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1、1院前危重症患者转运用便携式生命支持装置的研制宋振兴 吴太虎 孟兴菊 郑捷文 王海涛 卢恒志军事医学科学院卫生装备研究所，天津，300161【摘 要】 目的：介绍一种便携式生命支持装置，该装置是为院前重症患者转运所研发的小型综合急救装置。包括机械通气、输液、吸引、监护、供氧、供电等模块，可与通用担架进行快速卡锁形成便携式 ICU，可以搭载多种交通工具，并能利用车载电源，在运送途中对患者实施不间断治疗和救护。结论：本文研制的便携式生命支持装置外型小巧，重量轻，便携性强，非常适于极端地域和狭小空间使用。【关键词】生命支持；重症特别护理；转运；院前急救。The development of port
2、able life support device in transporting pre-hospital patients with critically ill diseasesSONG Zhen-xing,WU Tai-hu ,MENG Xing-ju,ZHENG Jie-wen,WANG Hai-tao,LU Heng-zhi.Institute Medical Epuipment,Academy of Military Medical Science,Tianjin 300161,ChinaCorresponding author:SONG Zhen-xing,Email:【Abst
3、ract】 Objective:This paper describes a portable life support device which is a small comprehensive first-aid system developed for transporting pre-hospital patients with critical ill diseases. The device consists of many modules, such as mechanical ventilation, transfusion, aspiration, care, oxygen
4、supply and power supply. It can be locked quickly with general stretcher to form portable ICU and be attached to many carriers and can also provide nonstop treatment and care in transit by suing vehicle power supply. Conclusion:With characteristics of small, lightweight and portable, the device is p
5、articularly suitable for extreme regional and narrow space.【Key words】 life support; intensive care; transport; pre-hospital medical care.1 引言在危重症患者的早期护理与急救阶段，从院前到院内的衔接转运是不可避免和至关重要的。危重患者在事故现场或转送途中，会出现各种异常事件或风险 13 。如：循环系统出现低血压、高血压、心动过速或过缓、其他心律失常，呼吸系统出现低氧血症、高气道压、分泌物阻塞、剧烈咳嗽，中枢神经系统出现颅内压增高、剧烈烦躁，以及出血、高热等。
6、因为危重病患者存在转运风险，增加并发症、死亡率、伤残率，所以需要训练有素的专业医护人员和适当的急救装备相结合，才能保证危重症患者急救任务的顺利完成 4 。目前，由于院前急救队伍还存在编制不健全、不合理，危重症患者院前急救和转运过程中出现异常事件是很正常的。再者院前转运使用的相关急救装备和器材，功能单一，零散分散，集成化和一体化程度低，无法满足院前和现场重症患者急救复苏、院外院内快速运送乃至院内科室间转运的连续救治等需求，仍然存在急救和转运装备使用不方便的现象，如：在患者转运过程中，大多数医院现有的监护仪、呼吸机、吸引器等急救设备，只能挂在担架车旁边或医护人员用手拎着，各种传感器连接到患者身上，
7、极易造成急救设备的损坏，操作和显示界面也不方便 5。因此，研制一种可以对重症患者实施现场、转运途中连续救治和生命支持的便携式生命支持装置意义重大。22 总体设计依据中国重症患者转运指南（2010） 相关内容的规定，便携式生命支持装置设计遵循以下原则：装置功能适中，便携特点突出。以能独立开展对重症患者急救监护为核心，现场、转运、入院勤务运作各环节能顺利衔接，可与现有搬运、转运工具兼容。整体设计保证装置体积小，重量轻，具有很好的移动携行能力。通过微型化集成化设计，监护与急救设备布局合理，使用方便。内嵌集成的氧气供给模块，可维持重症患者用氧至少2h，并且利用外部氧源可方便充氧和内外供氧转换。内嵌集成
8、供电模块可以维持装置内全套设备至少2h用电需要，多路电源转换器可将外部多种形式电能进行转换，实现对内嵌电池智能化充电，而且实现内外供电自动切换 67。2.1 勤务运作设计的思想危重病患者是指那些有一个或多个系统功能障碍或器官功能衰竭的人，生存需要依赖于先进的仪器进行监测和治疗 8。然而院内外重症患者转运过程中，经常会看到这样的情形：一个或多个医务人员用手臂高举输液袋(瓶)，或者手持简易复苏呼吸器，跟随转运患者的担架或者转运床进行护理，有时会在担架或者转运床两旁挂便携式多参监护仪或急救呼吸机等设备进行生命支持。但现有急救设备受多样性、便携性、电源、气源等条件的制约，很难在转运时对患者实施快速有效
