Aeon7900D野戰(zhàn)麻醉機(jī)的研制與開發(fā)

金 強(qiáng)，張鐵錚，刁玉剛，周 錦，孫瑩杰

沈陽軍區(qū)總醫(yī)院麻醉科，遼寧沈陽 110016

麻醉機(jī)是實施手術(shù)和搶救必不可少的醫(yī)療設(shè)備［1］，既往研發(fā)主要集中于民用，無法滿足機(jī)動需求［2］。而針對手術(shù)室外環(huán)境的便攜式麻醉機(jī)國內(nèi)外研究甚少，專供軍隊?wèi)?yīng)用的野戰(zhàn)麻醉機(jī)則幾乎沒有。野戰(zhàn)麻醉機(jī)與民用麻醉機(jī)有本質(zhì)上的區(qū)別，在使用方法、應(yīng)用環(huán)境、儲運條件和運輸方式等方面都有其自身的特點［3］。其核心要求有:輕巧便攜、功能齊全、操作簡便，具有防塵、防潮、防震、抗腐蝕等特性。民用麻醉機(jī)根本無法適應(yīng)野戰(zhàn)要求，而將普通麻醉機(jī)進(jìn)行簡單改造亦不能滿足軍用麻醉機(jī)特有的標(biāo)準(zhǔn)。目前，國內(nèi)少數(shù)在研項目中的野戰(zhàn)麻醉機(jī)，存在體積龐大、功能單一、可靠性差等問題，無法適應(yīng)野戰(zhàn)環(huán)境和現(xiàn)代化戰(zhàn)爭需求［4］。國外對野戰(zhàn)麻醉機(jī)早有研究(如Magellan 2200、和Ohmeda 885A等麻醉機(jī))［5-7］，但不符合我軍軍標(biāo)，最重要的是由于軍購等限制無法直接引進(jìn)。因此，沈陽軍區(qū)總醫(yī)院和北京誼安醫(yī)療系統(tǒng)股份有限公司聯(lián)合開發(fā)出擁有自主知識產(chǎn)權(quán)、適合我國國情和我軍軍情的國產(chǎn)野戰(zhàn)麻醉機(jī)Aeon7900D，以保證在戰(zhàn)場條件、突發(fā)事件、搶險救災(zāi)和院外急救等特殊環(huán)境下，完成搶救與麻醉任務(wù)?，F(xiàn)報告如下。

1 研發(fā)與設(shè)計流程

野戰(zhàn)麻醉機(jī)的研究與開發(fā)專業(yè)性強(qiáng)，涉及技術(shù)范圍廣泛，且國內(nèi)外無成熟經(jīng)驗可以借鑒。本研究采用醫(yī)院與麻醉機(jī)生產(chǎn)單位聯(lián)合的方式，針對關(guān)鍵技術(shù)點進(jìn)行系統(tǒng)研究。按照項目策劃、方案設(shè)計、樣機(jī)階段和定型設(shè)計這4個研發(fā)流程，實施電路設(shè)計、結(jié)構(gòu)3D設(shè)計(Soldwords軟件)、平面設(shè)計和樣機(jī)測試。

1.1 項目策劃階段 本階段包括復(fù)習(xí)文獻(xiàn)、市場調(diào)研、分析需求，之后確立項目。

1.2 方案設(shè)計階段 完善設(shè)計輸入，明確麻醉機(jī)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)(包括麻醉機(jī)國標(biāo)和軍標(biāo)等)，進(jìn)而篩選設(shè)計方案，評審后確定設(shè)計方案。

1.3 樣機(jī)階段 完善設(shè)計方案后，進(jìn)行樣機(jī)設(shè)計，逐項實施技術(shù)攻關(guān)、實驗和樣機(jī)研制，最終通過測試、評審確定樣機(jī)狀態(tài)。

1.4 定型設(shè)計階段 進(jìn)行定型設(shè)計，實施產(chǎn)品的實地驗證。

2 性能特點與關(guān)鍵技術(shù)

