一种可用于野战卫生装备的移动式气源的研制

2020-06-08王三强靳志涛贾仁杰许敏光

中国医学装备 2020年5期

侯羿王三强靳志涛王磊贾仁杰许敏光

野战医疗所是军队机动卫勤分队建设的一支重要力量，主要担负在特殊环境和条件下，伤病员的早期治疗和部分专科治疗的任务。野战卫生装备是整个野战医疗所展开工作的重要保证，是伴随部队机动卫勤分队实施战场救治和应对突发事件救援保障任务，所编配的伤病急救、治疗、运输、卫生防疫及防护等设备器材的总称[1]。由于心肺复苏器、呼吸机等装备的使用受到气源供应条件的制约，野外环境下的移动式气源与医院环境下使用的压力泵或氧气瓶相比，需要具备便携及机动性强等特点。本研究旨在研制一种可用于野战卫生装备的移动式气源，用于改进目前机动卫勤分队野战装备的气体动力供应模式，以达到安全、经济以及可长时间使用的目的。

1 野战卫生装备特点与移动式气源

1.1 野战卫生装备特点

野战卫生装备主要是在野战条件下使用的卫生装备，因此必须具备野战条件下，保障机动卫勤分队在战役、战术后方机动、部署能力和早期治疗或专科治疗能力。野战卫生装备具有模块组合、接口规范化的特点，其中装备模块包括电子模块、机械模块及维修保障模块等具有相对独立的结构和功能。野战卫生装备展收迅速，具备救治能力，到达指定展开地域后，1 h内具备急救处置能力，4 h内完成医疗全要素展开。装备车载便捷、机动性强，通过标准化野战箱组可实现快速机动展开撤收。野战卫生装备采用的标准通用，最大限度地减少野战卫生装备设计和生产过程中的重复劳动，简化工作难度，提高装备保障效率[2]。在实际列装卫生装备中，基层卫勤保障分队从总部推荐的卫生装备，选取适合本单位的实际功能定位和工作特点的装备进行配备[3]。

1.2 野战条件下的移动式气源

1.2.1 气体供应模式

野战卫生装备中尚未配备独立气源，仅为有需要的设备配套专用气源，而心肺复苏器、呼吸机和麻醉机等设备均需要气体驱动，配套设备使用，常用气体主要是压缩空气和氧气，主要供应模式是靠气瓶或设备自带涡轮提供。

1.2.2 气动式心肺复苏器系统

以气动式心肺复苏器[4]为例，某机动卫勤分队列装的WFS-01A型担架式自动胸外按压心肺复苏器(天津安贝公司)，主要用于因心脏骤停或心率失常造成的身体器官有效灌注不足的伤病员，能够模仿人工对伤病员实施胸部按压和口对口的人工呼吸，同时还具备供氧、输液等功能，其自身配备的气源是内嵌的2个3.2 L氧气瓶，既需要供给伤病员吸氧，还需要为胸外按压提供气体驱动，且在使用中当一瓶氧气使用完时，需要在2个气瓶间进行手动切换。胸外按压时的气体输入压力范围为0.4～0.6 MPa，为保证设备的正常使用，需瓶内氧气压力保持在10 MPa以上，用完的瓶氧要及时充满。心肺复苏器系统结构见图1。

图1 心肺复苏器系统结构示图

在不考虑温度变化等条件影响的理想状态下，瓶装氧压力最高可达15 MPa。经实际使用测算，2瓶共6.4 L压力在15 MPa的氧气，在按压频率固定为100次/min，伤病员不吸氧的的情况下，心肺复苏器可稳定工作35 min左右；而不做按压，伤病员单纯吸氧，在呼吸频率为12次/min，潮气量为60 ml的条件下，2瓶6.4 L气可供使用120 min左右。

根据“2016中国心肺复苏专家共识”中指出，在急救条件下，口对口呼吸是一种快捷有效的通气方法，呼出气体中的氧气足以满足伤病员需求[5]。通常情况下，在伤病员心搏骤停，行心肺复苏术30 min后，未见心脏自主循环恢复，评估脑功能有不可逆表现，预测复苏无望，则可以宣告终止心肺复苏。但生物机体在假死状态下，能量的产生和消耗都会发生减少，甚至会具有抵抗特殊环境压力的能力，如极端的温度、缺氧以及一些物理损伤等。因此，对部分心搏骤停伤病员，通过适当延长心肺复苏术时间，可成功挽救伤病员的生命[6]。该设备在历次卫勤演练及临床实际操作使用中，在对心脏骤停或心率失常的伤病员抢救过程中发现存在以下问题：①不是所有的心搏骤停伤病员，都需要吸氧，且用氧气作为动力驱动设备，既不经济，又存在安全隐患；②在无依托、补给困难的野战环境下，当心肺复苏器内置气瓶内的氧气用完后气体无法及时补充，将导致设备因失去动力来源而无法使用；③野战装备强调便携机动，因此设计上气瓶体积小，作为动力气源时，无法长时间持续工作。

