一種便攜式胸外按壓心肺復蘇裝置的研制

武文君，賈建革，吳建剛，宋立為，趙鵬，蘇慶

總后勤部衛生部藥品儀器檢驗所，北京 100071

一種便攜式胸外按壓心肺復蘇裝置的研制

武文君，賈建革，吳建剛，宋立為，趙鵬，蘇慶

總后勤部衛生部藥品儀器檢驗所，北京 100071

及時有效的心肺復蘇是心臟病突發者得以生存的第一個環節。心肺復蘇實施過程中胸外按壓的力度和頻率都有具體的要求，但是大多數人并沒有接受過正規的心肺復蘇培訓，難于進行及時有效的心肺復蘇急救。本文提出了一種新型的便攜式心肺復蘇裝置，可以更好地把握胸外按壓的時機和程度，改善心肺復蘇急救的效果。該裝置在實施胸外按壓過程中能夠實時檢測施救者的按壓力度，根據患者體型判斷按壓力度是否滿足要求。如果按壓力度過大或過小，則會從聽覺和視覺兩個方面進行報警提示。此外，本裝置還可以設定按壓頻率，并進行聲音提示。

心肺復蘇裝置；便攜式；胸外按壓；心肺復蘇

0 前言

臨床資料表明，大量的心搏驟停（cardiac arrest，CA）發生在醫院外，而這種情況是導致成百上千人死亡的常見原因[1-2]。在我國每年約有180萬人死于猝死，其中院外猝死占72%～80%，這說明需要進行復蘇的患者院外遠多于院內[3-4]。目前，在發達國家，目擊者對心搏驟停者進行心肺復蘇率大多超過20%，新加坡有文章報道為20.6%[5-6]。而我國目擊者進行現場復蘇率以及復蘇的成功率都很低，與發達國家相比有不小的差距。造成這種狀況的主要原因：一是我國大多數人沒有接受過正規的心肺復蘇技術訓練；二是進行心肺復蘇的關鍵技術是將患者胸部按下某一特定的深度，要達到指定要求并非易事。由于患者個體的復雜性和差異性，導致對施救者的技術和經驗要求較高，即便是專業醫護人員判斷對于每個患者應需的按壓力度都是很困難的。因此，我們研制了一種便攜式胸外按壓裝置，可在心肺復蘇過程中起一定的輔助作用，以便安全、有效地對心搏驟停患者進行搶救，提高我國現場復蘇率以及成功率。

1 整體設計

1.1 設計思路

按壓裝置在使用時放置在施救者手掌和患者胸部之間，主要用于實時提示施救者的按壓力度，并且對壓力過大或過小給予警告。同時，該裝置還可以用來提示施救者應該實施的按壓頻率（>100次/min），根據預設的患者體型（偏瘦、中等、偏胖等）實時判斷施救者的按壓力度狀況（未達到要求、達到要求、超過限定的范圍）。施救者可以根據提示隨時調整按壓力度，既保證了按壓力度的要求，又防止了二次傷害。

1.2 按壓力度分級

依據國際心肺復蘇指南中對按壓深度的要求和查閱的有關資料，不同體型患者體重與目標按壓力度的大致對應關系，見表1。

表1 不同體型患者對應的按壓力度[7]

2 系統硬件設計

硬件電路以微處理器為中心，控制整個系統的運行。外圍電路包括供電、復位、開關控制、電壓自檢、壓力監測、體型選擇、聲光報警等。電路設計框圖，見圖1。

圖1 硬件電路框圖

按壓裝置由9V電池作為供電電源，然后由電壓調制芯片將9V電壓轉變為5V電壓。開、關控制電路設計為軟開關，結合相應的軟件控制程序實現開關機功能。體型選擇電路設計為低電平有效電路，平時為高電平。電壓自檢電路主要用于開機后對工作電壓進行檢測，如果電壓過低則提示操作者要盡快更換電池，以確保裝置的正常使用。壓力檢測電路利用了電阻串聯分壓和晶體管的開關作用，根據上述按壓力度的分級，然后根據不同的按壓力度選擇不同的電路來設計。聲光提示電路由發光二極管和蜂鳴器組成。發光二極管采用共陽極形式，通過控制陰極電壓實現開關，利用限流電阻來控制亮度。蜂鳴器與微處理器之間由一個晶體管連接，既實現微處理器的控制功能，又起放大作用，以滿足對驅動電流的需求。

