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文檔簡介
航空航天醫(yī)學工程第1頁/共124頁*內(nèi)容介紹(1)特點與任務(2)醫(yī)學信號檢測(3)醫(yī)學保障(4)生命保障技術(5)醫(yī)學專用裝備*胡文東,文治洪。航空航天醫(yī)學工程學,2013,第四軍醫(yī)大學出版社第2頁/共124頁(1)概述(2)特點(3)任務1.航空航天醫(yī)學工程特點與任務第3頁/共124頁(1)概述航空航天醫(yī)學(Aerospacemedicine)是研究人在大氣層和外層空間飛行時,外界環(huán)境因素(低壓、缺氧、宇宙輻射等)及飛行因素(超重、失重等)對人體生理功能的影響,及其防護措施的醫(yī)學學科。1.航空航天醫(yī)學工程特點與任務第4頁/共124頁一、航空航天醫(yī)學工程的發(fā)展歷史(一)人類對高空環(huán)境的逐步認識1770年到19世紀的一百多年的時間里,各國科學家進行了大量的氣球載人、載動物的升空試驗。當時人們沒有認識高空環(huán)境會對人體帶來危害,沒有采取相應的保護措施,以致在升空中發(fā)生了人的凍傷、耳痛、意識喪失甚至死亡的嚴重事故。此后人們便重視和開展高空環(huán)境的研究,逐漸認識到低壓、缺氧、低溫對人體的危害,這是航空醫(yī)學的萌芽時期。1.航空航天醫(yī)學工程特點與任務第5頁/共124頁一、航空航天醫(yī)學工程的發(fā)展歷史(一)人類對高空環(huán)境的逐步認識飛機的制造、飛行是19世紀末20世紀初實現(xiàn)的。當時飛機的性能較低,航行高度僅兩千米,飛行速度也僅有每小時500公里。即使這樣也發(fā)生了暈機、著陸事故、飛機碰撞等急待解決的問題。1.航空航天醫(yī)學工程特點與任務第6頁/共124頁一、航空航天醫(yī)學工程的發(fā)展歷史(一)人類對高空環(huán)境的逐步認識第二次世界大戰(zhàn)期間,特別是噴氣飛機出現(xiàn)后,飛機的性能提高,航行高度增高,速度增快,續(xù)航時間延長,出現(xiàn)了由超重、低壓、缺氧、低溫等引起的醫(yī)學問題,這迫使各國投入了大量人力物力用于開展航空醫(yī)學研究。1.航空航天醫(yī)學工程特點與任務第7頁/共124頁一、航空航天醫(yī)學工程的發(fā)展歷史(一)人類對高空環(huán)境的逐步認識航天醫(yī)學是在航空醫(yī)學基礎上發(fā)展的。40年代末50年代初,人們進行了廣泛的火箭和衛(wèi)星的生物學試驗。動物實驗證明人類可以到宇宙航行后,蘇聯(lián)在60年代初首先載人航天成功。隨后研究了人在宇宙飛行的安全返回、失重對人體的影響等,證明人可以在失重條件下有效地工作和健康地生活。隨著航天技術的發(fā)展,航天醫(yī)學也相應地迅速發(fā)展。1.航空航天醫(yī)學工程特點與任務第8頁/共124頁一、航空航天醫(yī)學工程的發(fā)展歷史(二)針對高空環(huán)境的防護航空航天醫(yī)學的研究范圍非常廣泛,低壓缺氧是航空航天中的重要環(huán)境因素之一。地球周圍包繞著一層大氣,大氣的固定成分主要是氮、氧、二氧化碳等。地平面上的大氣壓力每一平方厘米承受的大氣柱重量為1.033kg,與同樣底面積高760mm的汞柱相等,這一壓力值即定為標準壓力。大氣壓力隨著高度升高而降低。當外界壓力降低到266.89mm汞柱(8000米上空)時,人就會發(fā)生減壓損傷。1.航空航天醫(yī)學工程特點與任務第9頁/共124頁一、航空航天醫(yī)學工程的發(fā)展歷史(二)針對高空環(huán)境的防護飛行中各種加速度對人體的前庭器官是一種刺激,在適宜范圍內(nèi)一般不會引起不良反應,當加速度刺激頻繁、劇烈,時間較長,超過前庭器官的閾值,即可引起運動病反應。運動病有暈船、暈機、暈車、航天運動病等。病因與前庭器官密切相關,喪失前庭功能的聾啞人前庭器官發(fā)育不全的人,一般不會發(fā)生運動病。軍事飛行中乘員暈機的較多。民航客機飛行平穩(wěn),座艙舒適,發(fā)生暈機的旅客一般不超過6%。1.航空航天醫(yī)學工程特點與任務第10頁/共124頁一、航空航天醫(yī)學工程的發(fā)展歷史(二)針對高空環(huán)境的防護失重是航天飛行中的一個特殊物理因素。人體的結構特點,保證人對重力的對抗和適應。載人航天實踐證明,失重對人體的生理功能有很大影響,但不像原先想象的那樣嚴重。人在失重條件下連續(xù)生活工作365天后,返回地球經(jīng)短期休息,可完全地恢復健康,并未發(fā)生不可逆轉的生理變化。1.