吳太虎，宋振興,2，王宇曉，翟玉凱，孟興菊，張廣

（1.軍事醫(yī)學科學院 衛(wèi)生裝備研究所，天津 300161；2.天津大學 自動化學院，天津 300072；3.天津市安貝醫(yī)療設(shè)備技術(shù)有限公司，天津 300384）

1 研究背景[1～4]

2005年11月美國心臟學會（AHA）和國際心肺復蘇聯(lián)合會正式公布了2005年心肺復蘇（CPR）和心血管急救（ECC）指南標準，即2005國際心肺復蘇指南。

在2005國際心肺復蘇指南中，基礎(chǔ)生命支持（BLS）得到進一步的重視，特別強調(diào)了有效不間斷胸外按壓的意義。該標準對按壓通氣比值、按壓通氣循環(huán)周期、按壓通氣參數(shù)等CPR核心技術(shù)都作了最大修訂，并提倡ADE的普及使用。具體修改內(nèi)容見表1。

隨著2005國際心肺復蘇指南的實施，原先2000版心肺復蘇標準中的按壓通氣15:2和按壓通氣四個循環(huán)必將廢除和停止執(zhí)行。

為了配合2005國際心肺復蘇指南在國內(nèi)普遍實施，我們研制了自動胸外按壓心肺復蘇擔架系統(tǒng)，該裝備填補了國內(nèi)空白，可廣泛用于院前及院內(nèi)急救，可配備120急救車及醫(yī)院急救室等。

2 總體設(shè)計及技術(shù)指標確定[5]

擔架外形設(shè)計為可折疊擔架方式，展開后能方便轉(zhuǎn)運傷員，折收后方便拖運。既能滿足在現(xiàn)場對患者進行心肺復蘇急救，也能在轉(zhuǎn)運后送途中對患者進行不間斷的心肺復蘇急救。按壓通過壓縮氣體推動氣缸組件實現(xiàn)，按壓動力靠內(nèi)嵌集成2個3.2L氧氣瓶儲氧提供，可確保對患者進行40min連續(xù)救治需求。設(shè)計方便的外部氧氣輸入接口，能在不停止心肺復蘇急救的情況下使用救護車或醫(yī)院的氣源進行工作。集成射流負壓吸引功能，便于清除患者口咽異物。集成可調(diào)節(jié)高度的輸液支撐桿，對患者實施液體輸注。設(shè)計符合心肺復蘇體位要求的背板和體位調(diào)節(jié)機構(gòu)，滿足對患者復蘇體位要求。所有這些功能模塊集成在可雙折擔架上，形成系統(tǒng)，實施治送結(jié)合。總體設(shè)計結(jié)果如圖1所示。

該自動胸外按壓心肺復蘇擔架系統(tǒng)技術(shù)指標如下：

按壓頻率：100次/min；

按壓深度：0～5cm連續(xù)可調(diào)；

呼吸頻率：12次/min；

按壓/按壓通氣比：連續(xù)按壓 30:2、15:2、5:1；連續(xù)呼吸

潮氣量 0～1200mL連續(xù)可調(diào)；

氣道安全壓力：氣道壓力安全閥泄壓壓力為60cmH2O；

氧氣自給時間：40min；

重量：25kg。

表1 2005年國際心肺復蘇（CPR）指南的最新標準比例表

3 關(guān)鍵部件研制[5-7]

3.1 按壓氣缸組件

按壓氣缸組件由按壓氣缸和鎖緊裝置組成，可伸縮鎖緊裝置可根據(jù)患者的體型和尺寸將氣缸鎖定于胸部按壓處，以便進行精確高效的胸部按壓。伸縮鎖緊通過內(nèi)置齒輪、特制彈性圈簧和鎖緊卡實現(xiàn)。通過特制缸體、活塞桿、密封圈和回位彈簧制成按壓氣缸，缸體表面印制的刻度線，可明確指示對患者的按壓深度。按壓氣缸組件如圖2所示。一個按壓動作結(jié)束后，氣缸內(nèi)氣體可在復位彈簧的作用下通過按壓兩位三通電磁閥的大口徑排氣口快速排出。設(shè)計的按壓部分具有按壓沖擊力大、患者胸部復位快、氣缸輕巧便攜、按壓深度準確可調(diào)的特點。

3.2 控制模塊

系統(tǒng)采用氣動電控方式，由壓縮氧氣或空氣提供按壓動力，推動束縛固定于患者胸部的氣缸進行按壓，按壓和呼吸頻率由單片微機控制，實現(xiàn)按壓、呼吸、吸引的協(xié)調(diào)控制，通過控制通斷閥實現(xiàn)。按壓深度通過調(diào)節(jié)推動氣缸氣量的節(jié)流閥實現(xiàn)，通氣潮氣量靠調(diào)節(jié)流量調(diào)節(jié)閥實現(xiàn)。按壓頻率、按壓深度、按壓強度、按壓／呼吸比、呼吸頻率及潮氣量均可調(diào)。使用內(nèi)部集成可充電電池供電，也可使用外接直流12V供電，使用外接電源時，可實現(xiàn)對系統(tǒng)內(nèi)部電池智能化充電。系統(tǒng)控制原理圖如圖3所示。

通過在通氣氣路部分填加快排部件來保證患者機械通氣后肺內(nèi)氣體快速排出，不產(chǎn)生任何未經(jīng)設(shè)置的呼吸末正壓，保證排氣暢通。通過選取大口徑兩位三通按壓電磁閥來解決每個按壓動作結(jié)束后氣缸內(nèi)氣體快速排出，從而使氣缸按壓頭快速復位，以滿足患者血流回心速度的要求。