2.1 便攜性能好 麻醉機(jī)強(qiáng)大的技術(shù)性能是手術(shù)麻醉安全的重要保障，但隨其重量和體積的增加，常使便攜性大幅降低［8］。研制野戰(zhàn)麻醉機(jī)的主要公關(guān)點之一，就是在注重功能的同時，盡量縮小體積，減輕重量，以切實滿足“移動手術(shù)”的要求［9］。根據(jù)野戰(zhàn)實際需求，Aeon7900D采用高度集成化、緊湊化和一體化的產(chǎn)品設(shè)計方案。氧化亞氮不作為標(biāo)準(zhǔn)配置，保留電子流量計顯示屏幕界面，去除浮子流量計等措施，使其切實做到體積小、重量輕、便攜性能好。采用獨特的管架嵌入結(jié)構(gòu)使主機(jī)體積縮小至575 mm×378 mm×656 mm，重量縮減至40 kg以下，體積和重量分別為同功能麻醉機(jī)的30%和40%，可將其輕松裝入定型的2號空投箱并完成空投任務(wù)。對野戰(zhàn)步兵而言，又可實現(xiàn)單兵攜帶。見圖1。此外，Aeon7900D還可固定于各類交通工具中，快速移動于野戰(zhàn)手術(shù)室環(huán)境，切實保障傷病員的快速、安全轉(zhuǎn)運。

2.2 功能技術(shù)指標(biāo)范圍寬，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)高 采用氣動電控通氣驅(qū)動方式，既保證了通氣調(diào)控的精準(zhǔn)，又可提高戰(zhàn)時氧氣的利用效率。應(yīng)用電子流量計技術(shù)(此項技術(shù)僅Drager、Ohmeda等高端麻醉機(jī)才選用)取代浮子流量計，既可減小體積、減輕重量，又可避免野戰(zhàn)條件下玻璃流量管損壞帶來的使用風(fēng)險，提高流量計控制精度和可靠性。機(jī)內(nèi)配置國際通行流速觸發(fā)電子設(shè)備，縮短了響應(yīng)時間，減少呼吸作工，避免采用壓力觸發(fā)時出現(xiàn)的呼吸困難。主機(jī)和麻醉呼吸機(jī)性能參數(shù)不僅完全符合我國麻醉機(jī)YY0320－2000標(biāo)準(zhǔn)，且其整體性能接近國內(nèi)外高檔麻醉機(jī)水平。

圖1 Aeon7900D的便攜性

2.2.1 主機(jī)參數(shù) Aeon7900D麻醉機(jī)的主機(jī)參數(shù):(1)麻醉方式:緊閉、半緊閉、半開放;(2)供氣氣源:氧氣、氧化亞氮，壓力0.3～0.5 MPa;(3)流量計:氧氣流量計0.05～1 L、氧化亞氮流量計1.1～10 L(帶聯(lián)動機(jī)構(gòu)，保證氧濃度不低于25%);(4)快速供氧:供氧速度35～75 L/min;(5)氣源壓力不足報警:氧氣氣源壓力過低時有＞7 s的氣動聲音報警。

2.2.2 麻醉呼吸機(jī)性能參數(shù) Aeon7900D麻醉呼吸機(jī)的性能參數(shù):(1)使用范圍:成人、兒童;(2)驅(qū)動方式:氣動電控;(3)顯示方式:5.7英寸彩色液晶屏幕顯示;(4)呼吸模式:間歇正壓通氣(IPPV)、定壓控制通氣(PCV)、同步間歇指令通氣(SIMV)、手動通氣(Man);(5)潮氣量:0，50～1 500－2 000 ml;(6)呼吸頻率:4～100次/min;(7)吸呼比:1∶0.5～1∶8.0，0.5 步進(jìn);(8)屏氣時間:0 ～50%，5%步進(jìn);(9)限制壓力:0.5 ～6.0 kPa，0.1 kPa步進(jìn);(10)報警靜音:不超過 120 s;(11)檢測參數(shù)(手動和機(jī)控):潮氣量(吸入、呼出)、分鐘通氣量、壓力波形、流速波形、壓力容量環(huán)、流速容量環(huán)、呼吸頻率、氣道壓力(峰壓、平均壓、平臺壓)、動態(tài)肺順應(yīng)性、氧濃度;(12)報警參數(shù):氣道壓力過高、氣道壓力過低、潮氣量過高、無潮氣量輸出、分鐘通氣量過高、分鐘通氣量過低、交流電源故障、電池電量低;(13)溢氣安全閥:≤6 kPa;(14)電源:200～240 V(50±1)Hz;(15)其它:觸發(fā)靈敏度:2～30 L/min、檢測流速波形等。

