多功能個(gè)人呼吸道防護(hù)治療系統(tǒng)樣機(jī)制作及初步應(yīng)用

一、成果基本信息

二、成果簡(jiǎn)介

    剛剛過去的第一波新冠疫情，讓全國(guó)人民深刻地認(rèn)識(shí)了什么是烈性呼吸道傳染病。也明白了口罩的防護(hù)效果——醫(yī)院里大部分醫(yī)生護(hù)士感染，整科室團(tuán)滅的現(xiàn)象比比皆是，這些醫(yī)務(wù)人員可都是按照國(guó)家發(fā)布的指南帶好N95口罩的。雖然有部分醫(yī)務(wù)人員有可能是在院外感染的，但毫無(wú)疑問的是：大部分、甚至絕大部分是在醫(yī)院里感染的，連具有病毒防護(hù)專業(yè)知識(shí)、掌握病毒防護(hù)專業(yè)技能的醫(yī)務(wù)人員，都發(fā)生了大面積感染，數(shù)以億計(jì)普通民眾即使帶了口罩仍然被感染，就很正常了。據(jù)此引申出來的事實(shí)是：防護(hù)能力最高的口罩仍然防不住新冠?？谡址啦蛔⌒鹿诓《镜脑蛴卸浩湟皇强谡直旧淼慕Y(jié)構(gòu)決定了不能阻擋病毒濾過——口罩的纖維孔洞大于病毒直徑，無(wú)法攔住處于游離狀態(tài)的病毒，只能阻擋附著在塵埃上的病毒，這是有多項(xiàng)試驗(yàn)報(bào)告證實(shí)的；其二是N95口罩戴著不舒服，尤其是長(zhǎng)期佩戴者，會(huì)出現(xiàn)明顯呼吸困難，使用者會(huì)有意無(wú)意的頂開口罩呼吸，使自身處于危險(xiǎn)中。因此，國(guó)人，尤其是身處抗疫一線的醫(yī)務(wù)人員，迫切需要一種防護(hù)能力高于N95口罩，使用時(shí)不會(huì)造成呼吸困難的個(gè)人呼吸道防護(hù)裝備。

    我國(guó)有近1億慢阻肺患者，有2000多萬(wàn)支氣管擴(kuò)張患者，還有相同數(shù)量的哮喘患者，這些病人的晚期階段，多數(shù)都會(huì)出現(xiàn)不同程度的呼吸功能不全，甚至嚴(yán)重呼吸衰竭，不但縮短壽命，而且在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，生活質(zhì)量低下。解決這個(gè)問題最有前途的方案、也是當(dāng)前唯一可以規(guī)模化實(shí)施的方案，就是肺干細(xì)胞移植。雖然肺干細(xì)胞移植在醫(yī)療領(lǐng)域里進(jìn)行比較長(zhǎng)的時(shí)間了，也有很多成功的報(bào)道。但至今沒有產(chǎn)品上市——只聽樓梯響，不見人下來。原因何在？我們認(rèn)為主要原因是在當(dāng)前的技術(shù)條件下，移植的干細(xì)胞無(wú)法在病變的肺內(nèi)有效存活增殖——沒有技術(shù)能有效清除肺組織的感染，更沒有技術(shù)能長(zhǎng)時(shí)間保證病變的肺組織不會(huì)再感染，也就無(wú)法保障肺干細(xì)胞移植的成功。

    “多功能個(gè)人呼吸道防護(hù)治療系統(tǒng)”（簡(jiǎn)稱此裝置）能圓滿地解決上述兩個(gè)問題。此裝置是一種主動(dòng)供氣、并能將使用者呼吸道與環(huán)境空氣隔離的機(jī)器。主動(dòng)供氣就意味著使用者不需要費(fèi)力呼吸，就能獲得人體所需要的空氣。這就保證了使用的舒適性。

