一種多功能心肺復蘇器檢測裝置的設計

趙彥忠　黃呈鳳　張慶勇　張秋實　李撈摸　王繼升

一種多功能心肺復蘇器檢測裝置的設計

趙彥忠①黃呈鳳①張慶勇①張秋實①李撈摸①王繼升①

趙彥忠,男,(1978- ),本科學歷，工程師?？偤笮l生部藥品儀器檢驗所，從事急救、手術類衛生裝備的檢測、維修、科研及醫用熱、力學計量工作，在軍事物流、倉儲信息化、藥材養護等方面有所研究。

目的：研制一種多功能心肺復蘇器檢測裝置，以滿足對心肺復蘇器的質量控制。方法：通過對心肺復蘇器性能參數的梳理，整合壓力、位移、時間及呼吸等功能檢測模塊，實現心肺復蘇器主要技術參數的定量檢測。結果：多功能心肺復蘇器檢測裝置設計布局合理，可實現對多參數同時采集和定量檢測。結論：該檢測裝置的研制將實現心肺復蘇器性能的全面、快速檢測，對提升心肺復蘇器在注冊生產、流通及應用等環節的檢測能力具有重要意義。

心肺復蘇器；檢測裝置；多功能；設計

DOI∶ 10.3969/J.ISSN.1672-8270.2015.05.016

[First-author’s address] Institute of Drug and Instrument Control, Health Department, General Logistics Dapartment of the PLA, Beijing 100071,China.

當患者心跳和呼吸驟停，導致心功能和肺功能喪失而處于死亡狀態時，利用緊急搶救方法使其恢復心跳和呼吸，促使血液含氧流經各臟器，使心、肺功能失而復得，即心肺復蘇(cardiopulmonary resuscitation，CPR)，以挽救患者生命[1]。美國心臟協會(AHA)每5年根據臨床和科研的最新進展推出一個新版本的《心肺復蘇指南》，該指南提供CPR應遵循的原則和臨床實踐的操作指南。2010版《心肺復蘇指南》強調的高質量CPR對按壓頻率、按壓深度及按壓回彈有了更嚴格的要求[2]。

心肺復蘇器的應用解決了徒手CPR不能適應新版《心肺復蘇指南》的問題，使其能夠完成各種人力所不及的高質量心肺復蘇操作，極大的提高了心肺復蘇效率和患者存活率[3]。目前，我國約有6家國內注冊生產、2家進口注冊的心肺復蘇器企業。心肺復蘇器作為一種急救裝備，其性能的優劣直接影響到患者生命。如何判別心肺復蘇器的設備性能，目前市場上尚無可以同時完成心肺復蘇器相關參數檢測的設備。為此，本研究設計一款可較全面、快速檢測心肺復蘇器的檢測裝置，用以對心肺復蘇器注冊、生產、流通及在用等環節的監管。

1　多功能心肺復蘇器設計思路

目前，市場上銷售的心肺復蘇訓練模擬人雖然可以模擬心搏呼吸突然停止的病癥表現，可以判別醫護人員在實施CPR時準確與否，但無法通過具體數據反映心肺復蘇器的性能優劣[4]。而市場上的檢測裝置其壓力、位移、時間及呼吸等模塊功能已經高精度化和小型化。如呼吸機檢測儀不僅能夠準確測定壓力、流量等主要物理量及相關所有的呼吸參數，還能夠準確分析出呼吸機的通氣模式以及能夠準確、實時顯示出流量、壓力以及容量波形，并具備存儲回放功能[5]。

多功能心肺復蘇器檢測裝置是在現有心肺訓練模擬人設計基礎上，合理布局、科學組合，將壓力、位移、時間及呼吸等功能檢測模塊有機整合，同時實現對上述參數的定量檢測，通過專用分析軟件自動出具檢測或分析報告，并具備可溯源性和可計量性。