Aeon7900D充分考慮到平戰(zhàn)結(jié)合的特點，配置高、技術(shù)性能穩(wěn)定，不僅適于戰(zhàn)場條件，平時亦可用于搶險救災(zāi)、手術(shù)室外麻醉和緊急搶救等。

2.3 抗振動、抗顛簸、抗傾倒性 野戰(zhàn)麻醉機(jī)應(yīng)能耐受沙漠、山路、草原等復(fù)雜路況下的強(qiáng)烈振動，野戰(zhàn)方艙和海軍艦載環(huán)境下也要求軍用麻醉機(jī)有很強(qiáng)的抗振動、抗顛簸和抗傾倒能力。Aeon7900D整機(jī)按軍標(biāo)要求設(shè)計，采用管架式結(jié)構(gòu)設(shè)計并大量應(yīng)用新型板材，利用輕質(zhì)材料(如鋁合金和高強(qiáng)工程塑料)替代鋼板，減輕重量的同時避免了運輸共振。在此基礎(chǔ)上，應(yīng)用高效阻尼件對敏感器件進(jìn)行隔振，使振動能量在阻尼件間有效衰減，并在關(guān)鍵受力部位加裝力學(xué)支點以增強(qiáng)整機(jī)剛度。使麻醉機(jī)的玻璃管、液晶屏、連接件等功能部件即使長時間強(qiáng)烈振動仍無破損，保證電器、氣路等易損件的功能穩(wěn)定。上述措施使Aeon7900D順利通過公路運輸搖擺震動試驗，進(jìn)而完全適應(yīng)全天候野外運輸展開環(huán)境。

2.4 防塵、防潮、抗腐蝕性 野戰(zhàn)麻醉機(jī)為適應(yīng)多種特殊軍事環(huán)境，須保證惡劣環(huán)境下長期使用而不被腐蝕，避免產(chǎn)生電器安全隱患。Aeon7900D已通過航空綜合環(huán)境航空科技重點實驗室的權(quán)威抗鹽霧抗腐蝕測試。其吸收回路應(yīng)用氟化涂覆技術(shù)和全封閉結(jié)構(gòu)設(shè)計，可確保其在野戰(zhàn)環(huán)境下的清潔、無塵和干燥。采用三防涂層對所有電器元件進(jìn)行特殊處理，防止寒冷、炎熱、潮濕、鹽霧(濕度 ＞95%)等特殊環(huán)境的腐蝕，徹底消除電器安全隱患。

2.5 操作簡單，實用性強(qiáng) Aeon7900D采用高集成模塊化設(shè)計，所有功能部件從運輸?shù)绞褂脽o需組裝、調(diào)整，只需連接通向患者的兩根螺紋管和一根采樣管、一根采樣線即可迅速進(jìn)入工作狀態(tài)，安裝到工作僅需1 min。采用智能電源管理系統(tǒng)和低功耗設(shè)計，使其較一般麻醉機(jī)省電50%以上，且具備高能蓄電功能，在沒有外部電源的情況下，由6.6安時的鋰電池供電，可連續(xù)工作8 h以上，滿足野外作戰(zhàn)需求。

2.6 電磁兼容能力強(qiáng)，抗干擾性能好 現(xiàn)代戰(zhàn)爭環(huán)境下電磁干擾遠(yuǎn)強(qiáng)于一般手術(shù)室環(huán)境，因此解決電磁兼容(EMC)能力作為醫(yī)用電氣設(shè)備的難題，更是研發(fā)野戰(zhàn)麻醉機(jī)必須解決的關(guān)鍵點。Aeon7900D從每一個原件到單板布局，到系統(tǒng)集成，均通過反復(fù)電磁兼容測試、分析、修正，更結(jié)合有效的屏蔽、接地與濾波等技術(shù)手段，使本項目能夠耐受戰(zhàn)爭環(huán)境下各種電子干擾，不產(chǎn)生電器安全隱患，始終保持正常工作。具有明顯的軍用特點。

