自动胸外按压心肺复苏担架系统

吴太虎，宋振兴,2，王宇晓，翟玉凯，孟兴菊，张广

（1.军事医学科学院 卫生装备研究所，天津 300161；2.天津大学 自动化学院，天津 300072；3.天津市安贝医疗设备技术有限公司，天津 300384）

1 研究背景[1～4]

2005年11月美国心脏学会（AHA）和国际心肺复苏联合会正式公布了2005年心肺复苏（CPR）和心血管急救（ECC）指南标准，即2005国际心肺复苏指南。

在2005国际心肺复苏指南中，基础生命支持（BLS）得到进一步的重视，特别强调了有效不间断胸外按压的意义。该标准对按压通气比值、按压通气循环周期、按压通气参数等CPR核心技术都作了最大修订，并提倡ADE的普及使用。具体修改内容见表1。

随着2005国际心肺复苏指南的实施，原先2000版心肺复苏标准中的按压通气15:2和按压通气四个循环必将废除和停止执行。

为了配合2005国际心肺复苏指南在国内普遍实施，我们研制了自动胸外按压心肺复苏担架系统，该装备填补了国内空白，可广泛用于院前及院内急救，可配备120急救车及医院急救室等。

2 总体设计及技术指标确定[5]

担架外形设计为可折叠担架方式，展开后能方便转运伤员，折收后方便拖运。既能满足在现场对患者进行心肺复苏急救，也能在转运后送途中对患者进行不间断的心肺复苏急救。按压通过压缩气体推动气缸组件实现，按压动力靠内嵌集成2个3.2L氧气瓶储氧提供，可确保对患者进行40min连续救治需求。设计方便的外部氧气输入接口，能在不停止心肺复苏急救的情况下使用救护车或医院的气源进行工作。集成射流负压吸引功能，便于清除患者口咽异物。集成可调节高度的输液支撑杆，对患者实施液体输注。设计符合心肺复苏体位要求的背板和体位调节机构，满足对患者复苏体位要求。所有这些功能模块集成在可双折担架上，形成系统，实施治送结合。总体设计结果如图1所示。

该自动胸外按压心肺复苏担架系统技术指标如下：

按压频率：100次/min；

按压深度：0～5cm连续可调；

呼吸频率：12次/min；

按压/按压通气比：连续按压 30:2、15:2、5:1；连续呼吸

潮气量 0～1200mL连续可调；

气道安全压力：气道压力安全阀泄压压力为60cmH2O；

氧气自给时间：40min；

重量：25kg。

表1 2005年国际心肺复苏（CPR）指南的最新标准比例表

3 关键部件研制[5-7]

3.1 按压气缸组件

按压气缸组件由按压气缸和锁紧装置组成，可伸缩锁紧装置可根据患者的体型和尺寸将气缸锁定于胸部按压处，以便进行精确高效的胸部按压。伸缩锁紧通过内置齿轮、特制弹性圈簧和锁紧卡实现。通过特制缸体、活塞杆、密封圈和回位弹簧制成按压气缸，缸体表面印制的刻度线，可明确指示对患者的按压深度。按压气缸组件如图2所示。一个按压动作结束后，气缸内气体可在复位弹簧的作用下通过按压两位三通电磁阀的大口径排气口快速排出。设计的按压部分具有按压冲击力大、患者胸部复位快、气缸轻巧便携、按压深度准确可调的特点。

3.2 控制模块

系统采用气动电控方式，由压缩氧气或空气提供按压动力，推动束缚固定于患者胸部的气缸进行按压，按压和呼吸频率由单片微机控制，实现按压、呼吸、吸引的协调控制，通过控制通断阀实现。按压深度通过调节推动气缸气量的节流阀实现，通气潮气量靠调节流量调节阀实现。按压频率、按压深度、按压强度、按压／呼吸比、呼吸频率及潮气量均可调。使用内部集成可充电电池供电，也可使用外接直流12V供电，使用外接电源时，可实现对系统内部电池智能化充电。系统控制原理图如图3所示。

通过在通气气路部分填加快排部件来保证患者机械通气后肺内气体快速排出，不产生任何未经设置的呼吸末正压，保证排气畅通。通过选取大口径两位三通按压电磁阀来解决每个按压动作结束后气缸内气体快速排出，从而使气缸按压头快速复位，以满足患者血流回心速度的要求。

