便攜式醫療系統改進(jìn)CO中毒的治療方法

　　近50年來(lái)，公認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(méi)有得到商業(yè)化的許可。

　　最近，多倫多總醫院的研究人員發(fā)現了這種古老的治療方法，并著(zhù)手改進(jìn)現有的醫療技術(shù)。對于遠離高壓治療中心的一氧化碳中毒病人來(lái)說(shuō)，有種辦法在運輸的途中，能夠提高他們身體對氧氣的吸收，真正有效地降低了長(cháng)時(shí)間運輸的副作用，可以決定病人生死。

　　致命現實(shí)

　　在工業(yè)社會(huì )，一氧化碳毒氣是第一致命氣體。僅在北美地區，每年70000名患者中超過(guò)10%的人都因為一氧化碳中毒死亡。在幸存者當中，有大約30%一氧化碳中毒患者肢體殘疾或者在數年內神經(jīng)受損。這些人有些是在火災中吸入一氧化碳，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，火災或者自殺等過(guò)程。減少這一統計數字的關(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(mén)以及自定義供氣和調節單元，裝配了自定義多接口，

　　能夠適應公文箱大小空間內的整體氣動(dòng)控制回路的流通。

　　項目目標

　　研究測試采用標準的水中呼吸氣罐調節器以及標準的自充氣恢復袋，這些能夠保證研究過(guò)程中部分二氧化碳壓力（PCO2）不變。為了制作一個(gè)可用的產(chǎn)品，研究者從Viasy公司的傳感器醫學(xué)部門(mén)獲得幫助。他們制定了一些設計標準，包括根據病人的呼吸頻率來(lái)調整二氧化碳與氧氣的比例。另外，當病人的呼吸水平維持在期望的PCO2標準，二氧化碳氣流便停止了。為達到這些目標，PCO2控制必須能夠自動(dòng)控制，一旦氧氣或者二氧化碳罐內壓力下降，失誤安全操作必須安裝音頻警報器。

　　自定義閥門(mén)技術(shù)

　　為達到這個(gè)項目目標，設計要求有氧氣及二氧化碳混合閥門(mén)和供應/調節器單元。串連的兩個(gè)閥門(mén)可以控制流入混合閥門(mén)以及調節器部分的最佳氣流量。當標準的充氣閥不能提供所需的精度時(shí)，設計小組從Humphrey工程解決公司請來(lái)了專(zhuān)家。

　　閥門(mén)工程師決定安裝的閥門(mén)必須在變窄開(kāi)合壓力的帶寬下，具備開(kāi)/關(guān)功能。閥門(mén)的設計需要考慮在提升閥底座安裝壓力彈簧。但是這種類(lèi)型的閥門(mén)，也被稱(chēng)作TAC閥門(mén)，它自身無(wú)法平衡，同時(shí)需要更多的動(dòng)力來(lái)推進(jìn)以獲得精確設置點(diǎn)?，F有的310螺線(xiàn)管閥符合較低的機械動(dòng)力要求，但是直接起作用的螺線(xiàn)管設計并不是完全氣動(dòng)的。作為引導操作器，在310閥上用改進(jìn)的TAC閥取代螺線(xiàn)管，提供了一種滿(mǎn)足兩個(gè)標準的解決辦法。

　　根據Humphrey公司產(chǎn)品銷(xiāo)售及市場(chǎng)總監Dave Maurer所說(shuō)，“產(chǎn)品應用最大的技術(shù)難題在于讓引導操作器達到較高水平同時(shí)上面作用的永久關(guān)閉壓力減到最小。”產(chǎn)品應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，自定義設計就解決了這個(gè)問(wèn)題。

　　自定義設計采用頂部帶活塞的延長(cháng)推進(jìn)桿。除了采用雙彈簧獲得持續運動(dòng)力外，在生產(chǎn)過(guò)程中，利用調節器的幫助每個(gè)組件都能夠獲得最大關(guān)閉壓力。結果是，自定義閥門(mén)組件能夠在極低的滲漏壓力率下維持特定的40±1 psi開(kāi)/關(guān)氧氣設定點(diǎn)。

　　自充氣恢復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。

　　最終設計

　　通過(guò)成功的調節組件，Viasys公司將修改并簡(jiǎn)化整個(gè)設計外觀(guān)的挑戰任務(wù)交給Humphrey公司。自定義多頭閥簡(jiǎn)化了閥門(mén)、止回閥、調節器、壓力計以及二氧化碳開(kāi)/關(guān)閥門(mén)之間的管道以及連接件的連通。除了將整個(gè)產(chǎn)品減小到一個(gè)公文箱尺寸外，新的多頭閥消除了各種氣體滲漏問(wèn)題。

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

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

　　結果是被稱(chēng)為Clearmate的小型便攜式氧氣療法系統，被證明是最有效的高壓艙治療法。在火災中吸入煙霧，在煤礦爆炸火災以及其他事故爆炸中吸入碳氫化合物，Clearmate都能夠為受傷者提供快速氧氣治療。其他應用領(lǐng)域還包括由于錯誤使用家庭加熱系統，誤用煤油等加熱器，其他火源以及自殺中導致的一氧化碳爆炸事故的最初治療。除了給世界范圍內那些高壓艙以及運輸環(huán)境良好的工業(yè)區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，缺少設置了高壓艙的醫院，同時(shí)缺乏嚴格的工業(yè)生產(chǎn)安全條例，在室內做飯取火用的木材，木炭或者其他一氧化碳來(lái)源材料也加重了一氧化碳中毒的可能性，同時(shí)還會(huì )造成更加惡劣的結果。對于這些患者來(lái)說(shuō)，Clearmate系統是唯一的選擇。