Введение

Интерфейс между системой подачи кислорода и пользователем

Кислородная маска – это устройство, обеспечивающее подачу дыхательного кислорода из баллона в легкие. Кислородные маски могут закрывать только нос и рот (оралназальная маска) или все лицо (польнолицевая маска). Они могут быть изготовлены из пластика, силикона или резины. В определенных ситуациях кислород может подаваться через носовую канюлю вместо маски.

Маски кислорода из медицинских пластмасс

Медицинские пластиковые кислородные маски используются преимущественно медицинскими работниками для проведения кислородной терапии, поскольку они одноразовые, что снижает затраты на очистку и риск инфицирования. Конструкция маски может влиять на точность подачи кислорода, что особенно важно при различных медицинских состояниях, требующих лечения кислородом. Естественным образом кислород в воздухе содержится в концентрации 21%, однако для медицинского лечения часто требуются более высокие концентрации. Кислород в повышенных концентрациях классифицируется как лекарственное средство, и его избыток может быть потенциально вреден для здоровья пациента, приводя к кислородной зависимости и, в крайних случаях, к слепоте. По этим причинам кислородная терапия находится под строгим контролем. Маски легкие и фиксируются эластичной лентой на голову или петлями для ушей. Они прозрачные, чтобы медицинские работники могли видеть лицо пациента для оценки его состояния, а также для уменьшения ощущения клаустрофобии, которое может испытывать пациент при использовании кислородной маски. Большинство пациентов, перенесших операцию, на каком-то этапе используют кислородную маску; альтернативой может быть носовая канюля, однако подача кислорода через нее менее точная и ограничена по концентрации. По данным Altus Market Research, мировой рынок одноразовых кислородных масок имеет потенциал роста на 1,1 миллиарда долларов США в период с 2019 по 2023 год, при этом темпы роста рынка будут ускоряться в течение этого времени.

Маски из силиконовых и резиновых материалов

Силиконовые и резиновые кислородные маски тяжелее пластиковых. Они разработаны для обеспечения надежной герметичности при длительном использовании пилотами, участниками медицинских исследований, а также пациентами, находящимися в барокамере и другими пациентами, которым требуется подача чистого кислорода, например, пострадавшие от отравления угарным газом или декомпрессионной болезни. Доктор Артур Г. Булбулян разработал первую современную эффективную кислородную маску, которую носили пилоты Второй мировой войны и использовали в больницах. Клапаны внутри этих плотно прилегающих масок регулируют поток газов внутрь и наружу, минимизируя повторное вдыхание выдыхаемого воздуха.

Шланги и трубки, регуляторы кислорода

Шланги или трубки соединяют кислородную маску с источником кислорода. Шланги имеют больший диаметр, чем трубки, и могут обеспечивать более интенсивный поток кислорода. Если используется шланг, он может иметь ребристую или гофрированную конструкцию, позволяющую его изгибать, предотвращая при этом перекручивание и прекращение подачи кислорода. Количество кислорода, подаваемого из баллона к кислородной маске, регулируется клапаном, называемым регулятором. Некоторые типы кислородных масок оснащены дыхательным мешком из пластика или резины, прикрепленным к маске или шлангу подачи кислорода, для хранения запаса кислорода, обеспечивающего возможность глубокого дыхания без потерь кислорода при использовании простых регуляторов постоянного потока.

История

В начале 1919 года высокогорная кислородная система использовала вакуумный сосуд с жидким кислородом для обеспечения двух человек кислородом в течение одного часа на высоте 4572,00 м. Жидкость проходила через несколько ступеней подогрева перед использованием, поскольку расширение при испарении и поглощение скрытой теплоты испарения делали бы газифицированный кислород настолько холодным, что это могло вызвать мгновенное обморожение легких. Первую успешную кислородную маску создал уроженец Армении доктор Артур Булбулян, работавший в области лицевой простетики, в 1941 году. Многие модели кислородных масок для летчиков оснащены микрофоном для передачи речи другим членам экипажа и бортовой радиосвязи. Кислородные маски военных летчиков имеют лицевые части, частично закрывающие боковые поверхности лица и защищающие от ожогов, летящих частиц и воздействия высокоскоростного воздушного потока при аварийной эвакуации из самолета с использованием катапультируемого кресла или парашюта. Они часто являются частью высотного костюма или предназначены для использования с летным шлемом.

Регламенты

Три основных типа кислородных масок используются пилотами и экипажами, летающими на больших высотах: маски с постоянным потоком, маски с разбавлением по требованию и маски с давлением по требованию. В системе с постоянным потоком кислород подается пользователю непрерывно, независимо от того, вдыхает он или выдыхает, как только система активирована. Под кислородной маской расположен мешок для повторного дыхания, который собирает выдыхаемый кислород и, таким образом, обеспечивает более высокую скорость потока во время вдоха. Маски с разбавлением по требованию и маски с давлением по требованию подают кислород только при вдохе пользователя. Обе они требуют плотного прилегания маски к лицу. В системе с разбавлением по требованию, по мере увеличения высоты (и снижения атмосферного давления, а следовательно, парциального давления кислорода в окружающей среде), поток кислорода увеличивается таким образом, чтобы парциальное давление кислорода оставалось примерно постоянным. Системы кислорода с разбавлением по требованию могут использоваться до высоты…

Маски для пассажиров и аварийные кислородные системы

Большинство коммерческих самолетов оснащены кислородными масками для использования в случае разгерметизации кабины. Как правило, в коммерческих самолетах поддерживается давление, эквивалентное высоте не более 8000 футов (2438 м) – обычно даже ниже, – при которой человек может нормально дышать без кислородной маски. Если давление кислорода в кабине падает ниже безопасного уровня, что может привести к гипоксии, отсеки с кислородными масками автоматически открываются над или перед креслами пассажиров и экипажа, а также в туалетах. В первые годы коммерческой авиации, до изобретения герметичных кабин, пассажирам авиалайнеров иногда приходилось использовать кислородные маски даже во время обычных полетов.