航空航天醫(yī)學工程特點與任務第11頁/共124頁一、航空航天醫(yī)學工程的發(fā)展歷史(三)高性能飛機和航天活動失重引起的人體生理功能變化人體的感受器感到體液增加,機體通過體液調(diào)節(jié)系統(tǒng)減少體液,出現(xiàn)體液轉移反射性多尿,導致水鹽從尿中排出,血容量減少;出現(xiàn)心血管功能降低征候,如心輸出量減少、立位耐力降低等,返回地面后短時對重力不適應。1.航空航天醫(yī)學工程特點與任務第12頁/共124頁一、航空航天醫(yī)學工程的發(fā)展歷史(三)高性能飛機和航天活動航空航天飛行中宇宙輻射對人體的傷害宇宙輻射主要指從銀河系各方面來的高能帶電粒子流,由質(zhì)子、光子、電子組成;其次是太陽發(fā)生耀斑時釋放出的大量高能帶電粒子,絕大多數(shù)是質(zhì)子,其次是“粒子;第三種是地球輻射帶的射線,帶電粒子在近地球空間為地磁場俘獲,形成范圍很廣的高強度輻射區(qū),稱地球輻射帶。輻射粒子作用于人體細胞使原子產(chǎn)生電離效應。1.航空航天醫(yī)學工程特點與任務第13頁/共124頁一、航空航天醫(yī)學工程的發(fā)展歷史(三)高性能飛機和航天活動載人航天歷來重視宇宙輻射對航天員的傷害,航天器及乘員身上都帶有各種輻射劑量測定儀,以觀察宇宙輻射可能對人體的傷害。1.航空航天醫(yī)學工程特點與任務第14頁/共124頁1.航空航天醫(yī)學工程特點與任務第15頁/共124頁(2)特點醫(yī)工結合復雜性環(huán)境特殊,標準要求高基礎與應用相結合1.航空航天醫(yī)學工程特點與任務第16頁/共124頁(3)任務人員選拔訓練醫(yī)學監(jiān)護醫(yī)學保障人-機工效1.航空航天醫(yī)學工程特點與任務第17頁/共124頁一、航空航天醫(yī)學信息種類(一)生物電信號1.生物電信號的醫(yī)學意義2.常用的生物電信號2.航空航天醫(yī)學工程信號檢測第18頁/共124頁(二)非電信號1.心動信號2.呼吸信號3.血壓信號4.血管脈動信號5.眼動信號6.胃動信號7.體溫信號2.航空航天醫(yī)學工程信號檢測第19頁/共124頁(三)化學信號1.血液成分及物理化學特性變化2.呼出氣體成分3.排汗量變化4.尿液成分變化2.航空航天醫(yī)學工程信號檢測第20頁/共124頁二、航空航天醫(yī)學信息特征(一)節(jié)律性和隨機性(二)線性和非線性(三)穩(wěn)態(tài)和非穩(wěn)態(tài)特性(四)信噪比2.航空航天醫(yī)學工程信號檢測第21頁/共124頁三、信號檢測的任務(一)機載醫(yī)監(jiān)設備(二)地面醫(yī)監(jiān)設備2.航空航天醫(yī)學工程信號檢測第22頁/共124頁醫(yī)監(jiān)工程的技術內(nèi)容1.飛行人員醫(yī)學信息的檢測2.放大與記錄3.記錄與傳輸4.分析與顯示2.航空航天醫(yī)學工程信號檢測第23頁/共124頁生命保障系統(tǒng)是載人航天中使用的,為使人能夠在外太空生存的一系列設備的總稱。美國國家航空航天局的載人航天飛行中也常稱之為環(huán)境控制與生命保障系統(tǒng)(ECLSS)。生命保障系統(tǒng)可以提供生存所需的空氣、水和食物,并可以維持合適的身體溫度與壓力,同時可以收集或處理代謝中產(chǎn)生的廢物。生命保障系統(tǒng)也必須能夠屏蔽來自外部的有害影響,如射線和微星體。生命保障系統(tǒng)中的所有組件都是關乎生命,所以都是基于安全工程學進行設計。4.航空航天生命保障系統(tǒng)第24頁/共124頁4.航空航天生命保障系統(tǒng)第25頁/共124頁生命保障系統(tǒng)-簡介生命保障系統(tǒng)(CELSS)是維持載人航天器密閉艙內(nèi)大氣環(huán)境,保障航天員安全、生活和工作的綜合措施和設備。太空艙內(nèi)的環(huán)境控制與生命保障系統(tǒng),不但是載人航天器上最具載人特色的一個重要系統(tǒng),而且直接關系到航天員的身體健康、工作效率和生命安全。為航天員提供睡眠、娛樂、鍛煉等日常生活所需要的物質(zhì)條件和設備。長期飛行的載人航天器生命保障系統(tǒng)需要設有性能更為完善的故障檢測、排除和隔離的系統(tǒng)。4.航空航天生命保障系統(tǒng)第26頁/共124頁4.航空航天生命保障系統(tǒng)第27頁/共124頁生命保障系統(tǒng)-發(fā)展載人航天器生命保障系統(tǒng)是在飛機環(huán)境控制系統(tǒng)和生物衛(wèi)星生命保障系統(tǒng)的基礎上發(fā)展起來的。它除包括壓力、溫度、濕度、供氣和空氣分配等環(huán)境控制系統(tǒng)外,還設有航天員系統(tǒng),即航天員的飲食、休息、睡眠、排泄等日常生活保障系統(tǒng)。此外,航天器與飛機的艙外環(huán)境不同,其環(huán)境控制系統(tǒng)也有差別。4.