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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 多能效氧氣濕化裝置
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類：
- 生命科學(xué)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡(jiǎn)介：
- 本研究設(shè)計(jì)了軟管連接的多孔漂浮球通氣裝置，利用多孔球?qū)Υ蠊裳趿鬟M(jìn)行分割，氧氣通入濕化液產(chǎn)生的沖力，帶動(dòng)軟管與漂浮球在濕化液中浮動(dòng)，改善濕化效果。本研究設(shè)計(jì)的雙層真空瓶體結(jié)構(gòu)，減少了熱輻射、熱傳導(dǎo)和對(duì)流等熱的交換，對(duì)濕化液有良好的保溫效果。此外，真空層可以產(chǎn)生較好的隔音效果。為了便于監(jiān)測(cè)，研究的產(chǎn)品在瓶體外層連接了一根透明的玻璃連通管，可隨時(shí)觀察濕化瓶?jī)?nèi)溶液的量。
- 詳細(xì)介紹：
- 多能效氧氣濕化裝置 摘要 目前臨床使用的氧氣濕化裝置是直接把氧氣輸入管插入水中，氧氣輸入管位于水中的端部?jī)H僅只有一個(gè)輸出口，當(dāng)氧氣流量過(guò)大時(shí)，容易造成氧氣濕化程度不足。而且氧氣濕化瓶工作時(shí)產(chǎn)生高亢的氣泡破裂聲直接透過(guò)單層瓶壁傳到外界，會(huì)干擾患者的休息和睡眠。此外，傳統(tǒng)的氧氣濕化裝置缺乏對(duì)氧氣加溫的環(huán)節(jié)，寒冷的氣流容易引起支氣管痙攣。 針對(duì)以上問(wèn)題，本研究在傳統(tǒng)的氧氣濕化裝置上進(jìn)行改進(jìn)，旨在研發(fā)一種能夠?qū)ρ鯕膺M(jìn)行充分濕化、溫化及隔離噪音的多能效氧氣濕化裝置。 產(chǎn)品設(shè)計(jì)了軟管連接的多孔漂浮球通氣裝置，利用多孔球?qū)Υ蠊裳趿鬟M(jìn)行分割，并且借助氧氣通入濕化液產(chǎn)生的沖力，帶動(dòng)軟管與漂浮球在濕化液中浮動(dòng)，增加氧氣與濕化液的面積，改善濕化效果。為解決寒冷的氧流帶給患者的不舒適，本研究研發(fā)雙層瓶體結(jié)構(gòu)，并將其夾層抽成真空，此類結(jié)構(gòu)減少了熱輻射、熱傳導(dǎo)和對(duì)流等熱的交換，對(duì)濕化液有良好的保溫效果。此外，真空層可以消除聲音傳導(dǎo)的介質(zhì)，產(chǎn)生較好的隔音效果。為了便于監(jiān)測(cè)，研究的產(chǎn)品在瓶體外層連接了一根透明的玻璃連通管，可隨時(shí)觀查濕化瓶?jī)?nèi)溶液的量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，與傳統(tǒng)氧氣濕化裝置相比，多能效氧氣濕化裝置在提高氧氣濕化﹑溫化效果以及隔離噪音方面確實(shí)具有顯著的改善（p均＜0.05）。 多能效氧氣濕化裝置綜合運(yùn)用了多種原理達(dá)到了濕化、溫化、低噪音給氧的效果。促進(jìn)了病人的舒適與安全，真正體現(xiàn)了以人為本的醫(yī)療護(hù)理理念。 Abstract At present, traditional oxygen humidifying device is widely used in clinic and the oxygen input tube of the device is put in the moist water directly and there is only one outlet of the oxygen input tube. As the oxygen flow increased, the degree of oxygen humidifying became insufficient. Furthermore, as the oxygen humidifying device works, the resounding bubbles sound of the device goes through the wall of single-layer bottle and interfere with the rest and sleeping of patients. In addition, traditional oxygen humidifying device lacks the function of warming oxygen. Cold air flow is tending to cause bronchospasm. For above problems, our study was designed to make the improvement of traditional oxygen humidifying device which included the functions of oxygen humidifying, warming and bubbles sound prevention. The device is designed