医学工程论文
引言
氧气湿化装置是医院氧气疗法的必备物品。高原缺氧条件下的及时吸氧是解决非战斗减员的有效手段[1],而现有的湿化瓶在使用时只能垂直放置于氧气瓶一侧，便携性较差，不利于吸氧者随身携带。为此，我们研究了一种可任意位置放置的氧气湿化瓶，解决了便携和车载使用的问题。经简易模型使用，收到了满意的效果，现介绍如下。
1 结构和功能
1.1 结构
该湿化瓶为圆筒状双层瓶体，如图 1 所示，包括外壳和内胆。外壳为圆筒状结构，由透明材料制成。
中心部位可以插入内胆，顶部和底部设计有旋紧固定螺旋槽，且配有密封橡胶圈。外壳底部有出气口用于连接鼻导管。内胆为圆筒状结构，可以插入外壳中间并旋紧密封。内胆由内胆顶部、内胆底部、内胆体组成。内胆顶部有氧气进气管用于连接氧气输入端，进气管下方连接有插入瓶体内部的氧气湿化杆，湿化杆上有透气微孔。内胆顶部外侧有配套的旋紧固定螺旋槽，便于和外壳顶部固定密封。内胆底部有注水口，外侧也有配套的旋紧固定螺旋槽，便于和外壳底部固定密封。内胆体由 3 层组成，外侧和内侧是起固定作用的不锈钢丝网，中间层是疏水性聚四氟乙烯（PTFE）滤膜。
1.2 功能
由于采用了双层结构，内胆起到湿化作用，外壳起到集气作用，干湿分离易于安装和消毒。由于采用了双层旋紧可分离结构，湿化瓶保持密封且维护方便。内胆采用 PTFE 疏水性空气滤膜，使湿化瓶在任意位置放置都可以保证氧气由内胆经内胆壁顺利排出，即使在倒置或剧烈晃动的情况下内胆的水也不会进入外壳，使水在任意位置放置都保持在内胆中。双层结构易于清洗消毒和安装使用，体积更加小巧，并且有更好的静音效果。
2 使用方法
打开注水口，从注水口往内胆内注入 2/3 容量的水，然后用盖子将注水口封闭。将内胆插入外壳中间，顺时针旋转进气口旋紧端，能使外壳与内胆充分合拢密封。将氧气从进气口输入，氧气经由氧气湿化杆的进气管微孔排出，与水混合完成氧气湿化过程，通过内胆内层钢丝网、PTFE 疏水性空气滤膜、内胆外层钢丝网进入外壳内，外壳内的氧气由出气孔排出，出气孔连接吸氧管，这样湿化后的氧气就可以输入到患者体内。使用完毕后打开注水口的盖子，将内胆内的水全部放掉，从注水口注入新鲜水。逆时针旋转进气口旋紧端，能使外壳与内胆分离，可以使用高压灭菌或环氧乙烷熏蒸的办法对内胆进行消毒操作。
3 设计创新点
3.1 湿化瓶整体设计
湿化瓶是参考了目前军地各种湿化瓶设计方案后，结合高原卫勤保障实际需求设计的。我们通过深入了解基层部队吸氧装备的使用情况，结合高原保障的任务特点，发现在高原环境下无论是宿营车还是特种车辆，在随车吸氧的使用中湿化瓶都难以固定。且高原任务地区路况不佳，车辆极易剧烈颠簸，经常出现湿化瓶中的水误入鼻导管的情况。特殊环境中车辆无法通行，只能采用野战四折担架人工后送伤员，这种情况下湿化瓶更加难以固定。该湿化瓶创新使用了双层可分离结构，彻底实现了干湿分离，易于维护消毒，避免了液体误入鼻导管的情况，并且相比已有设计有更好的静音效果。
3.2 内胆三层结构设计
为了达到湿化瓶可任意位置放置的要求，内胆壁的设计要求阻止水通过的同时氧气和水蒸气能正常通过。本研究使用了新型材料---疏水的聚四氟乙烯滤膜 PTFE.聚四氟乙烯膜采用完全由天然永久疏水的 PTFE 材质，即使在很低的压差下，也能保证潮湿的空气或其他气体通行无阻，而水溶液则不能透过，这样就做到了阻水排气。由于整体内胆壁由 3层结构组成，这样就保证了内胆在任意位置放置时，湿化的氧气都能通过内胆壁进入外壳。为了使疏水的聚四氟乙烯滤膜位置固定，在膜的内外设计了不锈钢丝网，起到了支撑固定和塑形的作用，避免了聚四氟乙烯滤膜因为水的重力作用产生变形。