    此裝置由氣源、帶緩沖氣囊的氣路、框架吸附過濾器、快裝上氧接口、具過濾功能的鼻罩或口鼻罩、負(fù)離子發(fā)生器等輔件構(gòu)成。此裝置的氣源多采用氣泵，用氣泵做氣源的優(yōu)勢(shì)是與外界的壓差大，在設(shè)計(jì)過濾器時(shí)，可以使用任何濾材，這就保證了過濾器的高過濾性能；此裝置標(biāo)配過濾器的過濾功能由吸附模塊和過濾模塊構(gòu)成，病毒須先通過長(zhǎng)度達(dá)80mm的吸附模塊，才能到達(dá)過濾模塊，過濾模塊內(nèi)僅N95口罩的濾材就有3層，相當(dāng)于同時(shí)戴了3個(gè)N95口罩，幾乎沒有什么病毒強(qiáng)大到能躲避這兩種模塊的捕捉。我們做試驗(yàn)證實(shí)此裝置的過濾能力達(dá)分子水平，過濾病毒應(yīng)該沒有問題。

    市場(chǎng)上，有類似此裝置的產(chǎn)品銷售，代表產(chǎn)品是3M公司的丘比特系列主動(dòng)供氣呼吸器。在歷時(shí)3年的新冠流行期間，新聞媒體上多次出現(xiàn)醫(yī)護(hù)人員使用此產(chǎn)品的畫面。我們的裝置曾經(jīng)在科創(chuàng)大賽中被當(dāng)成3M公司的山寨版，實(shí)際上兩者完全不同，3M公司的產(chǎn)品是大流量機(jī)器，供氣量是人體正常需要量的20多倍，所以需要笨重的減壓頭盔，對(duì)病毒的防護(hù)能力弱，所以使用者需要再戴一個(gè)N95口罩，才有可能防住病毒入侵，頭盔是全包式的，戴上后不能吃東西、不能喝水，因此，不能長(zhǎng)時(shí)間使用，通常也就戴4~6小時(shí)，無(wú)法持續(xù)性將呼吸道與環(huán)境空氣隔絕。由于是大流量供氣，所以不能附加負(fù)離子發(fā)生器和給氧裝置，因此，此產(chǎn)品只能提供清潔空氣，不能提供清新空氣。我們的裝置是小流量供氣，供氣量只有人體正常需要量的3~4倍，所以能附加負(fù)離子發(fā)生器和給氧裝置，因此，能提供有安神作用的清新富氧空氣，緩解使用者的疲勞,醫(yī)務(wù)人員使用時(shí)，能增加工作的持續(xù)性；我們的裝置有高效過濾器，能有效過濾病毒和其他有害氣體，而且過濾器能依據(jù)使用任務(wù)的不同，隨時(shí)更換或增加任務(wù)單元，保障使用者的安全；我們的裝置標(biāo)配鼻罩，也可選配口鼻罩，使用鼻罩時(shí)，嘴巴在罩外，所以不影響吃東西和喝水，也基本不影響工作和生活，因此，使用者可以長(zhǎng)時(shí)間佩戴，不會(huì)產(chǎn)生不舒服的感覺。

    本產(chǎn)品初級(jí)驗(yàn)證機(jī)于2014年開發(fā)完成，做了關(guān)鍵部件的性能測(cè)試和整機(jī)的PM2.5防護(hù)能力和毒氣防護(hù)能力人體實(shí)驗(yàn)，以正品N95口罩為對(duì)照，本產(chǎn)品在PM2.5和有毒氣體的防護(hù)能力方面，全面超過N95口罩。

三、成果轉(zhuǎn)化預(yù)期：

【社會(huì)效益】

1.為社會(huì)，尤其是為醫(yī)務(wù)人員提供對(duì)病毒防護(hù)切實(shí)有效的設(shè)備，助力疫情防控。

    流行歷時(shí)3年的新冠病毒肯定不會(huì)是第一次沖擊人類社會(huì)，未來人類必將經(jīng)歷多次沖擊，依據(jù)對(duì)氣候變化的研究結(jié)果顯示，未來人類社會(huì)除了可能會(huì)再次出現(xiàn)新冠流行外，還可能會(huì)有其他病毒的流行。在本輪新冠的流行過程中，數(shù)以億計(jì)遭受感染的國(guó)人已經(jīng)深刻的認(rèn)識(shí)到口罩防護(hù)的局限性，這次雖然活下來了，下次是否這么幸運(yùn)就難說了，能不感染最好。因此，是時(shí)候?yàn)楹罄m(xù)將到來的病毒沖擊做好準(zhǔn)備了。