1.1整體結構設計

急救呼吸功能檢測裝置整體外觀可以設計為一半身成人模擬人，外表采用進口熱塑彈性體混合膠材料，由不銹鋼模具，經注塑機高溫注壓而成，通過特定材料或裝置模擬胸廓的彈性力，實現對胸廓彈性較為精確的模擬[15]。內部選用牢固、耐用及輕便的新型材料，區域化模塊設計，實現內部部件的快速拆卸更換(如圖1所示)。

圖1　半身成人模擬人檢測裝置示圖

1.2按壓深度和按壓時間比檢測模塊設計

2010版《心肺復蘇指南》要求按壓深度應≥5 cm、按壓回彈時間比為1∶1或50%。本裝置擬采用徑向深度轉換為軸向距離的測試方法進行按壓深度檢測，選用拉繩式傳感器，將機械運動轉換成可度量、記錄和傳送的電信號，用以計算機械運動的位移。該模塊主要分為按壓接受部分和檢測部分：①按壓接受部分主要是接受來自心肺復蘇器的按壓徑向信號，通過固定在按壓板上拉線與檢測部分的拉繩傳感器連接，將按壓板的高度位置變化通過拉繩傳感器轉化為位移數據，從而檢測出按壓深度[6]；②按壓時間比則是在按壓深度測量的基礎上，通過電位器的雙向觸發，將計時信號采樣到專用分析軟件，算出按壓和回彈時間比值[7]。

1.3按壓頻率、按壓呼吸比和按壓部位檢測模塊設計

我國在2005年版的《心肺復蘇指南》中，將胸外按壓比調整為30∶2。2005年國際心肺復蘇指南中明確指出理想的胸外按壓頻率為100次/min[8-9]。

(1)胸外按壓是CPR中錯誤最多的環節，正確的按壓位置應為胸骨中、下1/3交界處的正中線上，同時強調按壓幅度應≥5 cm，松弛至胸廓完全反彈，但松弛時掌根不應脫離胸壁，防止移位；除非建立高級氣道或除顫，中斷心臟按壓的時間≤10 s，檢查脈搏和人工通氣也應在10 s內完成[10-11]。

(2)按壓頻率、按壓呼吸比和按壓部位的檢測方法比較成熟，按壓頻率、按壓呼吸比是按壓接受部分和呼吸模擬部分安裝相應的傳感器，通過與計時器相關聯或者將采集到的數據通過專用分析軟件進行換算，得到相關檢測數據。按壓部位則是通過安放在按壓接受部分的位置傳感器來判定心肺復蘇器在按壓過程中是否發生位移或按壓部位不準確。

1.4急救呼吸功能檢測模塊設計

在心肺復蘇中，標準胸外按壓可以提供大致30%的心輸出量(這種低輸出量狀態只能維持少量但是非常關鍵的血流供應心臟和大腦)，故心肺復蘇時患者體循環和肺循環灌注明顯減少。正因為肺血流有很大幅度的減少，要維持正常的通氣和(或)血流比值，每分通氣量必須小于正常值，因此在心肺復蘇中使用低于正常潮氣量和呼吸頻率，即限制性通氣可維持恰當的通氣和(或)血流比值，故采用控制通氣模式較多見[12]。

在多功能心肺復蘇檢測裝置設計中加裝急救呼吸功能檢測模塊，完成吸呼比、潮氣量、呼吸頻率以及氣道安全壓力等主要參數的檢測，包括模擬肺、傳感器(流量、壓差)與放大電路、數據采集處理模塊和專用分析軟件等軟硬件系統。通過模擬肺、氣流質量傳感器和差壓傳感器采集氣道內有關呼吸參數，經過放大電路、數據采集模塊處理后，由專用分析軟件給出檢測數據[13-15](如圖2所示)。