航空航天生命保障系統(tǒng)第28頁/共124頁生命保障系統(tǒng)-發(fā)展自從1961年蘇聯(lián)航天員加加林乘“東方”1號飛船進入宇宙空間,航天任務的內(nèi)容不斷擴展,續(xù)航時間增長,航天員不僅要長時間在艙內(nèi)工作,而且還要出艙活動,在空間行走,直至登月探索。載人飛船、航天站和航天飛機的生命保障系統(tǒng)日趨復雜和可靠,已能滿足多乘員、長時間、重復使用的航天任務要求。4.航空航天生命保障系統(tǒng)第29頁/共124頁生命保障系統(tǒng)-發(fā)展載人航天器生命保障系統(tǒng)的發(fā)展已經(jīng)歷了一個較長的過程,已由早期飛船的簡單系統(tǒng)發(fā)展成為可以提供多人長期使用并具有一定重復使用功能的系統(tǒng)。先進的半再生式系統(tǒng)可望在21世紀末投入使用。21世紀,人類將采用閉路受控生態(tài)生命保障系統(tǒng),在空間有限環(huán)境里實現(xiàn)自給自足。4.航空航天生命保障系統(tǒng)第30頁/共124頁生命保障系統(tǒng)-組成環(huán)境控制分系統(tǒng)為航天員創(chuàng)造適宜的生活和工作的人造大氣環(huán)境的儀器和設備。它的基本功能是維持密閉艙規(guī)定的大氣溫度、濕度和壓力,控制大氣成分。包括密閉艙大氣溫度控制、濕度控制、壓力控制、成分控制、通風、大氣監(jiān)測、復壓控制、壁溫控制和泄漏補償?shù)确窒到y(tǒng)。4.航空航天生命保障系統(tǒng)第31頁/共124頁生命保障系統(tǒng)-組成溫度控制是以散熱和漏熱補償?shù)姆绞?,借助于通風循環(huán)維持艙內(nèi)適宜的大氣溫度。濕度控制是除去來自航天員呼出氣體和體表蒸發(fā)的水汽。微重力狀態(tài)下除濕需要借助于毛細力和離心力等外力收集冷凝水并將它傳輸?shù)綇U水容器。由于艙體泄漏和航天員的代謝消耗,需借助于大氣壓力和成分控制系統(tǒng)來補償泄漏氣體和航天員的氧氣消耗,維持恒定艙壓并實現(xiàn)適宜于航天員生存的總壓和氧分壓。對于長期飛行的載人空間站,要裝備大氣監(jiān)測系統(tǒng)。4.航空航天生命保障系統(tǒng)第32頁/共124頁生命保障系統(tǒng)-組成大氣再生分系統(tǒng)維持密閉艙大氣以適宜于航天員生存的設備和儀器。主要用于供氧、供氮、二氧化碳凈化和處理、微量污染氣體凈除和微生物控制等。航天員的代謝物和儀器、設備的揮發(fā)物使密閉艙大氣受污染,如果不采取凈化和補充新鮮氧氣等措施,航天員就無法在艙內(nèi)生活。提供新鮮氧氣的方法有儲存法和還原再生法。氧的儲存包括高壓常溫氣態(tài)儲存、單相超臨界壓力低溫儲存和堿土金屬超氧化物的化學儲存等。4.航空航天生命保障系統(tǒng)第33頁/共124頁生命保障系統(tǒng)-組成大氣再生分系統(tǒng)氧的再生是把航天員呼出的二氧化碳經(jīng)過一系列物理化學反應還原為氧的過程。微量污染控制在于消除煙塵、臭氣和其他微量污染氣體并控制微生物的繁殖。通常采用過濾、吸附和催化氧化等綜合處理技術。短期飛行一般采用活性炭吸附技術,但對于使用電子儀器較多的大型載人航天器,還要裝備消除一氧化碳的催化氧化系統(tǒng)。長期飛行,需要設置更加完善的設備和儀器綜合處理有害氣體。此外,還須對航天員進行消毒和檢疫,以防污染密閉艙大氣環(huán)境。4.航空航天生命保障系統(tǒng)第34頁/共124頁生命保障系統(tǒng)-組成水的供應和處理分系統(tǒng)供給航天員生活和衛(wèi)生用水并回收和再生廢水的設備和儀器。短期飛行的載人航天器除裝備儲水容器從地面裝載清潔水外,還配有簡單的供水管系、閥門、加熱和冷卻裝置。4.航空航天生命保障系統(tǒng)第35頁/共124頁生命保障系統(tǒng)-組成水的供應和處理分系統(tǒng)而長期飛行和多乘員時,由于耗水量大,必須裝備廢水處理系統(tǒng),以回收和再生大部分或全部廢水和尿液。廢水再生技術有:①綜合過濾技術。②相變處理技術。③膜技術。④廢水和廢物綜合處理系統(tǒng)。4.航空航天生命保障系統(tǒng)第36頁/共124頁生命保障系統(tǒng)-組成廢物處理分系統(tǒng)收集、儲存和處理人體排出的糞便、嘔吐物、個人衛(wèi)生廢物和其他雜物的設備。包括便桶、小便收集裝量、垃圾緊縮器、固體雜質(zhì)收集器和廢物儲存設備等。在失重狀態(tài)下收集廢物需要利用機械力。短期飛行只需將尿、糞便等廢物儲存起來,返回地面后供分析使用。長期飛行時將尿回收、處理和再生成為清潔水可供使用。4.航空航天生命保障系統(tǒng)第37頁/共124頁生命保障系統(tǒng)-組成熱控分系統(tǒng)在載人航天器起飛、在軌和返回各階段的熱力學環(huán)境中,為創(chuàng)造密閉艙內(nèi)舒適的大氣環(huán)境而設置的采集、傳輸和散熱系統(tǒng)。