人工鼻

人工鼻

人工鼻(artificial nose ),用醫用高分子材料製成的外形、顏色和柔軟性與人體真鼻一般的醫用製品。用於那些因外傷或其他病變形成鼻缺損患者的整形美容,還有一類則是鞍鼻整形植入物。人工鼻尚不具有嗅覺、加熱空氣並起到肺部首道防線的作用。人工鼻,是多種感應器的組合,能扮演最靈敏的動物界的鼻子的作用。人工鼻又稱溫-濕交換過濾器(HME),是由數層吸水材料及親水化合物製成的細孔網紗結構的過濾裝置,它能模擬鼻的功能,將呼出氣體中的熱和水氣收集並保留下來,吸氣時氣體經過人工鼻,以溫熱、濕化的狀態帶入氣道內,保證氣道獲得有效、適當的濕化;同時,它對細菌有一定的過濾作用,能降低管路被細菌污染的危險性。

基本簡介

人工鼻人工鼻

人工鼻,是多種感應器的組合,能扮演最靈敏的動物界的鼻子的作用。這種人工鼻的功用,大大超越人類以及任何一種動物的鼻子的嗅覺,是具有特異功能的超級大鼻子。 有專家預測:人工鼻有一天會代替狗聞出毒品和爆炸物,並運用在許多醫療作業上,包括從不同的味道中檢測出病患的疾病。

人工鼻又稱溫-濕交換過濾器(HME),是由數層吸水材料及親水化合物製成的細孔網紗結構的過濾裝置,它能模擬鼻的功能,將呼出氣體中的熱和水氣收集並保留下來,吸氣時氣體經過人工鼻,以溫熱、濕化的狀態帶入氣道內,保證氣道獲得有效、適當的濕化;同時,它對細菌有一定的過濾作用,能降低管路被細菌污染的危險性。本科採用美國產專用氣切人工鼻(Humid-VentFilter)對60例氣管切開患者進行氣道治理,取得了滿足的臨床效果。

人工鼻在一定程度上可模擬人體解剖濕化系統,具有加溫加濕過濾病毒和細菌的作用,降低肺部感染髮生率。由於人工鼻不提供額外的熱及水分,對於脫水、低溫或肺部疾患引起分泌物瀦留者效果不佳,部分患者仍需及時補充液體入量。對於使用人工鼻患者是否還需進行額外濕化,或利用何種濕化有待進一步研究。由於人工鼻不能重複使用,亦造成醫療費用上升,加重患者經濟負擔,有待於研發出臨床新型可消毒並能重複使用且能監測溫度、濕度的最佳溫化濕化過濾器具。

功能

人工鼻人工鼻

確認不同疾病的味道

為了製造氣味,麻省理工學院的“倣真鼻計畫”小組,將重建最複雜且最少人了解的五種氣味。人類的嗅覺系統功能龐大,包括近400種功能性基因。但狗和老鼠卻遠超過人的能力,擁有1000種功能性嗅覺接收器基因。種類不同的嗅覺接收器,可以讓人和動物分辨出數千種不同的氣味。

未來,這個小組計畫和全世界其他的研究人員,一起發展一種可攜帶的微流體裝置,確認各種不同疾病的味道,包括糖尿病、肺癌、膀胱癌和皮膚癌等,因為很多種疾病在初期階段會散發出獨特的氣味。

辨認變質食物功能 英國新電子公司跟英國釀酒業合作下的發明,具有辨認變質食品、飲料、食品和藥物的功能。該公司說,除了它原有的基本功能外,只要是產品跟氣味有關的工業,都可以針對其特別需要,將其發明加以改良適用在不同產品上。

經30年研究,為人工鼻打下基礎的英國瓦威克大學教授陶德說:“這是第一次有一種系統可以在聞了東西之後,能正確無誤地說‘這是咖啡’或‘這是香檳’”。

新電子公司仍繼續跟學界合作,希望在更了解感應器如何吸收不同氣味中的化學道理後,讓“人工鼻”能夠在更多種工業產品上施展本領。

製作原理

人工鼻的製作人工鼻的製作

跟人類的鼻子一樣,人工鼻不能分別出特殊氣味素確的成分和成分的數量。人類的鼻子是靠後天培養出的嗅覺來聞香辨味,英國科學家製造的人工鼻靠的是12個感應器。

這12個感應器利用可以導電的聚合物作成,它們吸收香味、蒸氣和氣體中的揮發成分,在這些揮發成分跟聚合物結合時,聚合物本身的導電能力不是受到減損,就是得以強化,因為這12個感應器是由不同的聚合物作成。