with porous ball instead of traditional one-outlet tube. It employs the porous ball to segregate airflow and draw the support of impulsion which caused by the collision of airflow and the moist fluid to wiggle the tube and ball in the fluid. Therefore the increasing contacting area between oxygen and moist fluid is achieved. In order to deal with the patients’ discomfort caused by the cold oxygen flow, the device is produced with double vacuum bottles structure . This design reduces the heat radiation, heat conduction and air convection and increases the effect of heat preservation. Moreover, the vacuum interlayer of double bottle eliminates the medium of sound conduction and isolates the noise efficiently. For easy to monitor, a transparent glass communicating pipe was designed to check the volume of fluid in the bottle . The experimental result shows, comparing with traditional device, the multifunctional oxygen humidifying device is more effective in oxygen humidifying, oxygen warming and noise isolation (p＜0.05). The multifunctional oxygen humidifying device synthesizes several principles to achieve the desired effect and the moist, warming and low noise oxygen administering is attained. This promotes the sense of comfort and security of patients and truly reflects the humanistic care of medicine and nursing. 一、研究背景 轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)是近2、3年來(lái)國(guó)際醫(yī)學(xué)健康領(lǐng)域出現(xiàn)的新概念，其主要目的是為了打破基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)與藥物研發(fā)、臨床及公共衛(wèi)生之間的固有屏障，在其間建立起直接關(guān)聯(lián)；從實(shí)驗(yàn)室到病床，把基礎(chǔ)研究獲得的知識(shí)成果快速轉(zhuǎn)化為臨床和公共衛(wèi)生方面的防治新方法?！吨泄仓醒腙P(guān)于制定國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十二個(gè)五年規(guī)劃的建議》輔導(dǎo)讀本中指出：“以轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)為核心，大力提升醫(yī)學(xué)科技水平，強(qiáng)化醫(yī)藥衛(wèi)生重點(diǎn)學(xué)科建設(shè)”由韓啟德教授和桑國(guó)衛(wèi)教授領(lǐng)銜兩百多位專家、歷時(shí)兩年完成的“健康中國(guó)2020”戰(zhàn)略研究中也提出：“推動(dòng)有利于國(guó)民健康的醫(yī)學(xué)模式的轉(zhuǎn)化；依靠科技進(jìn)步，促進(jìn)衛(wèi)生事業(yè)的發(fā)展。轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)的意義及其價(jià)值已引起歐美國(guó)家的高度重視并催生戰(zhàn)略行動(dòng)。美國(guó)已在近40所大學(xué)建立了轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)中心，在2012年以前將會(huì)達(dá)到60個(gè)以上。