用燃料電池作為能源的短期飛行載人航天器,由于水源充足,常以水作為輔助散熱系統(tǒng)的蒸發(fā)劑,以便在空間輻射散熱器不能滿足散熱要求時輔助主動散熱系統(tǒng)工作。主動散熱系統(tǒng)包括為航天員和電子儀器散熱的通風回路、中間傳熱回路和流體散熱回路?;芈分g以氣/液和液/液熱交換器進行耦合。4.航空航天生命保障系統(tǒng)第38頁/共124頁生命保障系統(tǒng)-組成載人航天器生命保障系統(tǒng)的發(fā)展已經(jīng)歷了一個較長的過程,已由早期飛船的簡單系統(tǒng)發(fā)展成為可以提供多人長期使用并具有一定重復使用功能的系統(tǒng)。先進的半再生式系統(tǒng)可望在21世紀末投入使用。21世紀,人類將采用閉路受控生態(tài)生命保障系統(tǒng),在空間有限環(huán)境里實現(xiàn)自給自足。4.航空航天生命保障系統(tǒng)第39頁/共124頁生命保障系統(tǒng)-組成居住分系統(tǒng)為航天員提供居住、飲食及日常生活保障的系統(tǒng)。它包括:①起居室。是乘員個人休息的處所。室內(nèi)應設有輕便睡床、娛樂設施、鍛煉器材、噪聲和燈光控制以及個人修飾用具等。②食物管理和廚房。包括冷凍、冷藏和常溫儲存食物的設備以及配餐和供應飲食的設備。其中包括微波/對流爐,冷、熱飲用水和飲料配給裝置及調(diào)料等。③個人衛(wèi)生設備。是一個能夠控制臭味的封閉單元。4.航空航天生命保障系統(tǒng)第40頁/共124頁生命保障系統(tǒng)-組成艙外活動分系統(tǒng)航天員艙外作業(yè)所攜帶的個人保障系統(tǒng)。包括航天服、攜帶式生命保障系統(tǒng)和個人救生裝備等。4.航空航天生命保障系統(tǒng)第41頁/共124頁4.航空航天生命保障系統(tǒng)第42頁/共124頁生命保障系統(tǒng)-功能人的生理與代謝需求一個正常體形的乘員每天需要消耗總重約5公斤的氧氣、水和食物,才可以完成標準太空飛行任務一天所需工作;與此同時,他也將排泄出多種代謝終產(chǎn)物。大致消耗拆分如下:0.84公斤氧氣、0.62食物和3.52水;并經(jīng)過身體處理轉化成0.11公斤固體排泄物、3.87公斤液體排泄物和1.00公斤二氧化碳。4.航空航天生命保障系統(tǒng)第43頁/共124頁生命保障系統(tǒng)-功能雖根據(jù)每天活動內(nèi)容不同,上述指標也不盡相同,但都將按照消耗品儲備狀況進行安排。一般來說,一次太空飛行中所需水量為額定值的兩倍以考慮非生理用水(比如個人清潔)。而且根據(jù)任務持續(xù)時間的不同,產(chǎn)生廢物的數(shù)量和種類也有不同,如果任務時間超過一周,一般會包含毛發(fā)、指甲、皮膚碎屑和其他生理廢物。盡管不像代謝參數(shù)變化對人產(chǎn)生反應那樣迅速,太空中的其他環(huán)境因素,比如輻射、重力、噪音、震動和照明,也都會影響人的生理反應。4.航空航天生命保障系統(tǒng)第44頁/共124頁空氣生命保障系統(tǒng)所提供的環(huán)境空氣主要包含:氧氣、氮氣、水、二氧化碳和其他微量氣體,各組份氣體氣壓的代數(shù)和為空氣氣壓值,這個值一般為101.3千帕,即海平面標準大氣壓。但如果相應增加氧氣的組份氣壓值,空氣氣壓值也可進行顯著降低(比如在艙外活動時降低25~26千帕),較低的空氣氣壓可以簡化飛船的結構設計,并減少氣氛損失。一般降低空氣氣壓有兩種方法:一種是保持氧氣比率不變減少空氣氣壓;另一種是允許氧氣濃縮并減少空氣氣壓。4.航空航天生命保障系統(tǒng)第45頁/共124頁水水的用途是用于乘員飲用、清潔、艙外活動時溫控和其他緊急使用。因為水在太空探索中是不可原位取得的資源,所以必須對水進行高效的儲存、使用和回收(包含廢水)。4.航空航天生命保障系統(tǒng)第46頁/共124頁食物生命保障系統(tǒng)通常包括了室內(nèi)植物培育系統(tǒng),即可以在室內(nèi)與容器中栽培食物。通常此系統(tǒng)的設計目的是重復利用所有可重復利用的營養(yǎng)物質(zhì)。這個系統(tǒng)的現(xiàn)實例子有:降解廁所,使用降解廁所可以降解廢物(排泄物)并將其中可利用的營養(yǎng)物質(zhì)通過食物作物的處理,制造食物并再次利用。之后按上述過程一直循環(huán)以最大限度節(jié)約物資。4.航空航天生命保障系統(tǒng)第47頁/共124頁微生物的檢測與控制美國國家航空航天局的LOCAD(芯片實驗室應用開發(fā))計劃現(xiàn)在正在開發(fā)在長時間太空飛行中使用的細菌和真菌檢測系統(tǒng)。4.航空航天生命保障系統(tǒng)第48頁/共124頁4.