仝青英，湯黎明，孟曉東，鐘添萍，喬 樺

隨著各種高科技在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中的應(yīng)用，參戰(zhàn)人員在戰(zhàn)斗中受到傷害的可能性和傷害程度都有大幅升高，在搶救和治療戰(zhàn)創(chuàng)傷過程中常要進(jìn)行吸痰、腹部負(fù)壓引流、胸部負(fù)壓引流等。因此，負(fù)壓吸引器成為野戰(zhàn)醫(yī)療救治所必備的醫(yī)療設(shè)備之一。目前野戰(zhàn)醫(yī)療所和衛(wèi)生隊(duì)中列裝的負(fù)壓吸引器，主要是電動(dòng)負(fù)壓吸引器［1-3］。電動(dòng)吸引器對戰(zhàn)地的電力供應(yīng)有要求，這在許多野戰(zhàn)情況難以滿足。另外，電動(dòng)吸引器復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，笨重的機(jī)身，不適于野戰(zhàn)條件下的使用、攜帶和維護(hù)。鑒于此，筆者結(jié)合野戰(zhàn)環(huán)境的特點(diǎn)及臨床救治的需要，設(shè)計(jì)研究了一款腳踏式無源吸引器。

1 設(shè)計(jì)原理

在常用的微型真空泵、微型抽氣泵、微型負(fù)壓泵、大型負(fù)壓泵等儀器中提到的負(fù)壓指的是比常壓(大氣壓)低的氣體狀態(tài)。其產(chǎn)生原理是在不改變?nèi)萜餍螒B(tài)下將其中的空氣進(jìn)行抽排，使得容器內(nèi)的空氣稀薄，其內(nèi)部空氣壓力低于外界大氣壓力(一個(gè)大氣壓力)，相對大氣壓力為負(fù)而稱之為負(fù)壓。正因?yàn)榇嬖谶@種壓力差，才能將容器端口附近的空氣、混合氣體或液體“吸”進(jìn)去。

從(1)式中可以得到容器內(nèi)氣體在進(jìn)行狀態(tài)變化時(shí)其壓力在不斷減少。根據(jù)上述原理，我們采用抽取容器內(nèi)氣體的方法，每次從容器內(nèi)抽取一定的氣體，使得容器內(nèi)的氣體密度下降，因每次抽取時(shí)時(shí)間很短，相當(dāng)于絕熱膨脹過程。但在實(shí)際的過程中，采用活塞進(jìn)行抽取氣體不可能是絕熱過程，既要與外界交換熱量，且活塞抽取氣體的運(yùn)動(dòng)必須外力做功，同時(shí)也不可能每次都排放ΔV 體積的氣體，因此可以將(1)式進(jìn)行加權(quán)變換得到:

在(2)式中η、γ值約為0＜η≤1，1≤γ＇≤γ 范圍。從(2)式中也可以得到通過反復(fù)的抽取后容器內(nèi)氣體的壓力比初始狀態(tài)要小，從而產(chǎn)生小于大氣壓力的負(fù)壓，但在容器的端口產(chǎn)生負(fù)壓，比理想狀態(tài)時(shí)產(chǎn)生的負(fù)壓要小一點(diǎn)［4-8］。

2 裝置結(jié)構(gòu)與功能

腳踏式負(fù)壓吸引器區(qū)別于通常的腳踩式負(fù)壓吸引器，由于重視了便攜式和野戰(zhàn)急救的需求，腳動(dòng)負(fù)壓吸引技術(shù)裝置在結(jié)構(gòu)上進(jìn)行了大量的簡化，材料選擇上進(jìn)行的細(xì)致的優(yōu)化，去除了大量用途不大，野戰(zhàn)針對性不強(qiáng)的多余的附屬機(jī)構(gòu)，為了實(shí)現(xiàn)便攜、適于野戰(zhàn)和低成本，設(shè)備盡量選用重量輕、強(qiáng)度大的塑料、鋁合金或鋼化玻璃。

