便攜式醫(yī)療系統(tǒng)改進(jìn)CO中毒的治療方法

近50年來，公認(rèn)的一氧化碳中毒最原始的治療方法就是在將病人送入高壓艙之前，給病人輸入含氧100%的氣體。

但是這項技術(shù)在20世紀(jì)20年代就得到改進(jìn)，人們采用氧氣和二氧化碳的混合氣體取代了純氧氣輸入治療方法。遺憾的是，這項技術(shù)沒有得到商業(yè)化的許可。

最近，多倫多總醫(yī)院的研究人員發(fā)現(xiàn)了這種古老的治療方法，并著手改進(jìn)現(xiàn)有的醫(yī)療技術(shù)。對于遠(yuǎn)離高壓治療中心的一氧化碳中毒病人來說，有種辦法在運(yùn)輸?shù)耐局?，能夠提高他們身體對氧氣的吸收，真正有效地降低了長時間運(yùn)輸?shù)母弊饔?，可以決定病人生死。

致命現(xiàn)實

在工業(yè)社會，一氧化碳毒氣是第一致命氣體（http://designnews.com.cn/0802-403.aspx）。 僅在北美地區(qū)，每年70000名患者中超過10%的人都因為一氧化碳中毒死亡。在幸存者當(dāng)中，有大約30%一氧化碳中毒患者肢體殘疾或者在數(shù)年內(nèi)神經(jīng)受損。這些人有些是在火災(zāi)中吸入一氧化碳，有些是由于家中燒爐子吸入的毒氣，還有的是在工業(yè)生產(chǎn)事故中吸入的，例如煤礦爆炸，火災(zāi)或者自殺等過程。減少這一統(tǒng)計數(shù)字的關(guān)鍵是在最終進(jìn)入高壓艙治療前治療方法的改進(jìn)。

Viasys 公司出品的Clearmate 9000 治療儀可以給一氧化碳中毒的病人

提供100%氧氣或者94% 的氧氣以及6% 二氧化碳的混合氣體。

Clearmate9000 治療儀的混合閥門以及自定義供氣和調(diào)節(jié)單元，裝配了自定義多接口，能夠適應(yīng)公文箱大小空間內(nèi)的整體氣動控制回路的流通。

項目目標(biāo)

研究測試采用標(biāo)準(zhǔn)的水中呼吸氣罐調(diào)節(jié)器以及標(biāo)準(zhǔn)的自充氣恢復(fù)袋，這些能夠保證研究過程中部分二氧化碳壓力（PCO2）不變。為了制作一個可用的產(chǎn)品，研究者從Viasy公司的傳感器醫(yī)學(xué)部門獲得幫（http://designnews.com.cn/0802-404.aspx）。他們制定了一些設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，包括根據(jù)病人的呼吸頻率來調(diào)整二氧化碳與氧氣的比例。另外，當(dāng)病人的呼吸水平維持在期望的PCO2標(biāo)準(zhǔn)，二氧化碳?xì)饬鞅阃Ｖ沽?。為達(dá)到這些目標(biāo)，PCO2控制必須能夠自動控制，一旦氧氣或者二氧化碳罐內(nèi)壓力下降，失誤安全操作必須安裝音頻警報器。

自定義閥門技術(shù)

為達(dá)到這個項目目標(biāo)，設(shè)計要求有氧氣及二氧化碳混合閥門和供應(yīng)/調(diào)節(jié)器單元。串連的兩個閥門可以控制流入混合閥門以及調(diào)節(jié)器部分的最佳氣流量。當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)的充氣閥不能提供所需的精度時，設(shè)計小組從Humphrey工程解決公司請來了專家。