航空航天生命保障系統(tǒng)第49頁/共124頁生命保障系統(tǒng)-種類飛船上的生命保障系統(tǒng)1.航天飛機上的生命保障系統(tǒng)美國國家航空航天局在航天飛機上使用了環(huán)境控制與生命保障系統(tǒng),以同時提供對乘員的生命保障和對載荷物的環(huán)境控制。航天飛機參考手冊給出了以下帶有環(huán)境控制與生命保障系統(tǒng)的部分:乘員艙加壓、客艙空氣再生、水冷循環(huán)系統(tǒng)、主動溫控系統(tǒng)、上下水系統(tǒng)、廢物收集系統(tǒng)、廢水罐、氣閘、艙外行動單元、乘員高空防護系統(tǒng)、同位素熱發(fā)電機冷卻系統(tǒng)和氣態(tài)氮載荷清潔系統(tǒng)。4.航空航天生命保障系統(tǒng)第50頁/共124頁生命保障系統(tǒng)-種類飛船上的生命保障系統(tǒng)2.聯(lián)盟號飛船上的生命保障系統(tǒng)聯(lián)盟號上使用的生命保障系統(tǒng)叫做КомплексСредствОбеспеченияЖизнедеятельности(KSOZh)。4.航空航天生命保障系統(tǒng)第51頁/共124頁生命保障系統(tǒng)-種類空間站上的生命保障系統(tǒng)1.國際空間站上的生命保障系統(tǒng)1996年的5月,美國國家航空航天局發(fā)布了技術備忘錄108508《國際空間站環(huán)境控制與生命保障系統(tǒng)技術任務協(xié)議匯總報告》。這份報告描述了國際空間站使用的開發(fā)水回收系統(tǒng)與空氣新生系統(tǒng)所做的工作。4.航空航天生命保障系統(tǒng)第52頁/共124頁生命保障系統(tǒng)-種類艙外活動生命保障系統(tǒng)背包主要使用的兩種宇航服(美國的EMU和俄羅斯的海鷹宇航服)都包含了基本生命保障系統(tǒng)(PLSS)背包,該系統(tǒng)能使用戶進行獨立的不系帶艙外工作。4.航空航天生命保障系統(tǒng)第53頁/共124頁4.航空航天生命保障系統(tǒng)第54頁/共124頁生命保障系統(tǒng)-舉例蘇聯(lián)“東方”1號飛船蘇聯(lián)“東方”1號飛船的生命保障系統(tǒng)是一種較簡單的短時間的綜合保障裝置。密閉艙內(nèi)大氣壓力和氧分壓接近地面標準,二氧化碳濃度低于0.5%,艙溫保持12~15,相對濕度為45%~65%,艙內(nèi)裝有上述各項參數(shù)的檢測設備,為航天員提供信息并向地球站傳送遙測信號。利用堿土金屬的超氧化物吸收艙內(nèi)和人體排出的二氧化碳,同時釋放氧氣,供航天員呼吸。4.航空航天生命保障系統(tǒng)第55頁/共124頁調(diào)溫裝置和空間輻射散熱器組成溫度控制系統(tǒng),以調(diào)節(jié)艙內(nèi)溫度。艙內(nèi)濕度靠控制去濕裝置的氣體流量來調(diào)節(jié)。航天員的食物是鋁管包裝的肉糜、果醬等膏糊狀食品,進餐時用手擠壓管壁,通過進入管將食物送進口中。在航天服加壓情況下,可通過頭盔食孔進食。加加林穿的航天服是一種結構簡單的艙內(nèi)服裝,具有加壓和通風功能。4.航空航天生命保障系統(tǒng)第56頁/共124頁4.航空航天生命保障系統(tǒng)第57頁/共124頁生命保障系統(tǒng)-舉例美國“阿波羅”11號飛船美國“阿波羅”11號飛船載有3名航天員,續(xù)航14天。它有3套比較復雜的生命保障系統(tǒng),分別設在服務艙、指揮艙和登月艙內(nèi)。艙內(nèi)采用100%的純氧環(huán)境,為防止火災,起飛前注入一些氮氣。座艙壓力調(diào)節(jié)器保持指揮艙內(nèi)壓力為34×10帕(0.34公斤力/平方厘米)。一旦艙體驟然泄壓,應急供氧系統(tǒng)立即大流量供氧,維持座艙5分鐘的安全壓力,以保證航天員穿好航天服。4.航空航天生命保障系統(tǒng)第58頁/共124頁溫度控制系統(tǒng)具有兩個獨立的冷卻回路,冷卻介質(zhì)乙二醇經(jīng)離心泵循環(huán)流動,把人和設備產(chǎn)生的熱量通過空間輻射散熱器向空間輻射散熱。航天服回路中的二氧化碳和臭氣凈化裝置由兩個裝有氫氧化鋰和活性炭的凈化筒組成,兩者交替工作。凈化后的氣體余熱通過冷凝器由乙二醇帶走,氣體中的水汽通過水汽冷凝分離器變成冷凝水,周期地排入廢水箱。主氧源是超臨界壓力低溫貯存的液態(tài)氧。4.航空航天生命保障系統(tǒng)第59頁/共124頁供水系統(tǒng)的水源來自氫氧燃料電池的副產(chǎn)品,經(jīng)凈化處理后供航天員飲用。航天員食物是袋裝的各種脫水食品,加水后食用,味道接近地面膳食。睡覺使用睡袋。人體排出的廢物經(jīng)收集后貯存。登月服是具有液冷降溫結構的艙外用航天服。