4 需求分析及应用效果
院前急救转运是当前急救急诊医学的重要构成，受关注度日益提高，该过程具有不可预测性、复杂性和紧张性等特点，极易引发医疗纠纷[2].抢救过程又直接受到患者及家属的监督、情绪和转运途中汽车颠簸车况等因素影响，李建芳等[3]研究中发现，在409 例长途转运患者中采用鼻导管吸氧者 270 例。
氧气吸入在急救转运中占有很大的比例，同时，医疗装备的安全性、可靠性及便携性又非常关键。目前，部队官兵高原驻训维稳中的一般车辆、特种车辆、普通宿营车都没有专用的吸氧装置，氧气湿化瓶也难以固定，而且高原地区路况复杂，车辆行进中难以保证平稳运行，传统的氧气湿化瓶不利于随车使用。针对传统氧气湿化瓶的缺点，国内外学者做了很多研究，如罗建明等[4]研制了一次性便携式氧气流速提示瓶，王梅等[5]研制的新型氧气湿化输送系统在加湿通路盒体内装有水凝胶，能够模仿鼻黏膜“黏液毯”的加湿机制[6],均取得了一定成果，但也存在结构复杂、不便于携带的缺点。野战设备要求方便、快捷、高效、便于携带[7],本研究整体结构简单，制作成本较低，便于使用和维护，而且更容易缩小体积，便于携带。我部官兵将产品模型分别固定于野战四折担架和野战救护车上，使用现有装备实现了快速组合，经过复杂路况的实地转运测试，取得了理想的效果。
5 讨论
PTFE 是一种理想的分离过滤材料。PTFE 的表面张力为（22~33）×10-3N/m,极好的疏水性使其成为膜蒸馏以及防水透气的首选材料[8].PTFE 还具有很多方面的应用，如利用其膜具有多孔性，作为过滤材料可以有选择地透过气体或液体，用于气液分离、气气分离及液液分离的过滤膜[9].本研究中用到的疏水性空气滤膜就是利用聚四氟乙烯滤膜的气液分离特性，提高了设备运行的可靠性，达到了预期的效果。
目前，PTFE 广泛应用于空气净化领域，已经有PTFE 制作的隔离服在使用。有关资料表明，氧气湿化瓶装置的污染率为 79.45%,其污染与下呼吸道感染有密切关系[10].氧气湿化瓶污染会引起住院患者呼吸道感染，已受到广泛重视，预防医院感染是当今现代医学的重要课题[11].进一步的研究是找到一种合适的聚四氟乙烯滤膜，使它既能通过氧气，又能有效地隔离湿化液中的细菌，这样就能从根本上解决湿化瓶的污染问题，有效减少院内感染。
[参考文献]
[1] 陈平，朱孟府，于佳，等。 便携式制氧机研制[J]. 医疗卫生装备，2013,34（10）：77-79.
[2] 唐静。 护理质控在护理管理中的重要性 [J]. 中国医药导报，2011,8（5）：143-144.
[3] 李建芳，杨金萍，苏红。 409 例长途急救转运危重患者的护理体会[J]. 新疆医学，2014,44（1）：87-89.
[4] 罗建明，薛卫华，魏文美，等。 一次性便携式氧气流速提示瓶的研制及应用[J]. 医疗卫生装备，2011,32（10）：44,48.
[5] 王梅，李秀丽，孔德娟。 新型氧气湿化输送系统的研制与临床应用[J]. 护理学杂志，2009,24（9）：93-94.