2 野战卫生装备移动式气源设计

2.1 移动式气源主机

根据野战卫生装备的实际应用特点，在特殊环境条件下设备需坚固耐用，便于维护保养和机动携带，电源负荷和噪声水平适度，安装操作简便。本研究研制的移动式气源主机选用达尔拓KJ750-5L型静音无油空气压缩机进行设计改装，该设备具有体积小、重量轻、噪音低以及操作便捷优点，且便于维护保养(连续工作仅需5～7 d排水一次即可)，为进一步减少噪声、增加其机动性，将其封装于安装有万向静音轮的静音箱中，箱体内侧衬垫减震降噪海绵，整体尺寸约456 mm×565 mm×667 mm，可放置于通用大型卧式箱组中，也可外接卡扣，便于固定及车载运输。空气压缩机设定功率750 W，自带一小型5 L储气罐，默认工作压力范围：0.5 MPa启动，0.8 MPa停机，调节压力开关，可使气源压力输出范围控制在0.4～0.6 MPa之间。移动气源主机装配见图2。

2.2 移动式气源应用评价

图2 移动气源主机装配示图

实际应用中，将移动气源气体输出端，通过快速接头分别连接到心肺复苏器按压气缸接口(仅驱动按压组件)和氧气输入接口(驱动按压组件和呼吸组件)，经连续长时间测试，2台设备均能稳定工作，使用PowerBay型电力监测仪(专业型，深圳市北电仪表有限公司)和艾沃斯AS-K8型数字式噪音计(武汉中测宏图测量仪器有限公司)，检测2台设备分别工作和联合工作的设备功率和噪音[7-9]其数据见表1。

表1 移动式气源应用评价参数(±s)

2.3 移动式气源性能

在环境本底噪声为41 dB的条件下，2台设备工作时噪声主要在心肺复苏器按压驱动部分的移动气源压缩机启动工作和停止制动时，最大噪音约为72 dB，在心肺复苏器辅助通气时噪声较低，最大噪声约75 dB，主要是移动式气源气缸压力达到上限时的停机制动声，单台设备工作和联合工作时，噪声水平未明显上升。移动气源功率为740 W左右，由于心肺复苏器功率仅为5 W，不足移动气源的1%，因此联合工作总功率变化较小，移动式气源需要较高的电源负荷，通过测试表明，该移动式气源能够持续稳定提供气源动力，满足持续心肺复苏按压的需要。移动式气源设备设计参数、操作使用及便携移动等可满足野战环境下心肺复苏器动力驱动需求。

3 讨论

野战卫生装备移动式气源的开发及改进，其基本出发点是为了更好的保障野战条件下的伤病员救治，无论哪种野战卫生装备，随着实地操作使用，会发现其中的不足和需要改进的方面，作为野战卫生装备使用单位，应及时针对装备在使用中出现的问题进行反馈和改进，从而保障军事化训练目标顺利完成[10-11]。

本研究鉴于目前机动卫勤分队列装的担架式自动胸外按压心肺复苏器，其采用内置气瓶供气方式存在的气源动力无法长时间供应的问题，对现有装备进行针对性改进，配备适用于野战环境下的移动式气源。现有心肺复苏器由氧气驱动，针对瓶氧的成本、安全性、重复使用和长时间使用等，可在保留氧气瓶的情况下，用于特殊伤病员的吸氧康复时，将2个氧气瓶的位置配备一台小型空气压缩机，瓶氧和空气压缩机互换使用，互为补充。同时，根据实战实地需求和心肺复苏“呼出气体中的氧气足以满足伤病员需求”的要求，为机动卫勤分队的麻醉机和呼吸机等需要气源供应的设备配备可移动气源，可以满足紧急情况下氧气无法供应时麻醉机和呼吸机用于患者呼吸通气。根据在野战条件下电源总负荷和噪声水平的要求，目前军队机动卫勤分队列装的供电电源以车载式50 kW发电机或小型的3 kW柴油发电机为主，亦可考虑配备一些小型、便携、低功率和低噪声的装备。