脈沖放電生成一氧化氮的規(guī)律及呼吸衰竭救治儀的研究.pdf

1、自從1987年一氧化氮（NO）被證明是生命機(jī)體內(nèi)的一種重要信號(hào)因子以來，一氧化氮已經(jīng)作為救治像急性呼吸衰竭綜合癥、高血壓以及與肺有關(guān)的許多疾病的新方法而受到重視。但常規(guī)治療用的NO供氣系統(tǒng)存在NO泄漏、并轉(zhuǎn)化為有毒二氧化氮（NO2）氣體的潛在危險(xiǎn)等問題。因此，一個(gè)能隨時(shí)產(chǎn)生、并能提供有效的可吸入性NO系統(tǒng)，對(duì)患者和醫(yī)生是必要的。本文從理論和實(shí)驗(yàn)兩個(gè)方面，進(jìn)行了大氣壓下干燥空氣中的脈沖電弧放電產(chǎn)生一氧化氮的規(guī)律和呼吸衰竭救治儀的研究。研究

2、成果包括如下幾點(diǎn)：（1）針對(duì)醫(yī)療救治對(duì)NO的要求，通過對(duì)產(chǎn)生NO的等離子體放電形式、熱平衡化學(xué)動(dòng)力學(xué)和介質(zhì)阻擋放電合成O3的化學(xué)反應(yīng)機(jī)理分析，提出可以用電弧放電產(chǎn)生的熱平衡等離子體合成醫(yī)療救治需要的NO；建立了干燥空氣中電弧放電熱平衡等離子體合成NO的化學(xué)動(dòng)力學(xué)模型，給出了理論計(jì)算電弧放電等離子體中NO濃度的近似方程式。（2）通過對(duì)放電頻率、電極間距和電極材料等參數(shù)對(duì)電弧放電實(shí)驗(yàn)研究和理論分析，找到了能高效率產(chǎn)生NO、同時(shí)盡量少產(chǎn)生NO

3、2，且NO2/(NO+NO2)的比值優(yōu)于國(guó)外目前最高水平的放電條件。放電生成氣中NO2/(NO+NO2)的比值小于13﹪（而國(guó)外發(fā)表最好效果的比值高達(dá)25﹪），發(fā)現(xiàn)在電極間距約3.5mm處，NO2/(NO+NO2)的比值最低；不同材料的針－板電極組合，優(yōu)于同種材料構(gòu)成的針－板電極和不同材料針-針電極組合。鉬材料作板電極優(yōu)于其它材料，不銹鋼材料是可選的陽極材料；電弧放電形式、放電頻率、電極材料等，可能是影響NO、NO2濃度和NO2/(NO

4、+NO2)比值的主要原因。（3）針對(duì)放電中NO濃度不穩(wěn)定情況，實(shí)驗(yàn)研究了氣體流向、流量和反應(yīng)器工作時(shí)間對(duì)NO、NO2濃度和NO2/(NO+NO2)比值的影響，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)器內(nèi)氣體流場(chǎng)狀態(tài)可能是影響NO濃度穩(wěn)定性的主要因素。不同氣體流向下，NO2/(NO+NO2)比值在氣體流量小于2.5L/min和大于2.5L/min時(shí)的情況正好相反。因此，可以選擇適當(dāng)?shù)臍怏w流量，改變反應(yīng)器內(nèi)氣體流場(chǎng)的方法，獲得穩(wěn)定的NO濃度和低比值的NO2/(NO+NO2

5、)。（4）采用催化還原法消除脈沖電弧放電中產(chǎn)生的少量臨床救治中不需要的物質(zhì)。通過實(shí)驗(yàn)研究和理論計(jì)算，找到了能有效將NO2催化還原為NO的催化劑及控制條件，結(jié)果表明，一定溫度下的金屬鉬和鎢，能夠?qū)⒎烹娭挟a(chǎn)生的少量不需要的NO2、N2O和O3等物質(zhì)完全去除。（5）綜合理論和實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果，設(shè)計(jì)研制了一臺(tái)臨床試驗(yàn)用的一氧化氮呼吸衰竭救治儀樣機(jī)。該樣機(jī)產(chǎn)生的可吸入性NO濃度在0-200mL/m3內(nèi)可調(diào)，NO2/NO小于5﹪或NO2/NOX小于4.