2.1 負(fù)壓汽缸 負(fù)壓汽缸為一直徑9 cm，高度14 cm 的圓柱體，內(nèi)壁襯以聚四氟乙烯襯里;汽缸頂部為汽缸蓋，汽缸蓋內(nèi)徑略大于汽缸體外徑，內(nèi)有螺紋，與汽缸體頂端的外螺紋匹配，汽缸蓋通過螺紋直接旋緊固定于汽缸體上;汽缸蓋中間開孔，其中穿過汽缸內(nèi)活塞的連桿;汽缸內(nèi)活塞連桿直接連接到腳踏板的杠桿構(gòu)件上，在踏板杠桿構(gòu)件的帶動(dòng)下驅(qū)動(dòng)活塞在汽缸中做往復(fù)運(yùn)動(dòng);汽缸底部設(shè)置進(jìn)氣和排氣單向閥。排氣單向閥與大氣相連，進(jìn)氣單向閥通過軟膠管、三通分別與廢液瓶和負(fù)壓表相連;負(fù)壓汽缸內(nèi)活塞為鋁合金鑄件，邊緣鑲嵌聚四氟乙烯彈性圓環(huán)，這樣使得活塞與負(fù)壓汽缸內(nèi)壁保持足夠緊密的接觸，保證了氣密性，同時(shí)減小了兩者之間的摩擦，避免了機(jī)件的磨損，提高機(jī)件的使用壽命，也減輕了操作的勞動(dòng)強(qiáng)度;聚四氟乙烯材料的應(yīng)用還大大擴(kuò)大了設(shè)備相應(yīng)機(jī)件的溫度適用范圍，使腳動(dòng)負(fù)壓吸引技術(shù)裝置更適合于野戰(zhàn)環(huán)境。

2.2 負(fù)壓表 負(fù)壓表為機(jī)械指針式真空表，用于指示廢液瓶內(nèi)負(fù)壓強(qiáng)度。負(fù)壓表主要由表柄管路、波導(dǎo)管、杜維彈簧、齒輪機(jī)構(gòu)、指針、刻度表盤、表殼和玻璃表面組成。

2.3 廢液瓶 廢液瓶用于盛裝吸引出來的廢液，同時(shí)也是負(fù)壓緩沖腔。廢液瓶形如常用的廣口瓶，由鋼化玻璃制作，壁厚，容量通常為500 ml 或1000 ml。瓶口覆以瓶塞，瓶塞上設(shè)置負(fù)壓抽吸口和負(fù)壓頭連接口，負(fù)壓抽吸口通過過濾器與負(fù)壓汽缸和負(fù)壓表相連，負(fù)壓頭連接口通過乳膠管與不同用途、不同規(guī)格的負(fù)壓吸引頭相連。廢液瓶由固定卡穩(wěn)定地固定于裝置的底板上。

3 組裝工藝與工作過程

3.1 組裝工藝 腳踏式吸引器主要由底板、腳踏板、活塞、儲液罐、負(fù)壓汽缸、負(fù)壓表、過濾器和吸管8個(gè)部分組成(圖1A)。底板上有3個(gè)固定架:(1)腳踏連桿與汽缸固定架;(2)負(fù)壓表固定架;(3)儲液罐固定架(圖1B)。固定架將他們固定在底板上使腳踏受力點(diǎn)在底板中心附近，免于腳踏時(shí)滑動(dòng)和晃動(dòng)。腳踏板連接活塞桿，當(dāng)腳向下踏板時(shí)牽引著活塞沿軸向移動(dòng)，腳踏連桿上裝有彈簧和到位限制，彈簧的作用力方向與腳踏牽引力相反方向，在施力停止時(shí)或活塞達(dá)到最大行程時(shí)自動(dòng)反彈使活塞回到起點(diǎn)，便于繼續(xù)進(jìn)行下一步腳踏動(dòng)作。另外汽缸進(jìn)氣口通過一個(gè)三通接頭分別連接到過濾器和負(fù)壓表，過濾器再連接到儲液罐，最后從儲液罐的另一端口連接到吸管。因此在腳踏板上通過人為腳踩帶動(dòng)活塞使儲液罐的氣體迅速膨脹，根據(jù)絕熱膨脹的原理在吸管的端口產(chǎn)生負(fù)壓。

