奋,儿茶酚胺或糖皮质激素的作用会使多种激素,如:高血糖素、生长激素、醛固酮、血管升压素等的合成增多,产生一系列的生理反应。

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