服裝背包內(nèi)裝有便攜式生命保障系統(tǒng)和通信系統(tǒng)便攜式生命保障系統(tǒng)是一個自成體系的小背包,背在航天員身上,它為登月活動的航天員提供呼吸用氧、溫度濕度控制、二氧化碳和廢氣凈化,能保證航天員在月球上工作4小時。通信系統(tǒng)裝在背包內(nèi)。4.航空航天生命保障系統(tǒng)第60頁/共124頁登月服4.航空航天生命保障系統(tǒng)第61頁/共124頁(1)飛行救護衛(wèi)生裝備(2)飛行人員體檢及選拔鑒定設備(3)飛行衛(wèi)生保障裝備(4)空投空降衛(wèi)生設備(5)科研及訓練衛(wèi)生裝備5.航空航天醫(yī)學專用裝備第62頁/共124頁(1)飛行救護衛(wèi)生裝備一、呼吸機作用:改善通氣功能
改善換氣功能
減少呼吸功的消耗和節(jié)約心臟儲備能力
5.航空航天醫(yī)學專用裝備第63頁/共124頁(1)飛行救護衛(wèi)生裝備一、呼吸機JIXI-H-100型5.航空航天醫(yī)學專用裝備第64頁/共124頁(1)飛行救護衛(wèi)生裝備二、除顫器用脈沖電流作用于心臟,實施電擊治療,消除心率失常,使心臟恢復竇性心律。具有療效高、作用快、操作簡便以及與藥物相比較為安全等優(yōu)點。
按是否與R波同步:非同步型和同步型除顫器兩類。
按電極板放置的位置:體內(nèi)除顫器和體外除顫器兩類。5.航空航天醫(yī)學專用裝備第65頁/共124頁(1)飛行救護衛(wèi)生裝備二、除顫器GEResponder10005.航空航天醫(yī)學專用裝備第66頁/共124頁(1)飛行救護衛(wèi)生裝備三、監(jiān)護儀器
臨床上用醫(yī)用監(jiān)護儀來長期、連續(xù)、自動地實施對病人的實時動態(tài)觀察、異常情況的報警和記錄,大大節(jié)省了人力方便了對患者的護理及治療。
便攜式監(jiān)護儀一般用于非監(jiān)護室以及外出搶救病人。5.航空航天醫(yī)學專用裝備第67頁/共124頁(1)飛行救護衛(wèi)生裝備三、監(jiān)護儀器Dash30005.航空航天醫(yī)學專用裝備第68頁/共124頁(1)飛行救護衛(wèi)生裝備四、飛行員遇險救護設備
殲擊機、強擊機在機場內(nèi)發(fā)生災難時,飛行員遇險救護設備被拖掛到指定位置在無任何外援動力情況下,迅速組織實施對遇險受傷飛行員救護,使其快速脫離座艙送入救護車。5.航空航天醫(yī)學專用裝備第69頁/共124頁(1)飛行救護衛(wèi)生裝備四、飛行員遇險救護設備使用范圍:
主要用于殲擊機、強擊機在機場的外場跑道兩端阻攔網(wǎng)內(nèi)及迫降道內(nèi)迫降后的遇險飛行員救護;用于機場的跑道、硬土地、草地和普通車輛可以到達的地域;用于各種(單、雙座)殲擊機、強擊機的遇險。適用于迫降后飛機狀態(tài)為飛機平放以及機頭向上、向下、傾斜四種狀態(tài),不適用于飛機倒扣狀態(tài)。5.航空航天醫(yī)學專用裝備第70頁/共124頁(1)飛行救護衛(wèi)生裝備四、飛行員遇險救護設備飛行員遇險救護設備展開圖5.航空航天醫(yī)學專用裝備第71頁/共124頁(1)飛行救護衛(wèi)生裝備五、外場飛行救護車
用于尋找和運送受傷、遇險飛行人員的專用保障車輛。
通常由中、小型面包車底盤改裝而成,可以載運1名臥位傷員和2名坐位傷員。車內(nèi)配有1名軍醫(yī)、一名護士及便攜式醫(yī)療箱、急救藥材、醫(yī)藥護理用品、擔架床和飛機座艙開啟工具等,可以在車上對傷員進行急救和醫(yī)療護理操作。5.航空航天醫(yī)學專用裝備第72頁/共124頁(1)飛行救護衛(wèi)生裝備五、外場飛行救護車5.航空航天醫(yī)學專用裝備第73頁/共124頁(1)飛行救護衛(wèi)生裝備六、空勤急救盒
空勤急救盒中提供飛行員遇險生存中處理外傷和預防疾病使用的藥品器材。5.航空航天醫(yī)學專用裝備第74頁/共124頁(1)飛行救護衛(wèi)生裝備六、空勤急救盒5.航空航天醫(yī)學專用裝備第75頁/共124頁(1)飛行救護衛(wèi)生裝備七、航空救護箱
航空急救箱是一組裝備有幫助飛行員脫離座艙的破拆工具和止血、包扎、固定、保持呼吸道通暢、抗休克等急救藥品器材的專用制式設備。
由一個箱和一個背囊組成,主要用于遇險飛行員的搜尋、人機脫離和緊急救治、受傷飛行員的緊急醫(yī)療搶救、生命體征維持及受傷飛行員后送途中的醫(yī)療護理。5.航空航天醫(yī)學專用裝備第76頁/共124頁(1)飛行救護衛(wèi)生裝備七、航空救護箱5.航空航天醫(yī)學專用裝備第77頁/共124頁(2)飛行人員體檢及選拔鑒定設備一、前庭功能檢查設備