閥門工程師決定安裝的閥門必須在變窄開合壓力的帶寬下，具備開/關(guān)功能。閥門的設(shè)計需要考慮在提升閥底座安裝壓力彈簧。但是這種類型的閥門，也被稱作TAC閥門，它自身無法平衡，同時需要更多的動力來推進(jìn)以獲得精確設(shè)置點?，F(xiàn)有的310螺線管閥（http://designnews.com.cn/0802-405.aspx）符合較低的機(jī)械動力要求，但是直接起作用的螺線管設(shè)計并不是完全氣動的。作為引導(dǎo)操作器，在310閥上用改進(jìn)的TAC閥取代螺線管，提供了一種滿足兩個標(biāo)準(zhǔn)的解決辦法。

根據(jù)Humphrey公司產(chǎn)品銷售及市場總監(jiān)Dave Maurer所說，“產(chǎn)品應(yīng)用最大的技術(shù)難題在于讓引導(dǎo)操作器達(dá)到較高水平同時上面作用的永久關(guān)閉壓力減到最小。”產(chǎn)品應(yīng)用最難的地方是采用帶滴漏減緩壓力的瓶裝氧氣以及二氧化碳。在這些條件下讓操作器關(guān)閉很困難。但是，自定義設(shè)計就解決了這個問題。

自定義設(shè)計采用頂部帶活塞的延長推進(jìn)桿。除了采用雙彈簧獲得持續(xù)運(yùn)動力外，在生產(chǎn)過程中，利用調(diào)節(jié)器的幫助每個組件都能夠獲得最大關(guān)閉壓力。結(jié)果是，自定義閥門組件能夠在極低的滲漏壓力率下維持特定的40±1 psi開/關(guān)氧氣設(shè)定點。

自充氣恢復(fù)袋或是呼吸閥可以為純氧氣或者氧氣和二氧化碳混合氣體提供中間緩存。

最終設(shè)計

通過成功的調(diào)節(jié)組件，Viasys公司將修改并簡化整個設(shè)計外觀的挑戰(zhàn)任務(wù)交給Humphrey公司。自定義多頭閥簡化了閥門、止回閥、調(diào)節(jié)器、壓力計以及二氧化碳開/關(guān)閥門之間的管道以及連接件的連通。除了將整個產(chǎn)品減小到一個公文箱尺寸外，新的多頭閥消除了各種氣體滲漏問題。

二氧化碳開/關(guān)閥門的再設(shè)計里面包含了失誤安全設(shè)計。其他型號產(chǎn)品還包括加強(qiáng)可靠性和持續(xù)操作性的新閥門，一個獨立氣動警報器以及在使用過程中為防止污染物的錐形銅過濾嘴。Humphrey公司在正壓下進(jìn)行整體設(shè)備組裝，清潔了環(huán)境消除灰塵以及其他外部試圖進(jìn)入系統(tǒng)的材料。最終，每個單元的100%測試保證了按照精確標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行操作。

氣流回路在不使用電子或者電子部件的基礎(chǔ)上可以獲得精確量的氧氣/ 二氧化碳混合氣體或者純氧。

結(jié)果是被稱為Clearmate的小型便攜式氧氣療法系統(tǒng)，被證明是最有效的高壓艙治療法。在火災(zāi)中吸入煙霧，在煤礦爆炸火災(zāi)以及其他事故爆炸中吸入碳?xì)浠衔?，Clearmate都能夠為受傷者提供快速氧氣治療。其他應(yīng)用領(lǐng)域還包括由于錯誤使用家庭加熱系統(tǒng)，誤用煤油等加熱器，其他火源以及自殺中導(dǎo)致的一氧化碳爆炸事故的最初治療。除了給世界范圍內(nèi)那些高壓艙以及運(yùn)輸環(huán)境良好的工業(yè)區(qū)域的一氧化碳事故提供治療之外，第三世界國家獲得的收益更大。在這些地區(qū)，缺少設(shè)置了高壓艙的醫(yī)院，同時缺乏嚴(yán)格的工業(yè)生產(chǎn)安全條例，在室內(nèi)做飯取火用的木材，木炭或者其他一氧化碳來源材料也加重了一氧化碳中毒的可能性，同時還會造成更加惡劣的結(jié)果。對于這些患者來說，Clearmate系統(tǒng)是唯一的選擇。