3 系統軟件設計

裝置開機后首先進行初始化，然后實施開機自檢，檢查聲、光提示是否能正常工作，電源電壓是否充足等。檢測完畢進入患者體型選擇階段，選擇完畢則進入正常按壓提示功能。控制流程，見圖2。

圖2 微處理器控制程序流程圖

程序主循環主要由按壓力度和頻率提示2部分組成。①按壓力度提示是通過按壓力度檢測電路實時檢測按壓力度信號，然后根據選擇的患者體型判斷按壓力度是否滿足要求，并且通過指示電路給出相應提示信號。如果按壓力度沒有達到要求則指示燈不亮；當按壓力度達到了該患者復蘇的壓力要求時，綠色指示燈點亮；如果按壓力度超過限制范圍可能對患者胸骨產生危害時，則點亮紅燈以發出報警。② 按壓頻率的提示是根據設定的頻率（>100次/min），利用微處理器的定時中斷功能實現，從視覺和聽覺兩個方面同時給予提示。

4 結束語

本課題所制作的心肺復蘇裝置已經實現了預期的功能，但還可以從以下幾個方面進行完善以提高或者擴展其功能：

（1）裝置可以增加信息記錄和統計功能，如對患者實施心肺復蘇的時間、按壓次數等。

（2）基于人機工效學改善胸外按壓裝置的工藝，既方便定位、方便操作，又可以減小對患者胸骨的傷害。

（3）傳感器方面還要作進一步改進，可以直接使用位移感應元件直接檢測按壓的深度[8]，這樣就可以省去對按壓力度和深度的轉換，從而使按壓深度更科學更準確。

[1] 陳愛萍,齊小玖.院前心肺復蘇的研究進展[J].中華現代護理雜志,2008,14(32):3431-3434.

[2] 胡輝瑩,李麗娜.心肺復蘇胸外按壓的生物力學研究[J].中國急救醫學,2009,29(3):193-195.

[3] 馮庚.院前心肺復蘇研究中亟待解決的若干問題[J].中華全科醫師雜志,2006,5(9):548-549.

[4] 沈洪,王一鏜.中國心肺復蘇的發展[J].中華急診醫學雜志,2006,15(1):13-14．

[5] 郭榮峰,郭永欽.上海市院前急救心肺復蘇現狀和展望[J].中華急診醫學雜志,2004,13(8):518-520．

[6] 王碩,汪豐,周平.便攜式無線十二導心電圖儀的設計[J].中國醫療設備,2011,26(2):35-38.

[7] Andrew J.Boyle,Andrew M.Wilson.Improvement in timing and effectiveness of external cardiac compressions with a new noninvasive device the CPR-Ezy[J].Resuscitation,2002,54:63-67.

[8] 王道莊.便攜式徒手心肺復蘇指導器:中國,CN 101134000A[P].2008-03-05．

Development of a Portable External Cardiac Compression CPR Device

WU Wen-jun，JIA Jian-ge，WU Jian-gang，SONG Li-wei，ZHAO Peng，SU Qing
Institute for Drug and Instrument Control of Health Dept GLD of PLA,Beijing 100071, China

Prompt and effective cardiopulmonary resuscitation(CPR) is the first link in the chain of survival following cardiac arrest. External cardiac compression should be performed at the correct depth and at optimal timing during CPR. But most people haven’t

any standard CPR training. As a result, only a small proportion of patients can receive prompt and effective CPR during cardiac arrest. A new portable CPR device may aid timing and effectiveness of external cardiac compression. The audible beep and visible fl ashing light of the device is to indicate optimal frequency and correct depth. It can detect the force and indicate whether the compression is correct according with the bodily form of patient selected. If the force is too large or too low, the device will give an alarm. Besides, the device can also give an audible beats during the CPR.

cardiopulmonary resuscitation(CPR) device; portable; external cardiac compression; CPR

TH778

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2012.05.002

1674-1633(2012)05-0013-02

2011-11-01

2012-03-15

國家科技支撐計劃課題（2009BAI79B03）。

作者郵箱：plawwj@yahoo.com.cn