3.3 氧氣供給模塊

系統(tǒng)內(nèi)嵌集成機器內(nèi)部自帶的2×3.2L鋁合金氣瓶，實現(xiàn)內(nèi)部供氧，也可通過快插實現(xiàn)外接氣源供氧。2個氧氣瓶采用卡夾方式與單向閥、供氧減壓閥以及管路等集成于一體。供氧管路集成了2個單向控制閥，這樣實現(xiàn)二瓶氧氣供氧的單向隔離，既可實現(xiàn)兩瓶氧氣同時供氧，也可單個氧氣瓶供氧，使用時可先打開一瓶氧氣，待氧壓表顯示該瓶氧氣快用完時再打開另一瓶，而氧氣耗盡的氣瓶可拆下?lián)Q氣，快速互相切換兩個氧氣源輸入裝置，以保證在換氣過程中，心肺復蘇急救不會中斷。氧橋中特制的高壓單向機構(gòu)保證了在單瓶供氣時氧氣不會從拆下氣瓶的供氣通道泄露。管路中內(nèi)嵌的氧氣減壓閥確保氧氣瓶內(nèi)氧壓變化時，后續(xù)用氧的穩(wěn)定和安全。外接用氧配套組件，可快速實現(xiàn)內(nèi)部自帶氣瓶供氧和外接供氧系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換，統(tǒng)一的接口可以使擔架連接到救護車或醫(yī)院的氧氣設(shè)施。

3.4 復蘇背板

復蘇背板通過設(shè)計模具整體成型，其特殊的結(jié)構(gòu)和等高外型設(shè)計，使平躺在復蘇板上患者的體位自動呈心肺復蘇狀態(tài)，能最大程度舒展病人的頸部，保持呼吸道暢通，而且易于進行氣管插管和實施氣管切開等急救操作，自然實現(xiàn)仰頭傾頦，胸部突起易于進行胸外按壓。背板內(nèi)空間設(shè)計易于按壓、呼吸控制部件的集成，前面板易于安裝流量調(diào)節(jié)等各種控制按鈕開關(guān)和接插件。復蘇背板結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)果如圖4所示。

3.5 心肺復蘇擔架設(shè)計

擔架不僅是載人的載體，同時也是其它功能模塊載體。擔架設(shè)計成折疊式結(jié)構(gòu)，可以快速、簡單的展開，折疊時通過手柄和輪子可以快速輕松的拖運，展開承載患者時患者自動呈抗休克急救復蘇體位，可保證患者頸部最大程度的舒展，確保呼吸道的通暢。其中：擔架前部用于集成心肺復蘇背板及其控制模塊，后部集成氧氣供給系統(tǒng)和急救附件箱。為了降低重量，采用鋁合金材料制作，強度能滿足承載180 kg靜載荷要求。

4 結(jié)論

(1)采用氣動電控方式，以氧氣瓶氣源和內(nèi)部蓄電池的結(jié)合驅(qū)動，比傳統(tǒng)的氣動氣控方式具有更長的使用時間，通過智能控制芯片控制電磁閥動作，實現(xiàn)胸外按壓與呼吸供氧的協(xié)調(diào)與聯(lián)動，控制更為精確，保證了急救的安全性和有效性。

(2)通過氣路設(shè)計和氣動控制閥研制，實現(xiàn)了心肺復蘇過程中按壓深度、按壓方式、潮氣量等主要參數(shù)可根據(jù)患者的實際情況進行調(diào)節(jié)，保證了胸外按壓和呼吸復蘇的精確高效。

(3)射流吸引功能的設(shè)計，能在急救過程中快速清除患者嘴部和咽喉部的堵塞物和各種液體，提高了心肺復蘇的使用效果。

(4)氧氣瓶聯(lián)接裝置和外部接口的設(shè)計，使心肺復蘇擔架可方便地使用外部氣源，保證了心肺復蘇擔架與救護車等運載工具的良好配合，確保心肺復蘇急救的連續(xù)性。

(5)設(shè)計的輸液裝置便捷，能在心肺復蘇急救的同時對患者進行給藥和輸液，提高了心肺復蘇急救的效果。

(6)心肺復蘇擔架的外形設(shè)計，能使患者的急救姿勢良好，方便心肺復蘇急救的進行和有效，擔架折收迅速，移動靈活，方便人員使用和攜行。

[1]American Heart Association,AHA (2005).AHA Guidelines for CPR ＆ ECC [J].Circulation,2005,112(24 Supplement):13.

[2]International Liaison Committee on Resuscitation,ILCOR(2005).International consensus on CPR & ECC science with treatment recommend-ations[J].Circulation,2005,112(22 Supplement):29.

[3]敖薪.2000年與2005年國際心肺復蘇指南的比較與分析[J].護士進修雜志,2007,22(7):630-632.

[4]沈洪.解讀2005年國際心肺復蘇與心血管急救指南修訂原則[J].中國危重病急救醫(yī)學,2005,17(3):3.

[5]吳太虎,萬振,羅金暉.WFS-1型自動胸外按壓心肺復蘇器的研制[J].醫(yī)療衛(wèi)生裝備,2006,27(11):13-14.

[6]萬振,吳太虎.野戰(zhàn)急救用氣動氣控心肺復蘇器的設(shè)計[J].醫(yī)療衛(wèi)生裝備,2006,27(4):12-15.

[7]孟祥全,吳太虎,李若新.機械通氣技術(shù)及呼吸機的現(xiàn)狀與發(fā)展[J].中國醫(yī)療器械信息,2001,7(6):17-19.

[8]湯黎明,等.新式野戰(zhàn)輕便擔架的研究與制作[J].中國醫(yī)療設(shè)備,2008(7):1-2.