2.為未來可能發(fā)生的生化戰(zhàn)爭(zhēng)做好準(zhǔn)備

3.為肺干細(xì)胞移植治療提供基礎(chǔ)保障

    干細(xì)胞移植治療作為當(dāng)前醫(yī)療行業(yè)的前沿技術(shù)，廣受重視，北京、上海等發(fā)達(dá)地區(qū)的政府直接發(fā)文，將干細(xì)胞移植作為醫(yī)療領(lǐng)域最重要的科研攻關(guān)項(xiàng)目。當(dāng)前，大臟器的干細(xì)胞治療多見于科研報(bào)導(dǎo)，鮮見于真實(shí)的市場(chǎng)產(chǎn)品，其主要原因在于大臟器病變的病因難以消除，干細(xì)胞在病變的臟器中，難以存活，導(dǎo)致移植治療失敗。本團(tuán)隊(duì)開發(fā)的“具熱鏈技術(shù)的軟式支氣管鏡多功能麻醉系統(tǒng)”，能夠讓病人愉快接受支氣管鏡多次重復(fù)治療，清除病變肺部的感染；本團(tuán)隊(duì)開發(fā)的“多功能個(gè)人呼吸道防護(hù)治療系統(tǒng)”，能將前述處理干凈的肺與環(huán)境空氣隔絕，避免肺再次感染。這樣的治療，能為干細(xì)胞肺移植治療，提供優(yōu)良的細(xì)胞生長(zhǎng)環(huán)境，最大限度保證移植的干細(xì)胞能存活。肺干細(xì)胞移植治療，是數(shù)以億計(jì)慢性肺疾病患者唯一的希望。

4.其他需要口罩防護(hù)的場(chǎng)合

    例如高層建筑火災(zāi)發(fā)生時(shí)的自救逃生、陜西榆林地區(qū)飛絮造成呼吸道過敏的防護(hù)等其他需要呼吸道防護(hù)的場(chǎng)合，都可以使用我們發(fā)明的這套裝置。

5.擴(kuò)大內(nèi)需、拉動(dòng)消費(fèi)、促進(jìn)就業(yè)

    僅僅通過每年幾十億只口罩的消費(fèi)量，就能判斷出個(gè)人呼吸道保護(hù)的市場(chǎng)是一個(gè)海量市場(chǎng)，這個(gè)市場(chǎng)內(nèi)的高端產(chǎn)品，目前幾乎被進(jìn)口品牌壟斷，國(guó)人消費(fèi)是拉動(dòng)他國(guó)的內(nèi)需，促進(jìn)的是他國(guó)的就業(yè)，還不能有效解決肺干細(xì)胞治療的保障問題。如果我們的裝置能生產(chǎn)，情況就完全不同了，肺干細(xì)胞移植治療一旦成功地走出實(shí)驗(yàn)室，將會(huì)創(chuàng)造巨大的新的消費(fèi)熱點(diǎn)。

【經(jīng)濟(jì)效益】

如前所述，個(gè)人呼吸道保護(hù)產(chǎn)品市場(chǎng)是一個(gè)海量市場(chǎng)，這個(gè)市場(chǎng)里的口罩只能滿足一般的需求，遇到新冠流行這樣的特殊時(shí)期，口罩就不能滿足人們的消費(fèi)需求，但目前又沒有防護(hù)能力更強(qiáng)的、能替代口罩的產(chǎn)品，這是巨大的市場(chǎng)空白點(diǎn)；在肺干細(xì)胞移植的醫(yī)療消費(fèi)需求方面，市場(chǎng)更是一片空白，我們開發(fā)的裝置正好能填補(bǔ)這些空白，因此，經(jīng)濟(jì)效益未來可期。

特別聲明

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