政府對(duì)轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)的重視程度日漸增高，企業(yè)也加強(qiáng)了在轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)方面的投入。在我國(guó)，轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)尚處于起步和探索階段，但發(fā)展很快，全國(guó)一些院校和科研單位都成立了轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究中心，為我國(guó)轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)致力于彌補(bǔ)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)研發(fā)與臨床和公共衛(wèi)生應(yīng)用之間的鴻溝，為開(kāi)發(fā)新藥品、研究新的治療方法開(kāi)辟出了一條具有革命性意義的新途徑。轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)是“從實(shí)驗(yàn)臺(tái)到臨床”的一個(gè)連續(xù)、雙向、開(kāi)放的研究過(guò)程。本研究本著將物理學(xué)、數(shù)學(xué)、醫(yī)學(xué)等基礎(chǔ)研究的成果應(yīng)用到臨床的原則，結(jié)合轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)的精邃，解決臨床氧氣治療時(shí)的實(shí)際問(wèn)題。 臨床上氧氣是維持人正常生命活動(dòng)不可或少的物質(zhì)之一 ,吸氧是治療各種疾病引起的低氧血癥的基本手段。國(guó)外相關(guān)研究表明 ,長(zhǎng)期小劑量的家庭氧療能顯著提高患者存活率 ,也可減少重癥阻塞性肺部疾病患者的住院天數(shù)和次數(shù) ,并提高其運(yùn)動(dòng)耐受性【1】。另有數(shù)據(jù)表明,供氧后能減少術(shù)后惡心嘔吐（一般術(shù)后惡心嘔吐發(fā)生率在20%～70 %），若在術(shù)中及術(shù)后24h 給氧吸入 ,惡心嘔吐發(fā)生率將減少43 % ,其作用機(jī)制可能與充分供氧能減少區(qū)域性組織缺血有關(guān)【2】。 所以氧氣治療（以下簡(jiǎn)稱氧療）在臨床使用廣泛,但使用不當(dāng)也有危害。綜合文獻(xiàn)，本研究設(shè)計(jì)了相應(yīng)問(wèn)卷，對(duì)94名患者進(jìn)行了相關(guān)調(diào)查，發(fā)現(xiàn)目前氧療存在的問(wèn)題主要有： 1.氣道濕化、溫化問(wèn)題 正常的上呼吸道黏膜對(duì)氣體有加溫、加濕、濾過(guò)的功能，并能清除氣道內(nèi)異物。鼻、咽部黏膜有豐富的血流,并且黏液腺能分泌黏液，因此吸入氣體在到達(dá)氣管時(shí)已被水蒸汽所飽和,變?yōu)闇嘏鴿駶?rùn)的氣體進(jìn)入肺泡。平靜呼吸時(shí),所吸入的氣體經(jīng)過(guò)鼻腔、咽喉、氣管上段,到達(dá)氣管隆突時(shí), 溫度為37 ℃、RH（相對(duì)濕度）100 %、含水量(AH)約43. 9mg/ L。健康人在正常情況下, 等溫飽和分界線( 即吸入氣體達(dá)到37 ℃和100 %飽和的位置) 剛好在氣管隆突以下。對(duì)于吸氧及一些輔助通氣的患者而言,理想的濕化是在同樣的位置上重新建立等溫飽和分界線【3】。 正常成人經(jīng)氣道蒸發(fā)的水分約為250 ml/d,當(dāng)遇發(fā)熱、過(guò)度通氣或吸入干燥氣體時(shí),水分丟失增多,易引起氣管黏膜干燥,分泌物黏稠,形成痰栓,從而導(dǎo)致黏膜纖毛擺動(dòng)受損,黏液移動(dòng)受限；氣管、支氣管黏膜上皮發(fā)生炎癥性改變甚至壞死;黏稠分泌物潴留, 進(jìn)而形成痰痂,嚴(yán)重者可發(fā)生氣管梗阻；細(xì)菌易浸潤(rùn)氣管黏膜,導(dǎo)致肺部感染；黏稠分泌物阻塞小氣道,易發(fā)生肺不張【4~6】，而氣道濕化有利于痰液稀釋與排出,避免痰痂形成,從而保證呼吸道通暢,改善通氣功能【7】。當(dāng)濕化充分時(shí),即使是沒(méi)有咳嗽反射的昏迷病人,也能保持呼吸道纖毛運(yùn)動(dòng)活躍從而保證有效的呼吸道分泌物引流【8】。呼吸道濕化是保證氣道通暢的重要環(huán)節(jié)【9】，一直受到國(guó)內(nèi)外同行的極大關(guān)注。而在臨床治療過(guò)程中，氧氣濕化問(wèn)題一直未得到很好解決，如果長(zhǎng)期吸入干燥的氧氣會(huì)使病人的鼻腔、口腔、咽部及氣管、支氣管干燥，致使呼吸道分泌物黏稠，不易咳出或吸出，導(dǎo)致或加重呼吸道感染【10】。 寒冷的氣流可刺激氣道黏膜且可使氣管黏膜表面血管收縮，嚴(yán)重者可使支氣管平滑肌收縮，導(dǎo)致支氣管痙攣【11】。若吸氧前充分溫化,則可增加氧分子的彌散能力 ,提高氧療效果，且改善鼻黏膜局部血液循環(huán) ,增強(qiáng)局部抵抗力【12】。由于氧氣是一種助燃?xì)怏w，在使用過(guò)程中應(yīng)注意防熱、防火等。