[烛光生存狂]-发现新装备：循环呼吸器

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【人类幸存者】

特别提示：本帖子在 2020-5-29 13:19:06 由用户 zfyfeixiang 编辑过

由于疫情的原因，大家对口罩需求空前的高，我也从年三十紧急下单肺保，到京东有货后马上买了6200面具，一直在折腾呼吸防护的装备。目前已经把肺保和6200搞到了一起，甚至还研究了增加气囊缓冲来节约肺保滤芯。

但是，这次盯上的，是一个新东西：循环呼吸器。

其实大家可能或多或少见过这个东西：循环潜水呼吸器，常见于特种部队的潜水照片，显著特种是左右2根管子，一般介绍是不产生气泡，不暴露目标。

看过电影《魔窟》的人，不知道有没有注意到开始不久后，他们准备潜水探洞前的这个细节：潜水员泰勒到达现场后和女博士的第一次见面，女博士说呼吸器很特别，两人还谈论了一番这个呼吸器。

实际上泰勒的这个呼吸器，就是循环呼吸器，而且改装了，用氢氧化锂来吸收二氧化碳。

但是这个东西的原理很简单：

我们呼吸的空气里面氧气含量约21%、二氧化碳0.04%，我们每次呼吸实际上只消耗了空气里5%左右的氧气，呼出来的气体实际还有15%左右的氧气，但二氧化碳增加到4%左右。

简单说，每口气我们吸进去，只使用了气体总量大约5%，这用掉的气体总量5%的氧气，呼出的时候换成二氧化碳出来了，其他的95%基本算是原样进去原样出来。

（关于用掉的氧气和出来的二氧化碳是否一定等量的问题，知乎有资料是这样写的：

通常状态下人体糖(碳水化合物)代谢时，氧气完全用于碳氧反应，故吸取的氧与二氧化碳等量，呼吸的气体量大致一样。当进行脂肪代谢(比如饿肚子或锻炼中的燃脂说法)时，一部分氧要参与脂类中的氢氧反应变成水，故吸入量多于呼出量。当进行无氧呼吸(比如爆发性运动中)时，由于没有外界氧气参与，故排出量大于吸入量。

作者：羊毛翅膀

链接：https://www.zhihu.com/question/265824848/answer/299423424

来源：知乎

著作权归作者所有。商业转载请联系作者获得授权，非商业转载请注明出处。）

所以，我们粗略的认为，吸入和呼出气体是等量的，只是5%氧气进去二氧化碳出来，这也是为什么背着压缩空气潜水或者是消防员用的呼吸器续航短的问题——因为压缩空气只能吸一口吐掉一口，而每一口实际只利用了其中的5%，而呼出气体中依然有气体总量15%的氧气，但就直接排掉了，非常的浪费。

所以循环呼吸器（潜水用的循环呼吸器其实分纯氧型、半封闭型和全封闭型，对应不用的潜水深度需要，陆地上我们只聊纯氧型的）的原理很简单：用一个气囊，缓存一部分气体，然后通过管路接口鼻和肺形成一个连通的腔体，肺的呼出到气囊，气囊的再吸回到肺，就是固定的那点空气，吸进来呼出去循环利用，最直观的例子，你用一个塑料袋套在口鼻上，然后反复呼吸塑料袋里的空气。

当然，这样会氧气含量越来越低，二氧化碳含量越来越高，最后缺氧OVER。

所以，聪明的人类就加上了个氧气瓶，这里面是纯氧，呼出的氧气含量不是降低了吗，用氧气瓶来补充，呼出的气体二氧化碳多了？用钠石灰来吸附掉。

如此一来，就形成了这样的状态：气囊里的那点空气，不停的吸进呼出，链接嘴的是2根管子都有单向阀，呼出的气体走呼气管，经过钠石灰来吸收掉增加的二氧化碳，然后进了气囊里，再放点氧气进去，又变成“新鲜空气了”，再经过吸气管吸回肺里，如此循环。

(某陆地用循环呼吸器的结构图)

用掉的氧气补充上，产生的二氧化碳吸收掉，其他没损耗的部分就是单纯的跟着循环，原理如此简单，也正因为氧气瓶里装的是“纯耗材”能高效利用，而不是压缩空气那样的利用率低的，所以使用时间可以在同体积下延长好几倍。