圖2　急救呼吸功能檢測模塊結構框圖

2　多功能心肺復蘇器指標體系

本裝置集成多種檢測模塊，攜行方便、操作簡單，能夠實現心肺復蘇器的主要技術參數的檢測，其技術指標見表1。

表1　多功能心肺復蘇器檢測裝置主要技術指標

3　結論

多功能心肺復蘇器裝置充分吸收先進的檢測技術，通過自主研發的軟件與分模塊進行串行通訊，實現多參數同時采集，從而實現按壓參數與呼吸參數等心肺復蘇器主要技術參數的同步定量檢測，并形成制式檢測報告。在各大醫院、醫學院校及社區領域的急救技能培訓廣泛應用的同時，能夠滿足對心肺復蘇器的質量控制，具有很好的發展前景。該檢測裝置能夠實現心肺復蘇器性能檢測全面、快速，對提升心肺復蘇器在注冊、生產、流通及應用等環節的檢測能力具有重要意義。

[1] 吳太虎，張廣，王運斗，等.心肺復蘇急救裝備與應用[M].北京：軍事醫學科學出版社，2013.

[2] 李春盛.對2010年美國心臟協會心肺復蘇和心血管急救指南的解讀[J].中國危重病急救醫學，2010，22(11)：641-644.

[3] 王興志，陳亞平，喬著意，等.擔架式心肺復蘇機的臨床應用及護理配合[J].西南國防醫學，2012，22(11)：1242-1243.

[4] 楊劍.高級電腦心肺復蘇訓練模擬人在高校CPR培訓中的應用[J].齊魯護理雜志，2010，16(17)：50-51.

[5] 黃呈鳳，張慶勇，牛雷雷，等.檢測儀設置對呼吸機性能檢測的影響研究[J].中國醫學裝備，2012，9(7)：21-25.

[6] 彭繼慎，周寧.拉線式位移傳感器在全自動帶壓作業中的改進[J].儀器儀表用戶，2010，17(1)：75-76.

[7] 趙耀德，武劍輝，程春霞.胸外心臟按壓力的計算和控制的數學模型[J].中國生物醫學工程學報，2010，29(6)：956-960.

[8] 張建中.2010國際心肺復蘇指南在院前急救中的應用[J].中國醫療前沿，2012，20(7)：14-15.

[9] 何愛文，陳壽權.心肺復蘇研究的最新進展[J].中華危重癥醫學雜志，2012，5(4)：1-5.

[10] 高偉波，劉云生，張向陽，等.高級模擬在心肺復蘇培訓中的應用[J].中國高等醫學教育，2012(12)：6-7.

[11] 劉揚.胸外按壓正確位置的公眾培訓探討[J].中國急救復蘇與災害醫學雜志，2008，3(3)：186-187.

[12] 李水萍，王林文，侯翠霞，等.心肺復蘇自主呼吸出現時通氣模式的探討[J].護理研究，2009，23(26)：2408-2409.

[13] 鄭吉鋒，嚴漢民.高仿真模擬人呼吸阻抗模擬裝置的研制[J].中國醫療設備，2008，23(1)：17-20.

[14] 劉延武，呂鵬.基于C8051F020便攜式呼吸機檢測儀的研制[J].中國醫療設備，2008，23(5)：15-17.

[15] 謝新武，孫秋明，倪愛娟，等.心肺復蘇胸外按壓的力—胸骨位移特性的Gruben簡化模型[J].軍事醫學科學院院刊，2010，34(1)：51-54.

Design of a multi-functional cardiopulmonary resuscitation machine detecting device

ZHAO Yan-zhong, HUANG Cheng-feng, ZHANG Qing-yong, et al

China Medical Equipment,2015,12(5)∶52-54.

Objective∶ Design a multi-functional cardiopulmonary resuscitation machine detecting device. Methods∶ Integrate different functional detecting modules, including pressure, displace, time and breathe, etc, by combing parameters of the cardiopulmonary resuscitation machine to achieve the quantitative detection of the main technical parameters of the CPR machine. Results∶ The development of this machine will realize the fast and overall detection of the performance of the CPR machine, which remains vital importance in improving the detecting abilities of the CPR machines during the links of registration, production, circulation and functioning. Conclusion∶ Multi-functional CPR has reseasonble design, also can collect and detect multiple parameters.

Cardiopulmonary resuscitation; Detecting machine; Multifunctional; Design

1672-8270(2015)05-0052-03

R197.39

A

①總后衛生部藥品儀器檢驗所 北京 100071

2014-05-17