所以在臨床使用過(guò)程中，除了機(jī)械輔助通氣給氧時(shí)有加熱導(dǎo)絲外，普通用氧很少有加熱裝置。 2．噪音問(wèn)題 噪音是當(dāng)代危害人類健康的公害之一，隨著社會(huì)現(xiàn)代化程度的提高, 噪音污染問(wèn)題越來(lái)越受人們的重視。噪音對(duì)人體的危害有：當(dāng)噪音超過(guò)60dB 時(shí) ，環(huán)境產(chǎn)生的干擾就會(huì)使人煩躁不安，臨床上表現(xiàn)為焦慮不安、情緒低落、注意力分散、記憶力差、失眠、食欲下降等。上述表現(xiàn)會(huì)加重病人的疑慮、恐懼、悲傷、急躁等不良心理反應(yīng)?；疾r(shí),人體對(duì)噪音的適應(yīng)能力減弱,少許聲音即可影響其情緒,使之感到疲倦或不安,影響休息與睡眠,久之會(huì)導(dǎo)致病情加重。瑞典學(xué)者報(bào)告指出【13】，噪音不但會(huì)損害聽(tīng)力、神經(jīng)系統(tǒng)、胃腸等功能，而且會(huì)使血壓升高。國(guó)家環(huán)境保護(hù)局提出的醫(yī)院噪音標(biāo)準(zhǔn)是：晝間≤ 50dB，夜間≤ 40dB。但根據(jù)一些文獻(xiàn)資料描述的綜合醫(yī)院噪音調(diào)查的分析，許多綜合醫(yī)院噪音嚴(yán)重超標(biāo)。 在醫(yī)院病房產(chǎn)生噪音的眾多原因中，使用氧氣濕化裝置而產(chǎn)生的噪音是重要的組成部分之一。目前，臨床使用的氧氣濕化裝置是直接把氧氣輸入管插入濕化液中，該氧氣輸入管在水中的端部只有一個(gè)輸出口，且通氣管管徑較粗，給氧（特別是高流量給氧）時(shí)，氧氣從管中逸到水中的速度較快，氧氣瓶中供應(yīng)的氧氣壓力大，在進(jìn)入濕化瓶濕化的過(guò)程中冒出的水泡會(huì)產(chǎn)生很大噪音，令人煩躁，特別是在夜間，嚴(yán)重影響病人睡眠質(zhì)量。另一方面，臨床使用的濕化瓶主要是由單層的塑料制成的，濕化瓶?jī)?nèi)響聲過(guò)大 ,且響聲會(huì)波及氧氣管道 ,致使鄰近病床氧氣管道也發(fā)出噪音,嚴(yán)重影響病人休息。 針對(duì)上述問(wèn)題，許多學(xué)者在此方面做了很多嘗試。刁尚芝【14】等人對(duì)電子溫控氧氣濕化器對(duì)慢性阻塞性肺疾病急性期患者療效的影響進(jìn)行觀察，結(jié)果表明：加熱濕化的氧氣可濕化氣道內(nèi)分泌物并使其順利排出，防止小氣道阻塞及閉塞性支氣管炎的發(fā)生或加重，改善臨床癥狀。經(jīng)濕化的痰液纖毛易于推移，使痰液排出速度明顯加快。濕化的黏膜有利于炎癥的消退，氣道通暢度得以明顯改善。但是電子溫控氧氣濕化不能降低輸氧時(shí)的噪音，另外用電加熱氧氣也有一定的危險(xiǎn)性。李蘭、陳振業(yè)【15】研究的一次性氧氣濕化袋能對(duì)進(jìn)入氧氣濕化軟袋內(nèi)腔的大氧泡進(jìn)行多次分割變形和反復(fù)地濕化，從而進(jìn)一步緩解了吸氧者產(chǎn)生氣道干燥的副作用，不但減輕了患者不適感，而且有利于患者排痰和治療。石敏【16】認(rèn)為吸氧前充分溫化與濕化，可增加氧分子的彌散能力，提高氧療效果。 為此，我們的研究旨在探尋一種既能提高氧氣的濕化程度，保持氧氣的溫度，又能有效地降低輸氧時(shí)高亢的氣過(guò)水聲的多能效氧氣濕化裝置。 二、研究意義 舒適與安全是人類生存與發(fā)展的基本需要之一，涉及個(gè)體生理﹑心理﹑精神以及環(huán)境的各個(gè)方面。人在患病狀態(tài)下舒適受到威脅，因此護(hù)理人員采取的諸多護(hù)理措施都是為了滿足患者的舒適與安全的需要，本研究研發(fā)的多能效氧氣濕化裝置，不僅能提高氧氣濕化程度，保持氧氣的舒適溫度，而且能減少過(guò)干過(guò)冷氣體引起的呼吸道諸多并發(fā)癥，確保用氧安全。另外合適的溫濕度和相對(duì)安靜的環(huán)境還能促進(jìn)患者治療時(shí)的舒適，利于其康復(fù), 真正體現(xiàn)“以人為本”的醫(yī)療護(hù)理理念。 三、研究?jī)?nèi)容 本研究的主要內(nèi)容是設(shè)計(jì)并制作一種多能效氧氣濕化裝置，該裝置能有效提高氧氣濕化程度，保證氧氣溫度，降低氧療噪音。該裝置主要通過(guò)以下方面來(lái)達(dá)到上述目標(biāo)。 1.氧氣濕化漂浮球裝置 漂浮球由密度和濕化液相等的塑料制成。氧氣經(jīng)進(jìn)氣管末端的軟管從漂浮球的孔中進(jìn)入濕化液。氧氣氣流被漂浮球上的孔分割后，形成多股較小的氣流進(jìn)入濕化液，這樣增大了氧氣與濕化液的接觸面積，氧氣可吸附更多的水分，提高了氧氣的濕化程度；另外，多股小氣流產(chǎn)生的氣過(guò)水聲小于大股的氧氣流產(chǎn)生的氣過(guò)水聲。并且氣孔設(shè)計(jì)為大小不等，可以避免大小相等的氣泡同時(shí)破裂所產(chǎn)生的共振，也可有效減小噪音，改善患者休息和睡眠的環(huán)境。此外，本裝置利用氧氣的沖力和多孔球的浮力，使軟管及多孔球能在水中擺動(dòng)，也避免氣泡過(guò)多集聚，盡可能保證每個(gè)小氣泡都能與濕化液進(jìn)行充分的接觸。 2.