说了这么多，这玩意儿原理简单，但是效果确实是酷炫牛逼吊炸天——与外界完全隔绝，什么化学的生物的全都不怕影响到呼吸系统。

但是，也很中二，这东西离我们太远了！不是专业潜水的，谁会去买这个玩意儿？

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【人类幸存者】

特别提示：本帖子在 2020-5-29 13:20:39 由用户 zfyfeixiang 编辑过

其实，除了潜水用，陆地也有用的，比如前面的原理图和表格，就是一款国产的陆地生产抢险等用途的循环呼吸器：

一个背包大小的呼吸器，能提供2-4小时的绝对安全的呼吸，是非常棒的装备。

体积也不是问题，关键是贵，就这种国产的，也要好几千——如果要把我抓去火神山当义工，我可能会自费买一个，但如果平时备用家里存这个，我不是脑子被驴踢了就是钱多到没地方花的骨灰级别生存狂。

说这么多没边的东西，到底要干啥？

哈哈，来点实际的、有可行性的：价格100左右不超过200，使用时间30-60分钟的循环呼吸器你会考虑吗？

这个东西，淘宝搜“隔绝式呼吸器”就有大把，全名叫矿用隔绝式压缩氧自救器，用于矿下发生一氧化碳泄露，工人短时间救命逃生过程呼吸用的。

它就是潜水的循环呼吸器的简化版、缩小版，原理完全一样。

省略了潜水呼吸器以及前面背包式的压力传感器，氧气二氧化碳传感器等电子监测部分，只保留了纯粹的核心部分：气囊、氧气瓶、二氧化碳吸收剂。

下面回到意淫状态：

这个东西不说去现在的疫情高危地区（比如收治医院），我认为如果发生火灾，循环呼吸器也比普通的过滤式火灾逃生好（除开火灾面具有金属隔热防护头罩，如果不经过燃烧区），在浓烟环境下，过滤式火灾面具即便过滤效率再高，可能也会有少量烟尘吸入？而且还有空气高温的问题，但循环式的肯定没这个问题，但是经过火区外露的气囊可能会烧坏，以及没有对头部的隔热防护。

另外设想是，如果家附近有化工厂，万一哪天出了事故泄露，可能即便家里有防毒面具，但是也无法准确判断泄露的是什么，应该用什么滤盒，甚至家里备没备这种滤毒盒？

（不同的滤毒盒针对不同的过滤对象）

但循环式呼吸器没有这个问题，管你外面是什么，跟我里面呼吸的没关系，咱自带干粮。

矿用这种便携式循环呼吸器，价格不高，体积小巧，续航时间也足够我们一些短时间使用场景：危化品泄露逃离、去医院等高危传染区，实话说，疫情最严重的时候（气氛最紧张的时候），去超市我都手套口罩全副武装，差一点就穿雨衣扎袖口了

如果当时有这个，去超市购物我肯定也会带上使用，30-60分钟的时间，也足够从超市搬一批货出来了。

虽然意淫的有点多，关键想说的是，便宜啊，真便宜，才一百来块钱，现在大牌子正规的N95也得十五六一个吧，前一阵问过本地做3M的，最便宜的N95型号18一个. . .

而循环呼吸器的防护效果和价格相比就太便宜了，白菜价。

一百来块钱用半小时一小时有点贵吗？

错了，这个东西是可重复使用的——氧气瓶可以重新灌，二氧化碳吸收剂可以换！

灌氧气可能要找本地的气站，这个略麻烦，但是轻易也不用没有频繁灌装需求。

二氧化碳吸收剂的价格嘛，烂便宜，淘宝：钠石灰，这东西主要是手术中气体麻醉用来循环呼吸气体的时候吸收呼出的二氧化碳用：

价格是不是跟不要钱一样？？

厂家给出的二氧化碳吸收量是：140L/KG

一包一般是500g的，也就是能吸附70L二氧化碳。

人每次呼吸的气体量是10ml/公斤体重,也就是说如果你是70公斤,那么你每次呼气或吸气的量是700ml，每次呼出700*5%=35ml二氧化碳，70L/0.035L=2000次呼吸，呼吸频率12-20次/分钟，按高值20次算，则可以用100分钟，我们不知道厂家的140L/公斤是充分反应值还是实际有效使用值，但是打折怎么也应该够60分钟吧？再长氧气瓶也没气了