飛行員前庭功能檢查設備是集計算機虛擬光學、電子學等技術為一體的便攜式前庭功能醫(yī)學檢查設備。主要用于飛行學員選拔、高性能戰(zhàn)斗機飛行員選拔、飛行員嚴重飛行錯覺、眩暈以及暈機病等的診斷鑒定,也可用于一般人員眩暈癥、平衡障礙等的檢查診斷。5.航空航天醫(yī)學專用裝備第78頁/共124頁(2)飛行人員體檢及選拔鑒定設備一、前庭功能檢查設備設備由視頻眼罩、計算機系統(tǒng)和應用軟件組成。5.航空航天醫(yī)學專用裝備第79頁/共124頁(2)飛行人員體檢及選拔鑒定設備二、飛行員特殊視覺功能檢查儀
應用現(xiàn)代化計算機技術、虛擬光學技術、光機電一體化技術和經(jīng)典視覺生理理論研制的綜合性自動檢測評定飛行員視覺功能。
用以檢測對比敏感度、快速暗適應、隱斜視等項視覺功能,適用于招飛行學員和飛行人員體檢特殊視覺功能檢查。5.航空航天醫(yī)學專用裝備第80頁/共124頁(2)飛行人員體檢及選拔鑒定設備二、飛行員特殊視覺功能檢查儀5.航空航天醫(yī)學專用裝備第81頁/共124頁(2)飛行人員體檢及選拔鑒定設備三、飛行員抗荷抗缺氧能力檢測儀
以機載抗荷供養(yǎng)裝備為核心,計算機為主體,并集電子測量等技術為一體的飛行員專用地面檢測設備。
主要用于對飛行員下列情況下進行下肢蹬力、抗荷正壓呼吸動作、供氧代償加壓呼吸、低濃度氧耐力、選配加壓供氧面罩或密閉頭盔時氣密性檢查。5.航空航天醫(yī)學專用裝備第82頁/共124頁(2)飛行人員體檢及選拔鑒定設備三、飛行員抗荷抗缺氧能力檢測儀
5.航空航天醫(yī)學專用裝備第83頁/共124頁(3)飛行衛(wèi)生保障裝備5.航空航天醫(yī)學專用裝備第84頁/共124頁(3)飛行衛(wèi)生保障裝備一、航空醫(yī)療箱
航空醫(yī)療箱可以在飛機上迅速展開和撤收,適用于我國現(xiàn)有的各種直升機和運輸機。體積小、使用靈活、攜帶方便。
應存放在通風干燥的室內(nèi),避免與腐蝕劑接觸。電器設備要定期通電運轉,保持性能良好,如發(fā)現(xiàn)故障應及時上報,請專業(yè)人員維修。5.航空航天醫(yī)學專用裝備第85頁/共124頁(3)飛行衛(wèi)生保障裝備二、飛行員睡眠式生理參數(shù)記錄儀飛行員睡眠式生理參數(shù)記錄儀適用于長時間監(jiān)測飛行員群體睡眠基本生理參數(shù),是無粘貼電極、無綁縛的新型醫(yī)療設備。
儀器分為兩部分,分別放置在檢測宿舍和航空醫(yī)生辦公室,檢測宿舍放置床墊、床旁信號轉換盒等終端裝置,航空醫(yī)生辦公室放置中央主機部分,由航空醫(yī)生使用。5.航空航天醫(yī)學專用裝備第86頁/共124頁(3)飛行衛(wèi)生保障裝備二、飛行員睡眠式生理參數(shù)記錄儀飛行員睡眠狀態(tài)生理參數(shù)記錄儀工作演示5.航空航天醫(yī)學專用裝備第87頁/共124頁(3)飛行衛(wèi)生保障裝備三、飛行員飛行狀態(tài)生理參數(shù)記錄檢測儀
通過采用穿著式一體化結構設計,便于飛行員佩戴。針對飛行特點進行生理參數(shù)與過載值同步檢測記錄分析,為了解飛行員空中與飛行相關的身體狀況,提供了技術手段和評價依據(jù)。5.航空航天醫(yī)學專用裝備第88頁/共124頁(3)飛行衛(wèi)生保障裝備三、飛行員飛行狀態(tài)生理參數(shù)記錄檢測儀生理儀佩戴方式示意5.航空航天醫(yī)學專用裝備第89頁/共124頁(3)飛行衛(wèi)生保障裝備四、智能身心反饋心理控制訓練系統(tǒng)
系統(tǒng)采用了身心反饋訓練理論而開發(fā)的一套心理與訓練產(chǎn)品。
通過一系列系統(tǒng)地、規(guī)范地示范教學、反饋訓練和綜合訓練后,受訓者最終能脫離訓練儀器,回到現(xiàn)實中靈活地運用所學的放松方法自我控制自己的情緒,進而以一個積極、向上、良好的心理狀態(tài)面對自己的生活、工作和學習。5.航空航天醫(yī)學專用裝備第90頁/共124頁(3)飛行衛(wèi)生保障裝備四、智能身心反饋心理控制訓練系統(tǒng)智能身心反饋訓練系統(tǒng)5.航空航天醫(yī)學專用裝備第91頁/共124頁(3)飛行衛(wèi)生保障裝備五、音樂放松催眠治療系統(tǒng)音樂放松催眠治療系統(tǒng)是以專業(yè)的放松音樂、自然背景、引導訓練,配以音樂隨動按摩、整體電加熱、安神磁療、頭部面罩等多種放松功效,同時兼有語音傳輸、生理指標實時檢測特點集成“音樂放松、催眠治療”于一體的智能反饋音樂放松催眠治療系統(tǒng)。
系統(tǒng)中提供了呼吸調(diào)整訓練、意向放松訓練、漸進式肌肉放松訓練、催眠治療訓練。
5.航空航天醫(yī)學專用裝備第92頁/共124頁(3)飛行衛(wèi)生保障裝備五、音樂放松催眠治療系統(tǒng)5.航空航天醫(yī)學專用裝備第93頁/共124頁(4)空投空降衛(wèi)生設備一、充氣式護踝
空降兵跳傘時穿著的保護踝部的襪套形氣囊。5.航空航天醫(yī)學專用裝備第94頁/共124頁(4)空投空降衛(wèi)生設備二、傘兵供氧器
