我国高原、高山地域辽阔,海拔3000m以上区域约占国土总面积的1/6,其中青藏高原平均海拔在4000m以上,占地面积达250万km2。目前,1700km中印边境多达12.5万km2领土存在长久争议,加之民族分裂分子、恐怖组织活跃以及自然灾害的威胁,高原地区存在很大的潜在军事斗争威胁。一旦紧急情况突发,大批平原部队将在最短时间内进驻高海拔地区执行行军、训练、作战、救援等军事任务。然而高海拔地区气候环境极其恶劣,尤其是低压、低氧等因素,导致人体吸入氧分压、肺泡压以及血液内氧合血红蛋白含量的降低,易引起急进海拔3000m以上人群产生急性高原反应,诱发心、脑、肝、肺、肾等多种器官高原病,极大地制约着部队战斗力的生成。国内外关于高原抗缺氧防护的深入研究取得了一定的进展,但仍不够完善。无论是阶梯习服、适应性运动锻炼、预缺氧训练、药物预防、载氧适应等抗缺氧防护措施,还是液态瓶装氧、便携式加压舱、单兵增氧呼吸器、便携式制氧机、以分子筛制氧机为氧源的集中吸氧室和固定富氧室等抗缺氧防护装备,都无法满足大批平原部队急进高海拔野外环境下执行军事任务的防护要求。基于此,本文采用膜法空分富氧技术,成功研制出高原弥散富氧机,并分别在平原地区、模拟高原环境及高原实地,对其进行了性能参数测试和富氧效果评估。此外,针对我军传统野营网架帐篷的种种弊端,本文还设计研发了气肋型弥散富氧充气帐篷。研究结果显示,由高原弥散富氧机和气肋型弥散富氧充气帐篷组成的高原弥散富氧装置,可以在高原野外环境下迅速搭建局部富氧空间,提高机体吸入氧分压,降低等效海拔高度,改善官兵缺氧状况,是提升部队高原作战能力的利器,填补了我国大批部队急进高原抗缺氧防护装备的空白。主要研究内容分为以下四个部分:第一部分高原弥散富氧机的研制及性能测试方法:基于膜法空分富氧技术,结合“真空度-浓度-流量”量效关系的研究,成功研制高原弥散富氧机。并在海拔480m通过弥散供氧方式为模拟房间富氧,测试高原弥散富氧机的性能参数及模拟房间内部的富氧效果。结果:高原弥散富氧机出气口平均富氧浓度和流量分别为29.5%和9.8 m3/h,与出厂参数基本一致(P>0.05);弥散供氧200min后,模拟房间内部氧气浓度升高到28.7%,温湿度较模拟房间外部均明显提升(P<0.01)。结论:高原弥散富氧机即开即用,性能稳定,可以持续输出氧气浓度在30±3%的富氧气体,利用其为模拟房间弥散供氧,能迅速提高模拟房间内部氧气浓度和温湿度,降低等效海拔高度,提高模拟房间内环境的舒适度。第二部分高原弥散富氧机在模拟高原环境下的性能测试及应用研究方法:利用小型低压模拟舱模拟海拔3000m、4000m、5000m高原环境,检测高原弥散富氧机微型机在不同模拟海拔的性能指标。并在模拟海拔4000m,利用高原弥散富氧机营造局部富氧空间,观察弥散富氧对急性暴露缺氧环境下SD大鼠行为学指标的影响。结果:高原弥散富氧机微型机在模拟海拔3000m、4000m、5000m,平均富氧浓度分别为28.9%、28.4%、27.7%,平均富氧流量分别为880 L/h、810 L/h、750 L/h,与平原地区(29.5%、950 L/h)相比有所下降(P<0.05)。在模拟海拔4000m弥散富氧空间内部SD大鼠的水平活动度明显降低(P<0.01),垂直活动度明显增加(P<0.01)。结论:模拟高原环境对高原弥散富氧机的工作能力有一定影响,但富氧性能依旧出色。弥散富氧能使急性暴露在低压低氧环境的SD大鼠脑活跃程度增加,焦虑、烦躁程度降低,空间认知和探索学习能力提高。第三部分高原弥散富氧机在高原实地性能测试及应用研究方法:在高原实地海拔3866m野外环境下,利用高原弥散富氧机和野战折叠式网架医用帐篷搭建局部富氧空间,并对高原弥散富氧机的各项性能指标、帐篷内部富氧效果及人员应用效果进行测试。结果:机器运行12h,富氧机弥散口平均富氧浓度和流量分别为27.6%和25.6m3/h,且随温度变化分别在(26.3~28.6)%、(22.5~29.5)m3/h范围内波动。帐篷内部氧气浓度12h后升高到25.6%,温湿度较外部有明显提高(P<0.01)。受试者富氧后SpO2显著增加(P<0.01),HR明显降低(P<0.01)。结论:高原弥散富氧机在高原实地环境下性能稳定,富氧效果良好。用其在高原野外环境下搭建富氧帐篷,能明显改善官兵生活工作环境,有效缓解急性高原反应症状,显著提升作业能力和工作效率。第四部分气肋型弥散富氧充气帐篷的研制及性能测试方法:以气肋型网格骨架设计支撑结构,根据流体力学特性合理设置均匀弥散富氧管路和废气回收排放管路,采用拉链式和磁石密闭结构增设内外缓冲门,设计研发了气肋型弥散富氧充气帐篷。并采用不同规格的富氧机为其弥散供氧,测试帐篷内部的富氧效果。结果:气肋型弥散富氧充气帐篷可在5min内自行充气展开,3min内自行放气撤收。在富氧浓度29.6%、富氧流量16m3/h的富氧新风弥散供氧作用下,帐篷内部氧气浓度3h后上升到24.7%,8h后上升到27.7%。结论:气肋型弥散富氧充气帐篷具有质轻便携、展收迅速、实用性强、性能优越等特点,与野战折叠式网架医用帐篷相比,帐篷内部气密性和空气流通性良好,富氧效果大大提升,特别适合野外环境下执行军事任务使用。