9、的连续监护和救治10。为此研制的便携式生命支持装置是一种集多种急救设备于一体的综合急救装置。该装置可以直接卡在危重患者担架或者转运床的上方，无需移动患者即可对转运中的患者进行无缝隙连续监护和治疗，并通过有效的干预措施，为重症患者提供规范的、高质量的生命支持。2.2 装置模块组合设计根据勤务功能使用要求，在设计该装置的过程中，充分考虑了外型尺寸，重量，便携性等的因素，设计的便携式生命支持装置由急救模块和可折叠支撑架组成。急救模块集成了多参监护仪、急救呼吸机、电动吸引器、输液泵以及供氧供电模块。便携式急救装置各模块功能及相互关系具体如图1所示图 1 便携式急救装置各功能模块及相互关系框图3 功能模
10、块设计3.1 一体化集成结构设计急救一体化集成结构不仅要满足内嵌相关功能模块安装固定和良好人机界面等需要，而且要具有一定承载强度和较轻的自重。各急救设备和模块的嵌入需充分考虑了人机功效原理，切实做到合理放置、可靠定位、方便操作、易于更换 910。为此，在设计的过程中采用了计算机辅助设计方法，对3一体化集成结构、设备安放位置、固定方法、干涉情况、操作性能等进行设计仿真，对框架进行力学及机械结构分析和优化设计。优化设计出便携式一体化集成结构如图 2 所示。图 2 便携式生命支持装置展开与收拢外形仿真结构图如图 2 所示的一体化集成急救装置的三面操作面板设计，非常方便医务人员对危重症患者进行不间断的
11、监护和救治，另外三面操作面板设计更适合快速加载于机动交通工具舱内使用，当该装置跟随担架固定在车、船、飞机等机动运载工具舱内时，因为可以把装置没有操作界面和设备的一侧贴壁使用，所以不会影响其操作性能。设计时充分考虑到一体化集成急救装置的便携性，在装置的上端设置有把手，方便搬运与抬行。该装置可以利用其下部的可折叠支撑架固定在通用担架上，支撑架可以根据运输和存放的需要，完全收折起来。可折叠支撑架由若干条状材料铰接而成，且具有四个可折叠支撑腿，每个支撑腿的底端连接有一个位置可调的锁钩。使用时，先将支撑腿底端部的锁钩快速卡在担架杆上，然后通过设置在锁钩上半部的调节孔和紧固螺丝进行适当的调节与锁紧，即可紧
12、固与担架或者转运床的上方，形成移动式生命支持系统，可折叠支撑架结构如图 3 所示。图 3 便携式生命支持装置支撑架外形结构图3.2 多参监护模块多参数监护模块硬件主要由以下几部分组成: 电源板、主控板、按键板、内置式记录仪、心电 /呼吸/体温模块、血氧饱和度模块和无创血压模块。监护数据以参数模块为基本单元获取信号，通过转接板把结果送给主控板，完成数据与波形的处理和显示。主控板的命令和模块的状态信息也通过转接板进行传递。转接板还实现电源的转接和变换。整个装置的结构如图 4 所示。图 4 多参监护模块的原理框图4由图 4 可以看出，生理参数模块通过传感器、测量电缆和袖带等分别对血氧、心电/呼吸、体
13、温、无创血压、呼吸末二氧化碳等参数进行实时监测, 结果送给主控板处理和显示，需要时还送到记录仪输出打印。另外，特别设计了外接网络接口，只需将外部 CRT 显示器或液晶显示器与外接网络接口相连，可实现多参监测数据的双屏或多屏同步显示，使多名医护人员能从不同位置观察监测的生命体征信息更加方便。3.3 机械通气模块便携式生命支持装置内嵌集成的机械通气模块由气路及控制电路两大部分组成。图 5 所示的是整个机械通气模块的结构原理框图。在气路部分，氧气瓶提供的压缩医用氧由减压器减压后，通过控制阀和流量调节阀送往融储器，中央微处理器按照用户设置的呼吸方式计算出所需的融储压力，将通气控制阀打开，把气体按预定压
14、力融储至融储器中，并按照设定的流量、吸呼频率、吸呼比、呼吸模式等参数，将气流从融储器中送出，通过面罩给病人送气。若出现严重告警或严重故障时，安全阀开启，使患者可自由呼吸外界空气。一般情况下，操作人员可根据被抢救患者的病情选择工作模式，将吸呼频率、吸呼比、呼吸模式等参数输入微处理器后，微处理器将按照预先确定值发出控制指令。控制供气机构通过面罩供给患者最佳通气方式。本文设计的机械通气模块可为呼吸停止患者实施控制强制通气，也可为自主呼吸微弱病人进行同步增强通气，能够满足不同患者的呼吸需求。图 5 机械通气模块的结构框图3.4 负压吸引模块负压吸引模块主要由电源转换模块、微型直流电机、泵体、微控制器电
15、路、蓄液瓶等构成。结构原理图如图 6 所示。急救吸引器采用了微型泵制作和降噪等技术，通过直流电机与泵体匹配的设计，在满足压力和流量指标的前提下，有效降低了负压泵的工作噪声。蓄液瓶防溢流结构设计，确保废液蓄满时不被吸入泵体，保证了仪器的可靠使用。图 6 负压吸引模块的结构原理框图53.5 快速输液泵模块为提供安全、可靠、高效的院前急救快速静脉补液复苏治疗方法，本装置选用了一种智能高效快速抗休克输液泵，适用于跟随担架对危重症患者进行各种液体静脉输入，不必悬挂吊瓶。该输液泵由微机控制电路部分、泵体部分、检测装置、报警装置和输入及显示等部分组成。它采用蠕动原理，用微机实施全面控制，配以多路传感器实时监
16、控，能满足多种情况的输液要求，具有良好的控制和报警功能。3.6 供电模块为使本文研制的装置能适应外界交流和多种幅值直流电源供电要求，设计了一组多输入多输出电源模块，能自动按优先级别将输入的不同电能转换成装置集成急救设备要求的 12V 直流。供电模块设计包括了开关电源部分、电池充放电部分与单片机控制部分。装置的充供电原理如图 7 所示。图 7 装置供电原理图开关电源设计采用半桥式硬开关和脉冲宽度调制(PWM)技术，对高频变压器和输出扼流圈的根数、线经、匝比、圈数等主要参数进行了理论计算和实际调整。在电磁兼容设计中，利用屏蔽变压器、采用吸收电路以及合理布局等方法去减小和防止电磁干扰。电池充放电设计利用改变 PWM 输出脉宽使电源的输出电压大小变化，调整输出电流的大小，充电脉冲的产生则是通过控制 PWM 的输出有无，使得电源的输出表现为脉冲式输出的形式，实现了对电池组的脉冲充电，利用脉冲式放电也解决了功率和体积比较大的放电电阻问题。供电模块以单片机为主控