3.3 氧气供给模块

系统内嵌集成机器内部自带的2×3.2L铝合金气瓶，实现内部供氧，也可通过快插实现外接气源供氧。2个氧气瓶采用卡夹方式与单向阀、供氧减压阀以及管路等集成于一体。供氧管路集成了2个单向控制阀，这样实现二瓶氧气供氧的单向隔离，既可实现两瓶氧气同时供氧，也可单个氧气瓶供氧，使用时可先打开一瓶氧气，待氧压表显示该瓶氧气快用完时再打开另一瓶，而氧气耗尽的气瓶可拆下换气，快速互相切换两个氧气源输入装置，以保证在换气过程中，心肺复苏急救不会中断。氧桥中特制的高压单向机构保证了在单瓶供气时氧气不会从拆下气瓶的供气通道泄露。管路中内嵌的氧气减压阀确保氧气瓶内氧压变化时，后续用氧的稳定和安全。外接用氧配套组件，可快速实现内部自带气瓶供氧和外接供氧系统的转换，统一的接口可以使担架连接到救护车或医院的氧气设施。

3.4 复苏背板

复苏背板通过设计模具整体成型，其特殊的结构和等高外型设计，使平躺在复苏板上患者的体位自动呈心肺复苏状态，能最大程度舒展病人的颈部，保持呼吸道畅通，而且易于进行气管插管和实施气管切开等急救操作，自然实现仰头倾颏，胸部突起易于进行胸外按压。背板内空间设计易于按压、呼吸控制部件的集成，前面板易于安装流量调节等各种控制按钮开关和接插件。复苏背板结构设计结果如图4所示。

3.5 心肺复苏担架设计

担架不仅是载人的载体，同时也是其它功能模块载体。担架设计成折叠式结构，可以快速、简单的展开，折叠时通过手柄和轮子可以快速轻松的拖运，展开承载患者时患者自动呈抗休克急救复苏体位，可保证患者颈部最大程度的舒展，确保呼吸道的通畅。其中：担架前部用于集成心肺复苏背板及其控制模块，后部集成氧气供给系统和急救附件箱。为了降低重量，采用铝合金材料制作，强度能满足承载180 kg静载荷要求。

4 结论

(1)采用气动电控方式，以氧气瓶气源和内部蓄电池的结合驱动，比传统的气动气控方式具有更长的使用时间，通过智能控制芯片控制电磁阀动作，实现胸外按压与呼吸供氧的协调与联动，控制更为精确，保证了急救的安全性和有效性。

(2)通过气路设计和气动控制阀研制，实现了心肺复苏过程中按压深度、按压方式、潮气量等主要参数可根据患者的实际情况进行调节，保证了胸外按压和呼吸复苏的精确高效。

(3)射流吸引功能的设计，能在急救过程中快速清除患者嘴部和咽喉部的堵塞物和各种液体，提高了心肺复苏的使用效果。

(4)氧气瓶联接装置和外部接口的设计，使心肺复苏担架可方便地使用外部气源，保证了心肺复苏担架与救护车等运载工具的良好配合，确保心肺复苏急救的连续性。

(5)设计的输液装置便捷，能在心肺复苏急救的同时对患者进行给药和输液，提高了心肺复苏急救的效果。

(6)心肺复苏担架的外形设计，能使患者的急救姿势良好，方便心肺复苏急救的进行和有效，担架折收迅速，移动灵活，方便人员使用和携行。

[1]American Heart Association,AHA (2005).AHA Guidelines for CPR ＆ ECC [J].Circulation,2005,112(24 Supplement):13.

[2]International Liaison Committee on Resuscitation,ILCOR(2005).International consensus on CPR & ECC science with treatment recommend-ations[J].Circulation,2005,112(22 Supplement):29.

[3]敖薪.2000年与2005年国际心肺复苏指南的比较与分析[J].护士进修杂志,2007,22(7):630-632.

[4]沈洪.解读2005年国际心肺复苏与心血管急救指南修订原则[J].中国危重病急救医学,2005,17(3):3.

[5]吴太虎,万振,罗金晖.WFS-1型自动胸外按压心肺复苏器的研制[J].医疗卫生装备,2006,27(11):13-14.

[6]万振,吴太虎.野战急救用气动气控心肺复苏器的设计[J].医疗卫生装备,2006,27(4):12-15.

[7]孟祥全,吴太虎,李若新.机械通气技术及呼吸机的现状与发展[J].中国医疗器械信息,2001,7(6):17-19.

[8]汤黎明,等.新式野战轻便担架的研究与制作[J].中国医疗设备,2008(7):1-2.