雙層瓶體結(jié)構(gòu) 本研究的氧氣濕化瓶體為真空的雙層結(jié)構(gòu)，真空隔層內(nèi)無(wú)氣體，沒(méi)有傳導(dǎo)聲波的介質(zhì)，從而構(gòu)成了一道良好的隔音屏障。 3.氣體加溫裝置 兩層瓶體壁之間為真空狀態(tài)，這破壞了對(duì)流傳導(dǎo)的條件，避免了熱對(duì)流。雙層瓶壁的不銹鋼材質(zhì)形成了一面反射光與熱的鏡子，將熱輻射阻擋回去，使熱能不致散失，達(dá)到保溫的效果。這種溫化效果的改進(jìn)，使吸入氧氣的溫度維持在30℃-37℃變成可能，避免了過(guò)于寒冷的氧流對(duì)呼吸道粘膜的傷害。而且，在普通病室環(huán)境中，只需在類似保溫瓶的濕化瓶中裝入75℃-85℃的熱無(wú)菌蒸餾水，24小時(shí)更換4次即可保持氧氣有效溫化【16】。 4.運(yùn)用連通器原理監(jiān)測(cè)濕化液水位 銀白色管是附于濕化瓶外壁上的一根帶有數(shù)值標(biāo)識(shí)的刻度管，它與瓶?jī)?nèi)的濕化液相通。利用連通器原理，瓶?jī)?nèi)剩余的液體外顯在這根刻度管上，既能方便及時(shí)添加更換濕化液，也可防止液面過(guò)低、過(guò)高。 本裝置可直接替代傳統(tǒng)裝置使用，操作簡(jiǎn)單方便，無(wú)特殊技術(shù)要求。雙層不銹鋼瓶體使用后只需要高壓蒸汽滅菌消毒，軟管及多孔漂浮球?yàn)橐淮涡援a(chǎn)品，24小時(shí)需要更換一次，可有效降低醫(yī)院內(nèi)感染的發(fā)生率。 四、創(chuàng)新點(diǎn) 多能效氧氣濕化裝置綜合運(yùn)用了多種原理達(dá)到了濕化、溫化、低噪音給氧的效果。該裝置有如下創(chuàng)新點(diǎn)： 1.氣流多孔分割技術(shù)：目前臨床使用的氧氣濕化器是直接把氧氣輸入管插入水中，氧氣輸入管位于水中的端部?jī)H僅只有一個(gè)輸出口，當(dāng)氧氣流量過(guò)大時(shí)，氧氣濕化程度不足，容易造成患者呼吸道受損。本裝置從這個(gè)不足點(diǎn)入手，在濕化瓶通氣管末端連接一帶有多孔球的軟管，氧氣濕化漂浮球由輕質(zhì)無(wú)毒材料制成，其上分布著多個(gè)大小不等的小孔。氧氣經(jīng)漂浮球微孔逸入水中，增大氧氣與水的接觸面積，提高濕化程度。另外高流量給氧時(shí)產(chǎn)生的過(guò)大的水聲也能被多孔球形裝置一定程度的分流，從而達(dá)到降低噪音的目的。下面通過(guò)數(shù)學(xué)公式加以證明： 假設(shè)氧氣輸入管中出來(lái)的氧氣球半徑為R。 球體積為：V=4/3πR3 ，球的表面積為S=4πR。 若將氧氣分割成多股，氧氣球由一個(gè)大球變成n小球?？傮w積將不變。 每個(gè)小球的體積將是V/n ,V/n=4/3πr3 ，r=R/ 3√n。 每個(gè)小球的表面積為s=4πR2/ 3√n2，n個(gè)小球的總面積S2=3√n 4πR2 因?yàn)閚＞1，所以分割后氧氣球的面積大于單個(gè)氧氣球的面積。 2.漂浮球擺動(dòng)增加接觸面積：利用氧氣的沖力和小球的浮力，使軟管和小球在水中擺動(dòng)，將單位時(shí)間內(nèi)多孔球在水中所經(jīng)范圍擴(kuò)大，避免了氣泡的過(guò)多集聚。把進(jìn)入水中的大氧泡分割成小氧泡，使得每個(gè)小氣泡都能與濕化液進(jìn)行充分的接觸，進(jìn)入水的氧氣能夠吸附攜帶更多的水蒸汽，從而改善濕化效果。 3.消除介質(zhì)產(chǎn)生隔音效果：現(xiàn)在臨床使用的氧氣濕化瓶工作時(shí)產(chǎn)生高亢的氣泡破裂聲對(duì)患者的休息和病情的恢復(fù)產(chǎn)生了一定的影響，多能效氧氣濕化瓶是一個(gè)由兩層不銹鋼構(gòu)成的真空隔音裝置，能阻斷聲音的傳播。 下面是常溫下聲音在不同介質(zhì)中傳播的速度： 空氣 340m/s 水 1500m/s 松木 3320m/s 花崗巖 3800m/s 玻璃 5000m/s 鋼鐵 5200m/s 因?yàn)槁曇羰且环N機(jī)械振動(dòng)的傳播，需要機(jī)械振動(dòng)的載體，這些載體必須是一些存在相互作用的質(zhì)點(diǎn)陣列。因?yàn)檎婵詹痪邆渖鲜鰲l件，所以聲音不能在真空中傳播。 以下通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行證明：取真空罩一個(gè)，將鐘放在真空罩內(nèi)，逐漸抽出鐘罩內(nèi)的空氣 ，能聽(tīng)到鐘的聲音慢慢變小，由此可以推出聲音不能在真空中傳播。本裝置運(yùn)用該項(xiàng)原理，可增強(qiáng)隔音效果。 4.熱傳導(dǎo)加溫氧氣：雙層隔音壁之間為真空狀態(tài)，而熱傳遞有三種方式： 傳導(dǎo)：直接接觸的不同溫度的物體通過(guò)接觸表面進(jìn)行的熱量傳遞 對(duì)流：借助于某種流體的流動(dòng)來(lái)傳熱，需要流體才能進(jìn)行，真空中沒(méi)有流體所以不存在這種方式 輻射：熱量通過(guò)輻射的方式傳遞，在任何時(shí)間任何地點(diǎn)都有，這種方式和熱源的溫度有關(guān)，溫度越高通過(guò)輻射傳遞的熱量越多。 所以真空隔層里面最主要的傳熱方式就是輻射，這樣避免了熱對(duì)流的傳導(dǎo)。