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分子氢与健康 神奇的氢聊
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氢气吸入情况

大量潜水医学领域的人体试验是最早的系统性氢气吸入研究,这些研究成果一方面证明氢气的巨大人体安全性,另一方面给氢气改善疾病积累了关键技术经验。
 

氢气吸入情况
 

包括氢气在内的许多气体(一氧化二氮、氧气、氦气、二氧化碳等)都是主要通过呼吸方式摄取,氢气具有可燃性,燃爆范围是4%~74%(空气环境)和4%~94%(纯氧环境),吸入氢气必须克服氢氧气混合发生燃烧和爆炸的风险。2007年太田教授的实验研究证明,动物吸入2%浓度的氢气可以有效改善脑缺血再灌注损伤。这个浓度没有燃烧爆炸风险,目前多个研究证实安全范围浓度(低于4%)的氢气吸入对多种疾病的改善效果,这些研究给安全地使用氢气吸入方法改善疾病奠定了非常重要的理论基础。
 

氢气吸入的最大优点是高摄取剂量。吸氢时氢气不断通过气体交换进入机体血液循环系统,到达全身各处组织器官发挥作用。通过提高吸入浓度或者延长吸入时间,可以显著增加机体的氢气摄取量。只从剂量摄取角度考虑,氢气吸入是较好的氢气医学使用方法。但是目前氢气的剂量效应关系研究不够深入和完善,不能简单从剂量角度判断氢气使用方法的优劣。需要提醒使用者的是,氢气吸入目前界定为医疗行为,个人使用尽量选择规范的氢气吸入方法和设备,不鼓励个人自制氢气吸入设备改善疾病,更不可自行购买氢气瓶吸氢。
 

安全使用氢气吸入方法是氢气应用领域的重要问题,安全操作是使用氢气吸入设备的重要规范,也是应用氢气吸入方法改善疾病最重要的前提。吸入低浓度氢气(低于4%)相对安全,但也绝对不可掉以轻心。使用燃爆范围内(4%~74%)的氢气吸入设备需要小心谨慎,氢气燃点比较低,一般静电火花就能达到燃点,因此避免静电是这一类设备安全操作的关键。氢氧混合的比例和体积是影响氢气爆炸破坏性程度的两个因素。当氢氧混合比例为2:1时氢气燃烧反应最充分、爆炸破坏力最强,越远离这一比例破坏性越小。气体体积是影响破坏力的另一个因素,如果混合气体积足够小,在不扩散蔓延的前提下,发生燃烧和爆炸时不会产生明显的破坏力。
 

供人体吸入使用的氢气发生设备主要有三种类型,分别是预制混合气、纯氢和氢氧混合气设备。
 

预制混合气是指预先配制氢气和氧气的混合气(氧气浓度不小于25%,氢气浓度为1%~3%),是早期学术研究常用的方法,在日本多项临床研究中采用。为保证氢气使用的安全,日本临床试验采用氮氢混合气和氮氧混合气现场混合方法,这种方法操作复杂且成本高,限制氢气吸入的推广应用。日本国家安全操作强制规定,人体使用的氢气等可燃烧气体必须一直处于安全浓度范围内,在日本推广氢气吸入设备需要考虑这一规定。
 

纯氢设备是指利用纯水膜电解技术有效分离氢气和氧气的设备,纯氢设备提供流量为100~600毫升/分钟、浓度接近100%的氢气,人体吸气时可实现1%~3%的氢气吸入浓度。这个范围内的氢气吸入对氧浓度影响较小,一般不会造成低氧。有呼吸循环功能障碍的患者对氧浓度比较敏感,建议开始使用时尽量选择较小流量的纯氢设备,吸氢时进行血氧饱和度监测,不鼓励这类患者夜间使用流量超过300毫升/分钟的纯氢设备。
 

氢氧混合气设备采用不分离氢气和氧气的电解水技术,设备提供一定流量的氢氧混合气体(一般浓度分别是66%和33%)。前面已经介绍了氢气具有可燃性,因此在燃爆范围内应用氢氧混合气需要更加严格的使用条件和规范。纯氢在没有氧气的条件下并不会燃烧,从使用过程的可燃概率考虑,纯氢方式比氢氧混合气设备安全系数高。有少数企业采用氢气固态存储装置给患者供应氢气,这种固态氢气存储设备使用方法比较简单,广泛应用于氢燃料电池和实验室的氢气纯化供气,但是这种设备需要高压氢气供给和一定技术条件,设备准入门槛比较高。
 

除了可燃性外,氢气吸人方法的另一个缺点是剂量不够稳定。氢气进人体内需要依靠呼吸循环功能来实现,不同个体心肺循环功能的差异会导致氢气的实际摄取量存在明显个体差异。这种差异可能影响氢气的疾病改善效果。氢气吸入的剂量还受到外界刺激、环境温度、湿度及二氧化碳浓度的影响,例如运动和精神刺激会导致交感神经兴奋,可以造成呼吸循环功能亢进,影响氢气摄取。为减少个体差异,在开展氢气吸入研究和应用时以上因素都要考虑和控制。

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