所以，器材价格不贵，耗材价格也便宜（灌氧气也不贵，只是出去灌麻烦），防护效果不用说，完全隔绝，可以说是呼吸防护里的NO.1。

唯一问题可能是续航——口罩、滤毒盒能立刻换一个，这个吸收剂也能快速更换，但是氧气瓶的灌装做不到快速随时随地灌装，不知道氧气瓶能不能多买几个随用随换？

我打算买一个先研究一下，实际体验了再跟大家分享。

最后一点，这东西代替不了口罩，不现实也不可能，定位本来不同，这是用于极端情况的，主要是价格亲民，家里就算按人头一人备一个也不至于承受不起，万一真的遇到啥泄露了，啥生化核问题的，可以立刻拿出来用上，然后驱车逃离危险区吧！

哦对了，记得定时检查氧气瓶的压力，还有里面的吸收剂要一年一换，会过期的，当然，就算家里一人一个，一年花几十块换吸收剂相信大家都完全没问题。

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【人类幸存者】

特别提示：本帖子在 2020-5-29 13:18:41 由用户 zfyfeixiang 编辑过

对了，顺便转点资料过来，省得自己回头找，放这里分享也当备份了，

【氧气供应量，一个人一天到底需要多少氧气？】

氧气（oxygen）是地球中最为丰富的元素，我们生存的环境也依赖于现在的大气环境。

我们作为地球中的重要一份子，那么我们每天到底需要多少氧气呢？现在来假设一个人80kg，我们就来计算下

1：摄氧量

摄氧量身体组织摄取的氧气的量，一般人安静时候的摄氧量的预估值为3.5ml/kg／min。也就是我们千克（kg）体重每分钟（min）需要3.5毫升（ml）的氧气

那么80kg的人每天最少的氧气摄入量是多少呢？80kg×24h×60min×3.5ml=403200ml也就是说一个80kg的人每天需要最低的氧气量是403200ml的氧气，换算成升（L）403200÷1000＝403.2L

400多升的氧气，这才是一个80kg的人每天需要的最低标准

2：代谢当量

3.5ml/kg／min这一数值被定义为一个代谢当量，当活动强度提高时，对氧气的需求量也会上升，这时MET也会相应提升。

下面就是不同的活动强度的代谢当量

资料来源：NSCA-CPT

那么现在假设这个80kg的人一天平均的代谢当量为3MET，也就是3倍于静态的氧需求量

那么现在他的氧需求量为：403.2L×3=1209.6L

3:氧气占比

在空气中，氧气的含量为20.95%，就是说我们呼吸的空气中仅有不到21%的含量为氧气。我们取这个数值为21%

那么这时一个80kg的人需要呼吸的气体总量：1209.6L÷21%=5760L，这个数值还是我们假设呼吸一下后可以把吸入身体空气中的氧气全部吸收的情况

实时情况是这样吗？当然不是的

4：氧气吸收率

氧气吸收率：指的是身体对血液中氧气的利用率（zfyfeixiang注：这里我觉得原文写的有问题，不应该是血液中的，而应该是吸入肺里的氧气利用率，即吸入肺的总氧气和真正被肺交换到血液里的氧气比例）。这个数值我们正常的是23%-32%

就取一个中间值吧，25%

（zfyfeixiang注：此处进一步印证我前面的观点，吸入空气中氧气占到约21%，呼出的空气中氧气占约15%，21变成15，用掉了约四分之一，也就是实际用掉了25%）

那么现在的对我们呼吸系统的真正的数字：5760L÷25%＝23040L

23040L=23.04立方米，这是一个80kg的人，在平均代谢当量为3MET的情况下所需要的最少的新鲜空气的量

每个人的肺活量的不同，每个人所需要的呼吸次数也是不尽相同的。

文章出处：知乎https://zhuanlan.zhihu.com/p/105721965

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【深谋远虑我猫总】

这个有些难啊不研究真搞不懂楼主可以把自制的呼吸器发上来膜拜一下

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