雙層不銹鋼瓶體成為反射光和熱的一面鏡子，將濕化瓶?jī)?nèi)部向外輻射的熱能再反射回去，使熱不致散失，對(duì)濕化瓶?jī)?nèi)的濕化液起到了保溫的效果。利用熱傳導(dǎo)和對(duì)流原理，這樣氣體在和濕化液的反復(fù)接觸過(guò)程中達(dá)到了溫化效果。 雙層多能效氧氣濕化瓶具有雙層不銹鋼的夾層結(jié)構(gòu)，夾層間抽成真空。此類結(jié)構(gòu)可以較好地減少熱輻射、熱傳導(dǎo)和對(duì)流等熱的交換。如項(xiàng)目圖片4.2所示，在計(jì)算它們器壁輻射換熱時(shí)，由于器壁面是不銹鋼的，下面討論濕化瓶壁間的熱輻射過(guò)程。設(shè)板1和板2的溫度為Tl和T2，它們的吸收比和反射比分別為a1、a2和P1、P2。單位時(shí)間從板1單位面積表面發(fā)出的輻射能為El(稱輻出度，也有稱輻射力)，到達(dá)板2后被吸收氣El，其余部分P2、El被反射回板1，這部分輻射能又被板1吸收和反射，如此多次往返，漸次削弱，直至El被完全吸收。與此同時(shí)，板2輻射出的輻射能也經(jīng)歷同樣反復(fù)吸收和反射過(guò)程。由于輻射以光速傳播，因而其過(guò)程是瞬時(shí)完成的。 五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果 1.濕化度結(jié)果 采用常州市瑞明儀表廠的指針式溫濕度計(jì)，對(duì)傳統(tǒng)氧氣濕化裝置和多能效氧氣濕化裝置就氧氣濕化后的效果進(jìn)行測(cè)量。具體測(cè)量時(shí)，將氧氣充入一個(gè)干燥透明的密封袋中，將濕度計(jì)放在密封袋中進(jìn)行測(cè)量。在同一條件下對(duì)兩種裝置的濕化效果進(jìn)行測(cè)量，其中測(cè)量環(huán)境的濕度為（61±10.5）%RH。測(cè)量結(jié)果（見(jiàn)表5.1）顯示：多能效氧氣濕化裝置對(duì)氧氣的濕化效果顯著高于傳統(tǒng)濕化裝置。 表5.1 傳統(tǒng)組和多能效氧氣濕化組濕化效果比較（%RH） 流量 4L/min 6L/min 8L/min 10L/min 傳統(tǒng)組 54.4±5.5 52.5±4.0 45.9±3.1 41.2±4.2 多能效組 63.7±4.0 60.1±4.0 53.9±3.1 49.8±4.0 t值 4.374 4.282 5.754 4.726 p值 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01 2.降低噪音效果 應(yīng)用PocketRTA噪音分貝測(cè)試軟件，在環(huán)境噪音為28.11±2.71 dB時(shí)，聽(tīng)筒距氧氣流量調(diào)節(jié)器下20厘米處對(duì)傳統(tǒng)濕化裝置和多能效氧氣濕化裝置所產(chǎn)生的噪音進(jìn)行測(cè)量，運(yùn)用SPSS軟件對(duì)測(cè)得值進(jìn)行t 檢驗(yàn)。得出多能效氧氣濕化裝置產(chǎn)生的噪音明顯低于傳統(tǒng)濕化裝置，具體結(jié)果參見(jiàn)表5.2。 表5.2 傳統(tǒng)組和多能效氧氣濕化裝置組噪音比較（dB） 流量 4 L/min 6 L/min 8 L/min 10 L/min 傳統(tǒng)組 48.64±5.66 51.38±5.01 54.43±3.50 60.46±3.65 多能效組 37.77±5.60 41.35±4.54 47.11±4.25 52.19±4.33 t值 4.312 4.688 4.208 4.617 P值 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01 3.溫化效果 在室溫19.3℃，濕化液溫度為75℃的情況下，運(yùn)用雙腔鼻塞吸氧管，收集濕化后的氧氣于密封袋中測(cè)量溫度，對(duì)傳統(tǒng)濕化裝置和多能效氧氣濕化裝置所濕化的氧氣溫度進(jìn)行測(cè)量。結(jié)果如表5.3所示： 表5.3 傳統(tǒng)組和多能效氧氣濕化裝置組氧氣溫度比較（℃） 濕化后平均溫度 t值 p值 傳統(tǒng)組 31.45±5.60 2.616 0.047 新型組 34.33±2.95 4.臨床問(wèn)卷調(diào)查結(jié)果 問(wèn)卷調(diào)查：在溫州某一家醫(yī)院對(duì)高流量（即氧流量>4L/min）給氧的病人進(jìn)行初步的氧氣溫化濕化裝置市場(chǎng)調(diào)查，內(nèi)容主要涉及舒適度，噪音及意愿等問(wèn)題，問(wèn)卷數(shù)為94份（參見(jiàn)附件）。病人：平均年齡為64.85±16.14歲。從結(jié)果中調(diào)查可以得出病人在氧療過(guò)程中最關(guān)心的是舒適的問(wèn)題，其次是氧療安全的問(wèn)題。70.2%的患者表示氧療過(guò)程中的噪音影響過(guò)他們的休息和睡眠。但是同時(shí)結(jié)果也顯示病人在用氧過(guò)程中，對(duì)過(guò)冷、過(guò)干氧氣造成的危害了解程度較低。這些結(jié)果說(shuō)明，病人最關(guān)心氧療的舒適程度，但并不了解氧療的不舒適是由哪些原因引起的。