用于空降兵高空空降時預防高空缺氧環(huán)境危害的單兵防護專用裝備。主要由供氧器、供氧面罩和軟管組成。5.航空航天醫(yī)學專用裝備第95頁/共124頁(4)空投空降衛(wèi)生設備三、空投型傷員救治車
基本用途是空投型傷員救治車,主要用于空降兵的衛(wèi)勤保障,可急救運送兩名擔架傷員或一名擔架傷員、三名坐姿傷員,隨乘兩名醫(yī)護人員。具有良好的機動越野能力和行駛可靠性,擔架裝卸快速方便,氧氣和直流電源接口可供急救設備連續(xù)工作。
主要配置:氧氣瓶、輸液架、急救箱、藥柜臺、藥材柜、器械臺、污物存放器、急救呼吸機、吸痰器和除顫監(jiān)護儀。5.航空航天醫(yī)學專用裝備第96頁/共124頁(4)空投空降衛(wèi)生設備三、空投型傷員救治車5.航空航天醫(yī)學專用裝備第97頁/共124頁(5)科研及訓練衛(wèi)生裝備一、飛行員心理生理負荷模擬訓練器
由飛行模擬生理心理訓練臺、飛行耐力訓練臺、供氧抗荷一體化系統(tǒng)、生理心理監(jiān)測系統(tǒng)、下體負壓系統(tǒng)、訓練反饋系統(tǒng)六大部分和訓練程序、規(guī)范和評價系統(tǒng)等組成。
該模擬器仿真飛行人員在空中飛行時的生理心理負荷實現(xiàn)了與空中飛行負荷相當?shù)哪M飛行、生理心理訓練和評價。
5.航空航天醫(yī)學專用裝備第98頁/共124頁(5)科研及訓練衛(wèi)生裝備一、飛行員心理生理負荷模擬訓練器飛行模擬生理心理訓練臺
5.航空航天醫(yī)學專用裝備第99頁/共124頁(5)科研及訓練衛(wèi)生裝備二、低壓艙
低壓艙是模擬高空低氣壓環(huán)境的大型實驗裝置,是航空醫(yī)學工作中不可缺少的設備之一。
一般由艙體、真空動力系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、供氧系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)與各類指示儀器表組成。5.航空航天醫(yī)學專用裝備第100頁/共124頁(5)科研及訓練衛(wèi)生裝備二、低壓艙航天員準備進行低壓艙訓練5.航空航天醫(yī)學專用裝備第101頁/共124頁(5)科研及訓練衛(wèi)生裝備三、地面加壓呼吸訓練系統(tǒng)
加壓呼吸訓練目的:熟悉全套高空供氧系統(tǒng)的工作原理和使用方法,以消除不必要的顧慮,增強信心;體驗加壓呼吸的生理影響,掌握加壓呼吸的要領,以提高對加壓呼吸的耐力。地面加壓呼吸訓練系統(tǒng)主要用于高空代償服、加壓供氧面罩、加壓供氧頭盔的選配和氣密性檢查以及進行進行地面加壓呼吸訓練。5.航空航天醫(yī)學專用裝備第102頁/共124頁(5)科研及訓練衛(wèi)生裝備三、地面加壓呼吸訓練系統(tǒng)加壓頭盔、高空代償服與氧氣呼吸訓練器連接圖
5.航空航天醫(yī)學專用裝備第103頁/共124頁(5)科研及訓練衛(wèi)生裝備四、空間定向障礙模擬器空間定向障礙模擬器,是指能夠在地面模擬各種類型的飛行空間定向障礙,用于飛行人員體驗和訓練,達到理解空間定向障礙的發(fā)生和遇到空間障礙時候如何處理目的的專用訓練器。
5.航空航天醫(yī)學專用裝備第104頁/共124頁(5)科研及訓練衛(wèi)生裝備四、空間定向障礙模擬器5.航空航天醫(yī)學專用裝備第105頁/共124頁(5)科研及訓練衛(wèi)生裝備五、載人離心機
離心機一般由中央轉臺、旋臂和吊艙構成。
工作原理:當旋臂繞固定軸旋轉時產(chǎn)生的慣性離心力提供可變重力場,以模擬飛機機動飛行和飛船起飛、返回階段出現(xiàn)的持續(xù)性加速度環(huán)境.通過調(diào)整被試者體位,可使其受到不同軸向的加速度作用;調(diào)整控制系統(tǒng),可產(chǎn)生不同G值、G增長率和作用時間的加速度。5.航空航天醫(yī)學專用裝備第106頁/共124頁(5)科研及訓練衛(wèi)生裝備五、載人離心機5.航空航天醫(yī)學專用裝備第107頁/共124頁(5)科研及訓練衛(wèi)生裝備六、多功能傾斜床
多功能傾斜床主要用于飛行員暈厥的診斷、分類和療效評估,飛行員專項醫(yī)學選拔,自主神經(jīng)功能檢查和評估,以及慢性疲勞和立位耐立不良的評價。
產(chǎn)品結構分為主體設備、控制系統(tǒng)和生理信號采集系統(tǒng)三大部分。5.航空航天醫(yī)學專用裝備第108頁/共124頁(5)科研及訓練衛(wèi)生裝備六、多功能傾斜床
5.航空航天醫(yī)學專用裝備第109頁/共124頁(5)科研及訓練衛(wèi)生裝備七
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