3.2 工作過程 腳踏式負(fù)壓吸引器使用時(shí)只需將負(fù)壓吸引頭通過軟管接到吸引裝置的負(fù)壓頭接頭上，用腳踩動(dòng)踏板，踏板的杠桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)負(fù)壓汽缸中的活塞運(yùn)動(dòng)，通過抽氣單向閥門，將廢液瓶中空氣抽吸到負(fù)壓汽缸中，從而在廢液瓶中產(chǎn)生相應(yīng)的負(fù)壓;當(dāng)松開踏板，踏板的杠桿機(jī)構(gòu)在彈簧的彈力作用下回復(fù)原位，從而帶動(dòng)負(fù)壓汽缸中的活塞，活塞復(fù)位，通過排氣單向閥門，將負(fù)壓汽缸中空氣排出。理論上活塞每次往復(fù)運(yùn)動(dòng)可抽吸350 cm3空氣，即350 ml;每分鐘大約有7000 ml 的氣體引流量。當(dāng)廢液瓶盛滿廢液時(shí)，打開瓶蓋，將廢液瓶從其卡槽中拔出，將廢液清空、然后將其放回卡槽，重新蓋緊瓶蓋即可。

圖1 腳踏式負(fù)壓吸引器

4 檢測分析與結(jié)果

4.1 理論預(yù)測值 腳踏式負(fù)壓吸引器的儲液罐與外界空氣沒有隔熱層，雖然在活塞運(yùn)動(dòng)過程中儲液罐的氣體在短時(shí)間內(nèi)做絕熱膨脹，但是由于儲液罐外壁只是一層玻璃，在絕熱膨脹后與外界交換熱量，整個(gè)過程趨近于等溫過程，即γ＇≈1，而腳踏式吸引器在活塞運(yùn)動(dòng)過程中每次抽吸的氣體基本上不變，而且密封相當(dāng)好，則η≈1。所以將(2)式轉(zhuǎn)換為:由(3)式計(jì)算所得壓強(qiáng)值為容器內(nèi)的壓強(qiáng)，負(fù)壓值為ΔPn=Pn-P。通過理論計(jì)算得到，抽取1次產(chǎn)生負(fù)壓理論值為-0.014 MPa，抽取2次為-0.027 MPa，抽取3次為-0.037 MPa，抽取4次為-0.047 MPa，抽取5次為-0.054 MPa，抽取6次為-0.060 MPa。

4.2 測量結(jié)果 在溫度25℃，濕度65%，大氣壓強(qiáng)為一個(gè)大氣壓約為0.1 MPa 的條件下，將量程為0～-0.1 MPa 的醫(yī)用真空表連接至儲液罐吸入口，直接測量活塞抽吸儲液罐氣體產(chǎn)生的負(fù)壓。每一項(xiàng)測量均為10次測量的平均值。已知腳踏式吸引器的汽缸體積約為250 ml，有效體積為200 ml，儲液罐和管道的體積約為1200 ml。測量結(jié)果如表1 所示。

4.3 結(jié)果分析 表1 中的測試數(shù)據(jù)表明，此腳踏式負(fù)壓吸引器能產(chǎn)生負(fù)壓，并隨著抽吸的次數(shù)增加，其負(fù)壓值隨之增大。從結(jié)果看，隨著抽吸次數(shù)的增加，腳踏式負(fù)壓吸引器產(chǎn)生的負(fù)壓值與理論值幾乎一致，符合程度相當(dāng)好。但需要聲明的是，醫(yī)用真空表測量的數(shù)據(jù)只能用來定性判斷，腳踏吸引器是否能產(chǎn)生負(fù)壓，比較測試負(fù)壓值與理論推論值的誤差也不能作為定量標(biāo)準(zhǔn)用，因此，只是說明上述腳踏式吸引器能在吸管端口產(chǎn)生負(fù)壓起吸引作用。

表1 抽吸1～6次產(chǎn)生負(fù)壓測量值 (MPa)

5 結(jié) 語

該野戰(zhàn)環(huán)境下腳踏式負(fù)壓吸引器對電力供應(yīng)無要求;負(fù)壓緩沖腔小，適用于任何操作條件和應(yīng)用場合;無需獨(dú)立操作人員，任何人、任何時(shí)候，只要情況允許，都可方便操作，且采用腳踏式設(shè)計(jì)，解放了雙手，使醫(yī)護(hù)人員更好地把握吸引器導(dǎo)管，有效地保護(hù)戰(zhàn)創(chuàng)傷患者;該吸引器從人體工程學(xué)角度出發(fā)進(jìn)行設(shè)計(jì)，適應(yīng)腳踏，省力易操作，設(shè)計(jì)合理，易于攜行，完全能夠滿足野戰(zhàn)急救隊(duì)負(fù)壓吸引的要求。

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