所以在對(duì)其介紹相關(guān)知識(shí)和我們的裝置以后， 80％的被調(diào)查者有試用多能效氧氣濕化裝置的愿望。相關(guān)科室的專業(yè)人士也對(duì)我們的裝置給予了高度評(píng)價(jià)。 參考文獻(xiàn)： 1.Smith T. 長(zhǎng)期氧氣治療.陳梅芳譯.國(guó)外醫(yī)學(xué)護(hù)理學(xué)分冊(cè),2000 ,19 (3) :132 - 133. 2.Greif R.供氧能減少術(shù)后惡心嘔吐. 張麗譯. 國(guó)外醫(yī)學(xué)護(hù)理學(xué)分冊(cè),2000 ,19 (8) :375. 3.萬(wàn)獻(xiàn)堯，黃偉. 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作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)是從實(shí)驗(yàn)室到臨床，把基礎(chǔ)研究獲得的知識(shí)成果快速轉(zhuǎn)化為臨床和公共衛(wèi)生方面防治的新方法?！吨泄仓醒腙P(guān)于制定國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十二個(gè)五年規(guī)劃的建議》輔導(dǎo)讀本中指出：“以轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)為核心，大力提升醫(yī)學(xué)科技水平，強(qiáng)化醫(yī)藥衛(wèi)生重點(diǎn)學(xué)科建設(shè)”轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)是“從實(shí)驗(yàn)臺(tái)到臨床”的一個(gè)連續(xù)、雙向、開(kāi)放的研究過(guò)程。該研究本著將物理學(xué)、數(shù)學(xué)等基礎(chǔ)研究的成果應(yīng)用到臨床的原則，解決臨床氧氣治療時(shí)的實(shí)際問(wèn)題。 目的 提高氧氣治療過(guò)程中氧氣的濕化程度，保持氧氣的舒適溫度，降低氧療產(chǎn)生的噪音，減少過(guò)干過(guò)冷氣體引起的呼吸道并發(fā)癥，滿足患者舒適與安全的需要。 基本思路 基于臨床氧療中存在的因氧氣濕化不足，氧氣過(guò)干過(guò)冷引發(fā)患者呼吸道并發(fā)癥，以及氧療中高亢的氣過(guò)水聲影響患者休息的情況。本研究從現(xiàn)存問(wèn)題入手，研發(fā)一種新型氧氣加溫濕化隔音裝置。 裝置創(chuàng)新點(diǎn) （1）氧氣濕化漂浮球裝置，采用多孔漂浮球，分割氧氣流，增大氧氣液接觸面積，提高氧氣濕化程度。（2）真空雙層瓶體結(jié)構(gòu)，構(gòu)成良好的隔音屏障，減少氧療噪音污染。（3）氣體加溫裝置，瓶體真空隔層避免了熱對(duì)流，減少熱能散失，達(dá)到加溫保溫效果。（4）利用連通器原理檢測(cè)濕化液水位，方便及時(shí)添加更換濕化液，防止液面過(guò)低、過(guò)高。 主要技術(shù)指標(biāo) （1）經(jīng)多能效氧氣濕化裝置濕化后氧氣的濕度。（2）氧氣流經(jīng)多能效氧氣濕化裝置時(shí)產(chǎn)生的噪音。（3）經(jīng)多能效裝置濕化后氧氣的溫度。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 氧氣濕化溫化不足的問(wèn)題使吸氧患者呼吸道并發(fā)癥的發(fā)生率大幅升高，高亢的氣過(guò)水聲嚴(yán)重影響患者的休息，多能效氧氣濕化裝置在傳統(tǒng)的基礎(chǔ)上做如下改進(jìn)： （1）氧氣濕化多孔漂浮球：漂浮球密度與水相同，其上分布有大小不等的小孔，將氧氣分割成多股小氣流，有效增大濕化程度，減小氣過(guò)水聲。（2）雙層真空濕化瓶體：真空雙層瓶體，構(gòu)成良好的隔音屏障，減少噪音播散。（3）氣體加溫裝置：雙層不銹鋼真空瓶體，避免熱對(duì)流，起到保溫效果。（4）運(yùn)用連通器原理檢測(cè)濕化液水位：方便添加更換濕化液。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 1.獲2008年度浙江省“新苗人才計(jì)劃”創(chuàng)新項(xiàng)目資助； 2.獲2010年度浙江省“新苗人才計(jì)劃”推廣項(xiàng)目資助； 3.《氧氣濕化瓶》和《氧氣濕化裝置》于2010年6月獲兩項(xiàng)國(guó)家實(shí)用新型專利； 4.論文《新型氧氣濕化溫化裝置》已被《護(hù)理研究雜志》錄用； 5.獲溫州醫(yī)學(xué)院第十二屆”挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽一等獎(jiǎng)； 6.獲溫州醫(yī)學(xué)院第十二屆”挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽公開(kāi)答辯最佳創(chuàng)意獎(jiǎng)； 7.溫州醫(yī)學(xué)院附屬第一醫(yī)院臨床使用專家推薦書； 8.溫州醫(yī)學(xué)院附屬第二醫(yī)院臨床使用專家推薦書