Самостоятельные дыхательные аппараты (SCBA)

Пожарные и сотрудники служб экстренной помощи используют полнолицевые маски, обеспечивающие подачу дыхательного воздуха, а также защиту глаз и лица. Эти маски обычно присоединяются к баллону, который носится на спине, и называются автономными дыхательными аппаратами (SCBA). Автономные дыхательные аппараты открытого типа обычно не подают кислород, так как он не требуется и представляет собой легко предотвратимую пожароопасную ситуацию. Ребризерные автономные дыхательные аппараты обычно подают кислород, поскольку это наиболее легкий и компактный вариант, использующий более простую конструкцию, чем другие типы ребризеров.

Специализированные маски для астронавтов

Специализированные полнолицевые маски, подающие кислород или другие дыхательные газы, используются астронавтами для выведения азота из крови перед выходом в открытый космос (EVA).

Специализированные маски для домашних животных

Специализированные маски для морды, подающие кислород для спасения домашних животных, были переданы пожарным подразделениям.

Доставка кислорода дайверам

Дайверы используют чистый кислород только для ускоренной декомпрессии или из замкнутых дыхательных аппаратов с кислородом на небольшой глубине, где риск острой кислородной токсичности считается допустимым. Подача кислорода во время декомпрессии в воде осуществляется через замкнутый дыхательный аппарат, регулятор открытого цикла, полнолицевую маску или водолазный шлем, подготовленный для этого.

Встроенная система дыхания

Подача кислорода дайверам в декомпрессионных камерах предпочтительно осуществляется через встроенную дыхательную систему, использующую кислородную маску, подключенную к подающим и выхлопным шлангам, которые подают кислород извне камеры и отводят выдыхаемый, обогащенный кислородом газ за пределы камеры, с помощью системы, эквивалентной двум регуляторам подачи, один расположенный перед дайвером для подачи кислорода по требованию, а другой – после дайвера для отвода выдыхаемого газа по требованию, чтобы парциальное давление кислорода в камере поддерживалось на относительно безопасном уровне. Если используются кислородные маски, выпускающие газ в камеру, воздух в камере необходимо часто обновлять для поддержания уровня кислорода в пределах безопасных рабочих значений.

Маски кислорода для анестезии

Маски для анестезии – это лицевые маски, предназначенные для подачи анестезирующих газов пациенту при вдыхании. Они изготавливаются из антистатического силикона или резины, поскольку искра статического электричества может воспламенить некоторые анестезирующие газы. Маски могут быть черными резиновыми или прозрачными силиконовыми. Маска надевается на рот и нос и оснащена системой двойных трубок. Одна трубка подает вдыхаемый анестезирующий газ в маску, а другая возвращает выдыхаемый газ обратно к аппарату. Маски для анестезии имеют 4-точечные фиксирующие ремни для надежной фиксации на голове, позволяющие анестезиологу контролировать подачу газов и кислорода.

Маски для альпинистов на больших высотах

Кислородные маски используются альпинистами при восхождениях на высокие вершины, такие как Эверест. Из-за сильного холода и суровых условий кислородные маски для использования на экстремальных высотах должны быть надежными и эффективными. Баллоны для хранения кислорода, используемые с масками (называемые кислородными баллонами), изготавливаются из легких, высокопрочных металлов и покрываются высокопрочными волокнами, такими как кевлар. Эти специальные баллоны заполняются кислородом под очень высоким давлением, что обеспечивает более длительное время подачи кислорода для дыхания по сравнению со стандартными баллонами. В последние годы системы кислородных масок для высокогорного альпинизма, которые постоянно подают кислород, все чаще заменяются системами, подающими кислород по требованию через назальные канюли.

Кислородные шлемы

Кислородные каски используются в гипербарических кислородных камерах для подачи кислорода. Это прозрачные, лёгкие пластиковые шлемы с уплотнением вокруг шеи, напоминающие шлем скафандра. Они обеспечивают хороший обзор. Лёгкие пластиковые шланги подают кислород в шлем и отводят выдыхаемый газ из камеры. Кислородные каски часто предпочтительнее для подачи кислорода в гипербарических кислородных камерах детям и пациентам, которым неудобно пользоваться кислородной маской.

Системы удержания масок

Медицинские кислородные маски удерживаются на месте медицинским персоналом или пользователем вручную, либо могут быть оснащены легкой эластичной лентой, позволяющей быстро снять маску. Полнолицевые маски фиксируются несколькими ремнями. Плотно прилегающие кислородные маски закрепляются в четырех точках двумя головными ремнями. Авиационные маски часто оснащаются быстро надеваемыми привязными системами, позволяющими быстро надеть маску в аварийных ситуациях тем, кто находится в герметизированных летательных аппаратах. Кислородные маски военных летчиков крепятся к летным шлемам с помощью систем быстрого освобождения.