氧气：最熟悉的化学物质

　　氧气可能是人类接触最多的、最熟悉的化学物质,我们无时无刻不在接触氧气。

　　在工业上,尤其是化学工业,氧气的用途非常广泛。工业生产的氧气中,大约有25%的氧气用于化学工业。其中,乙烯与氧气反应,产生环氧乙烷,称为乙烯直接氧化法,是氧气参与的经典反应。环氧乙烷是乙二醇的原料,而乙二醇则是聚酯和防冻剂等产品的重要原料。还有约55%氧气用于钢铁工业,剩余20%则应用于医疗、焊接以及水处理。

　　呼吸和循环系统是人体吸收和运输氧气的关键系统。血氧含量成了人体细胞能否得到充足氧气,从而保证人体正常运转的关键指标。人体正常动脉血氧饱和度为96%~99%,如果低于90%则被认为是低氧血症,低于80%可能会损害大脑、心脏等器官功能。

　　对于新冠病毒感染症而言,血氧饱和度是判断病人是否为重症的关键指标。根据我国新冠诊疗方案试行第九版,在静息状态下,指血氧饱和度≤93%,即为重症。

　　血氧仪：半导体化学品的大集合

　　最近一段时间,我们很多人都了解过或者使用过血氧仪。不论在医院还是在家庭中,血氧仪都是了解患者血氧情况的关键仪器。

　　从原理上说,血氧仪是一种借由脉搏测量血氧的仪器。由于人体手指、脚趾、耳垂等部位较透明,且充满微血管,血氧仪内的发光二极管(LED)和光感测器可通过这些组织发送和接收脉冲式信号,经过计算后可读取血氧饱和度。此种非侵入式方式测量外周血氧饱和度或指血氧饱和度,其读数和动脉血氧饱和度的读数相比,误差多半是2%。不过,两者的相关性很高,因此这种血氧仪成为血氧饱和度测量的临床应用首选。

　　从构造上说,血氧仪需要一个微处理器和存储器、两个控制LED的数模转换器、对光感测器接收的信号进行滤波与放大的器件、将接收信号数字化以提供给微处理器的模数转换器。LED与光感测器放置在与患者指尖或耳垂接触的小型探针中,血氧仪一般还包括小型液晶显示器。所以,别看血氧仪小,却和电脑、手机一样,也是半导体化学品的大集合。比如,血氧仪通常使用的LED基本材料是经典的半导体镓化合物,如氮化镓、氮化铟镓、砷化镓等。

　　有关专家指出,血氧饱和度降低时,许多患者并没有严重的自感症状。由于老年病人对缺氧反应迟钝,甚至完全感觉不到胸闷、呼吸困难等,这种现象可以称为“沉默性缺氧”。如果缺氧在短时间内不能得到纠正,病情很容易进展到危重症。此外,即使是健康的年轻人,感染新冠病毒后仍有一定概率的重症化风险。近日,北京市卫生健康委员会、北京市医疗保障局就发布通知,组织对老年人等高风险人群发放血氧夹,明确简明监测预警标准。使用血氧仪,可以在早期发现病情向重症发展的倾向,从而尽早干预。

　　呼吸机、制氧机：材料和化工密切相关

　　如果不幸成为新冠重症患者,血氧饱和度已经降低,此时就需要进行吸氧治疗。氧气疗法的灵活性很强,制氧机不仅是医院的标配,也可以往家里搬。

　　制氧机的原理和化工密切相关。在工业上,高纯氧气是通过空气分离装置获取的,一般的方法是通过高压低温,将氧气与空气中的氮气等其他成分分离。

　　最早的家用制氧机是化工企业美国联合碳化物发明的。制氧机的主要工作原理分为两大类,一类称为变压吸附,一类称为膜气体分离。其中,使用变压吸附技术的制氧机广泛用于医疗保健应用中的氧气供应。制氧机利用分子筛吸附气体,在高压下将氮气快速变压吸附到沸石矿物上,以此提纯氧气。经典制氧机使用双床分子筛,目前也有多床分子筛产品,氧气产量更大,速度更快。

　　如果症状继续加重,出现呼吸衰竭,呼吸机就必须登场了。与制氧机相比,呼吸机的历史更加悠久。呼吸机在发展历史上,见证了多种高分子材料在医疗领域应用的开始。比如说,聚甲基丙烯酸甲酯从20世纪60年代起,就成为了呼吸机面罩的首选材料,气管插管的材料则是硅胶、聚氯乙烯等。此外,无创的家用呼吸机也可用于新冠轻症患者的呼吸改善。