2.7 通訊性能 為適應(yīng)信息化戰(zhàn)爭的需求，Aeon 7900D配備了RS232接口、RJ45接口。通過網(wǎng)絡(luò)接口，可實現(xiàn)麻醉機(jī)與我軍臨床信息系統(tǒng)的聯(lián)接，進(jìn)而提供潮氣量、氣道壓、氧濃度等呼吸和生命體征參數(shù)，完成整個圍手術(shù)期設(shè)備的資源共享和數(shù)據(jù)傳遞，初步實現(xiàn)了野戰(zhàn)麻醉的信息化。

3 結(jié)語

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，新一代的野戰(zhàn)麻醉機(jī)正朝著集成化、電子化和模塊化的方向發(fā)展。在Aeon 7900D基礎(chǔ)上，各部件結(jié)構(gòu)將更加緊湊、合理，使用界面清晰友好，在注重實用性的同時更符合人體工程學(xué)的設(shè)計，其操作也將更方便快捷。此外，鈦合金等新材料的問世將有望進(jìn)一步改良Aeon7900D的體積和重量，在機(jī)動性、耐抗擊等方面將得到進(jìn)一步的提高。

新一代的野戰(zhàn)麻醉機(jī)有望實現(xiàn)監(jiān)測和麻醉一體化，通過進(jìn)一步對電路實施改造，采用計算機(jī)和通信技術(shù)對術(shù)中患者實施麻醉與監(jiān)測同步進(jìn)行，同時完成術(shù)中事件、術(shù)中用藥的自動記錄并于術(shù)后自動生成麻醉記錄單，協(xié)助醫(yī)師快速完成麻醉總結(jié)并下達(dá)術(shù)后醫(yī)囑。

Aeon7900D雖配備了RS232接口和RJ45接口，具備了基本的通訊功能。但為適應(yīng)信息化戰(zhàn)爭的需求，網(wǎng)絡(luò)傳輸信息不僅要有統(tǒng)一的接口，還需擁有廣泛的各設(shè)備通用的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議;此外，Aeon7900D的能源和能耗方面還有待進(jìn)一步提高。在新一代的野戰(zhàn)麻醉機(jī)中將可為其配備車載電源接口(DC12V輸入)，使其從野戰(zhàn)車、軍艦等環(huán)境中取電、充電。

另外，新的麻醉機(jī)將增加手控裝置。在備用氣瓶和電池耗盡的時候利用折疊呼吸囊將空氣壓入患者肺部輔助呼吸以繼續(xù)麻醉、手術(shù)，呼吸囊采用附件的形式安裝在呼吸機(jī)的頂部，將氣管接入呼吸機(jī)后部，方便安裝和拆卸。

［1］Suhaibani M，Malki A，Dosary S，et al.Pre-use anesthesia machine check;certified anesthesia technician based quality improvement audit［J］.Anesth Essays Res，2014，8(3):354-360.

［2］Kuczkowski KM.Anesthesia machine as a cause of intraoperative“code red”in the labor and delivery suite［J］.Arch Gynecol Obstet，2008，278(5):477-478.

［3］McGuire NM.Monitoring in the field［J］.Br J Anaesth，2006，97(1):46-56.

［4］竇建洪，屠偉峰，張延武.便攜式麻醉機(jī)的回顧與發(fā)展展望［J］.醫(yī)療衛(wèi)生裝備，2010，31(9):43-49.

［5］Szpisjak DF，Javernick EN，Kyle RR，et al.Oxygen consumption of a pneumatically controlled ventilator in a field anesthesia machine［J］.Anesth Analg，2008，107(6):1907-1911.

［6］Szpisjak DF，Lamb CL，Klions KD.Oxygen consumption with mechanical ventilation in a field anesthesia machine［J］.Anesth Analg，2005，100(6):1713-1717.

［7］Affleck PJ，Needleman S.Sevoflurane and the 885a field anesthesia machine:Clinical report［J］.Mil Med，1997，162(11):762-765.

［8］鄭得寧，孔艷，胡云衢.麻醉機(jī)質(zhì)量保證的探討［J］.醫(yī)療衛(wèi)生裝備，2010，31(12):140-141.

［9］Tang KC，Chiu JW，Low E.Airway and ventilatory equipment in field anesthesia:What's new［J］.Mil Med，2004，169(5):342-348.