作品所處階段
- 中試階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 專利轉(zhuǎn)讓
作品可展示的形式
- 模型 、圖紙、圖片、錄像
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 使用說(shuō)明 本裝置可直接替代傳統(tǒng)裝置使用，操作簡(jiǎn)單方便，無(wú)特殊技術(shù)要求。雙層不銹鋼瓶體使用后需要高壓蒸汽滅菌消毒；軟管及多孔漂浮球?yàn)橐淮涡援a(chǎn)品，24小時(shí)需要更換一次，可有效降低醫(yī)院內(nèi)感染的發(fā)生率。 技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì) 本裝置由軟管連接的多孔球和雙層瓶體構(gòu)成，巧妙地在原有的氧氣濕化瓶基礎(chǔ)上進(jìn)行了大膽的改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了隔音，濕化，溫化三位一體，促進(jìn)了患者接受氧療時(shí)的舒適和安全，利于其康復(fù)，真正體現(xiàn)“以人為本”的醫(yī)療護(hù)理理念。 適應(yīng)范圍 各種類型的醫(yī)院（包括所有基層醫(yī)院）、療養(yǎng)院、臨終關(guān)懷院及家庭。 推廣前景、市場(chǎng)前景，潛力和經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè) 本產(chǎn)品能有效改善臨床氧療時(shí)濕化不足、溫化不足、噪音過(guò)大等給患者帶來(lái)的一系列不適。其次，本產(chǎn)品成本低廉，經(jīng)測(cè)算，成品成本較原始裝置僅高出4.3元左右。再次，本產(chǎn)品的使用過(guò)程不增加任何不良反應(yīng)和危險(xiǎn)性。所以患者和臨床、社區(qū)護(hù)理工作者將樂(lè)于接受本產(chǎn)品，我們的市場(chǎng)調(diào)研結(jié)果也證實(shí)了這一點(diǎn)。故本產(chǎn)品市場(chǎng)前景廣闊。
同類課題研究水平概述
- 臨床上，氧氣療法是最常用的治療方式。但氧氣治療過(guò)程中還存在很多問(wèn)題急待解決。實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)氧流速度> 4l/ min 時(shí)，目前的濕化裝置都不能使氧氣得到充分濕化，容易導(dǎo)致患者上氣道黏膜受損，出現(xiàn)鼻出血和上氣道炎癥等并發(fā)癥【1】。寒冷的氣流可刺激氣道黏膜且可使氣管黏膜表面血管收縮，嚴(yán)重時(shí)可使支氣管平滑肌收縮，導(dǎo)致支氣管痙攣【2】。 針對(duì)上述問(wèn)題，許多學(xué)者做了很多嘗試。刁尚芝【3】等人用電子溫控氧氣濕化器加熱濕化的氧氣可濕化氣道內(nèi)分泌物并使其順利排出，改善氣道通暢度。但該裝置不能降低輸氧時(shí)的噪音，用電加熱氧氣也有一定的危險(xiǎn)性。 李蘭、陳振業(yè)【5】研究的一次性氧氣濕化袋能對(duì)大氧泡進(jìn)行多次分割，進(jìn)一步緩解吸氧者氣道干燥。李敏等利用海綿柱的疏松特質(zhì)，分割大氧氣泡，增加氧氣濕化效果，降低噪音。吳燕妮等將氧氣濕化瓶芯改為多孔通氣，聲響明顯降低，又提高了氧氣對(duì)呼吸道的濕化程度。 綜上所述，吸氧是治療各種疾病引起的低氧血癥的基本手段，自出現(xiàn)氧氣濕化瓶后，在很大程度上緩解了吸氧者氣道干燥的副作用。但是對(duì)于連續(xù)吸氧或在秋冬季節(jié)吸氧的患者來(lái)說(shuō)使用傳統(tǒng)氧氣濕化瓶仍然存在氣道干燥、氣道痙攣、噪音過(guò)大等一系列問(wèn)題。雖然有學(xué)者已經(jīng)著手對(duì)濕化裝置進(jìn)行改良，但改良后的裝置仍沒(méi)有全面而徹底地改善其并發(fā)癥的發(fā)生。醫(yī)務(wù)人員有必要探尋一種既能提高氧氣的濕化程度，又能有效降低給氧時(shí)高亢的氣過(guò)水聲的氧氣濕化裝置，為患者提供安全、舒適的給氧環(huán)境。 參考文獻(xiàn)： 1.CAMPBELLEJ ,BAKER M D ,CRITES - SILVER P. Subjective effects of humidification of oxygen for delivery by nasal cannula : aprospective study[J ] . Chest ,1988 ,93 (2) : 289 - 293. 2. 張煥蓮，宋艷靈.氧氣濕化加溫在氧療中的應(yīng)用.基層醫(yī)學(xué)論壇[J].2005，9（2）：173 3. 刁尚芝，趙洪全，高瑞英，等.介紹一種醫(yī)用電子溫控氧氣濕化器[J].中華護(hù)理雜志，2001，36（4）：262 4. 石敏.氧氣吸入療法的進(jìn)展[J].中華護(hù)理學(xué)雜志，2002，37（3）：215 5.李蘭，陳振業(yè)，黃健華.一種一次性氧氣濕化袋[J].醫(yī)療衛(wèi)生裝備，2001，6：65
