医用碳纤维恒温加热垫的设计与制作
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文题释义:
围术期低体温:目前尚无统一定义,一般认为是围术期因各种因素导致的中心体温低于36 ℃即可称为围术期低体温,发病率目前文献报道在20%-70%之间不等,围术期体温的降低会导致很多相应临床并发症的发生。
寒战:是骨骼肌在受到某种刺激时产生的肌纤维收缩,从而增加机体产热量并升高体温的反应,这是一种机体自我保护性应激反应,主要表现为肌痉挛和肌强直、战栗和不自主的发抖。寒战是手术后患者常见的并发症之一,目前临床报道发生率为5%-65%,寒战时肌束颤动能使患者产生不适合痛苦感并增加焦虑程度,严重者可加重病情,干扰生命体征检测,甚至导致麻醉意外。
0 引言 Introduction
寒战是骨骼肌在受到某种刺激时产生的肌纤维收缩,从而增加机体产热量并升高体温的反应,这是一种机体自我保护性应激反应,主要表现为肌痉挛和肌强直、战栗和不自主的发抖[1-2]。有研究表明围术期存在多种刺激因素,例如精神压力过大、情绪不稳定、病房或手术室温度过低、围术期消毒液对皮肤产生的刺激、大量或快速静脉输注液体、术中长时间暴露、围术期疼痛等都是寒战的诱因[3]。
寒战的危害性主要来自肌肉组织的收缩,易产生缺氧或低氧血症、乳酸性酸中毒、心肌缺血,使年老体弱、合并高血压、冠心病、肺功能下降及其他重要器官疾病等合并症的患者药物代谢缓慢,手术风险升高[4];此外,寒战还能够干扰围术期诸多监测数据测量值,例如动脉血气、血压及心率、心电图、中心静脉压、血氧饱和度等,影响手术风险评估及术中、术后的病情评价;寒战时亦可减少肝肾心脑等重要器官的血供,增加耗氧量,增加手术难度,进而影响治疗效果[5];寒战还可加重手术切口的疼痛,进一步增加患者术后痛感,影响切口愈合[6],因此在围术期应尽量避免寒战。
目前大量研究表明,术中及术后复苏期给予患者升温毯保温,可有效预防和减少围术期低体温的发生。目前,国内市场可获得的升温毯品种较多,主要包括各种类型电热毯、变温水毯及充气式加温毯等[7]。其中各式电热毯相对性价比较高,但因其存在安全隐患,不适合临床推广使用。变温水毯以前常作为患者的优先选择,其原理是:利用水箱内循环加热的水与患者体表的温度产生温度差,通过与患者体表接触的水毯直接传导热量,从而调节患者体温。但是,水循环保温毯对预防低体温及升温的临床效果值得商榷。有研究表明,水循环保温毯对低体温没有预防效果,因水毯与患者体表有效接触面积仅占患者总体表面积的16%,且与患者接触面由于自身重力原因,局部血管收缩、血流减少,无法进行有效的热量传导交换,同时存在热能产生的热损伤及压力引起的压疮等,严重者可因电路短路或变温调节系统失效造成严重烫伤,故此方法亦不推荐作为临床使用。充气式加温毯利用毯里的输气软管和加温充气装置对接,对保温毯进行充气加温,从而为患者身体接触区域进行升温,是目前较为流行的一种加温方式,其具有方便、有效、相对安全等特点,但性价比较低且温度控制欠精准等,很难大面积临床应用。
国外同类产品目前临床使用率普遍较高,产品分类及专业化程度较高,甚至会根据不同患者的临床条件和自身情况个性化使用。德国和美国在此类技术研究及市场推广应用方面处于前沿位置,在身体不同部位温度的监控速度和精准度、气孔排列结构优化设计及快速化、实时化、智能化控制等方面均取得了显著效果[8]。国外产品设计技术虽然先进,但想要引进国内进行临床推广却比较困难,这其中最大的问题是费用昂贵,目前一套进口加热毯售价约1万美元。
鉴于此,课题组将碳纤维发热技术与医用设备标准相结合,并融入多种先进技术,设计了一款医用碳纤维恒温加热垫。
1 材料和方法 Materials and methods
1.1 设计 将碳纤维发热技术与医用设备标准相结合的研究。
1.2 方法
1.2.1 医用碳纤维恒温加热垫总体设计说明 见图1。附控制器尺寸:长×宽×高=260 mm×155 mm×135 mm。该加热垫设计遵照2017年实施的医疗器械强制性行业标准(YY0952 2015)实施,重视医用安全性及可靠性,重点研究计算机控制系统,单片机采用飞思卡尔系列,确保其稳定性,并根据国内医用加热毯的弊端,融入多点测温、多路加热等功能,缩小每个独立控制区域面积,可使加热更均匀,多点测温,确保工作更可靠。
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