每一種感應器會嗅聞、吸收樣品中不同的成分,各項感應器的導電能力因之改變,這些變化可以測量和經由電子處理,產生一種視覺上的脢解圖譜。

新電子公司設計的電腦軟體,有幾種不同的方式來展示這種視覺脢解圖譜。12個感應器各司其職,每一個都可把嗅到的東西以十二分之一圓的圖形表示出來,加以結合之後,就成了人工鼻的視覺圖譜。例如以白酒和香檳為例,兩者在人工鼻不同的認知下,形象也顯著不同。

臨床案例

人工鼻人工鼻

臨床資料

ICU2005年4月至2006年8月收治氣管切開患者120例,其中男78例,女42例,年齡18~72歲,平均(53。5±6。25)歲;顱腦損傷50例,頸椎損傷伴不全癱38例,多發傷32例;置管時間4~127d(平均48d)。按住院單雙號隨機分為人工鼻濕化組和定時濕化組,各60例。

方法

人工鼻濕化組採用人工鼻持續氣道濕化過濾法,即用人工鼻連線於氣管套管口,24h更換一次,如有污染隨時更換;定時濕化組採用定時氣道濕化,即用無菌注射器抽取無菌生理鹽水3~5ml緩慢滴入氣切套管內,1次/h,並根據痰液黏稠度增減濕化液量與次數。兩組基礎護理相同,翻身叩背1次/2h,無菌生理鹽水20ml加入萬托林1ml、普米克2ml霧化吸入,1次/6h,肺部有痰鳴音或有咳嗽時隨時吸痰,定時濕化組氣管套管口用2層濕紗布復蓋,有污染及時更換。

觀察項目

⑴痰液黏稠度:Ⅰ度(稀痰):痰如米湯或泡沫狀,吸痰後玻璃接頭內壁無痰液滯留;Ⅱ度(中度黏痰):痰的外觀較Ⅰ度黏稠,吸痰後有少量痰液在玻璃接頭內壁滯留,但易被水沖洗乾淨;Ⅲ度(重度黏痰):痰的外觀明顯黏稠,常呈黃色,吸痰管常因負壓過大而塌陷,玻璃接頭內壁常滯有大量痰液且不易用水沖淨。⑵痰培養陽性率:多次檢出同一種細菌或痰培養菌量≥107cfu/ml可判定痰培養陽性㈩。⑶呼吸道刺激:表現為刺激性咳嗽、血性痰,或肺部哮鳴音。⑷日吸痰次數。⑸濕化程度:濕化不足表現為痰痂形成,濕化過度表現為呼吸急促、痰液呈水樣、血氧飽和度下降3%以上。(6)呼吸道阻力:增加表現為呼吸頻率增加5次/min以上或出現吸氣性呼吸困難。

統計學處理

採用SPSS1。0軟體,行χ2檢驗。

結果

痰液黏稠度比較

人工鼻濕化組Ⅰ度21例,Ⅱ度20例,Ⅲ度19例;定時濕化Ⅰ度10例,Ⅱ度16例,Ⅲ度34例。兩組比較,χ2=5。95,P<0。05,差異有顯著性。

討論

正常時,鼻、咽、喉呼吸道黏膜對吸入氣體有加暖和濕化作用,氣管切開後,由於呼吸道改路,喪失了正常呼吸道對吸入氣體溫度和濕度的調節功能,直接吸入未經加暖和濕化的氣體,可導致支氣管分泌物黏稠,痰液不易咳出,加重呼吸道堵塞,造成肺部感染。氣管切開後呼吸道水分丟失增加可達800ml/d,氣管導管堵塞14%~43%。定時生理氣道濕化在一定程度上能滿足人工氣道的濕化要求,但因一次性用藥量大,易引起刺激性咳嗽、憋氣、心率增快和血氧下降、血壓增高等併發症,尤其在神經外科患者中後果更為嚴重。人工鼻濕化組與定時濕化組相比有以下優點:(1)提供適宜的溫濕度:人工鼻作為被動型濕熱交換器,能模擬人體解剖濕化系統,具有適度濕化、有效加暖和濾過功能,氣體吸入更接近生理狀態,套用人工鼻可使氣道內溫度基本保持在29℃~32℃、絕對濕度保持29~32mg/L的較高範圍,補償了機體內熱和水的喪失;(2)提供有效的濾過:吸入氣體經過過濾網濾過後吸入,阻擋了大顆粒菌塵,增加了吸入氣體的潔淨度,減少了外部細菌的侵入以降低肺部感染的發生;(3)降低併發症的發生:由於吸入氣體的潔淨度、溫度、濕度接近生理需求,痰液分泌量減少,濕化不足、濕化過度、呼吸道刺激征等併發症減少;(4)降低院內感染髮生率:人工鼻與氣切套管銜接緊密,翻身、咳嗽不易脫落,患者痰液不會外溢,減少了對環境的污染,同時由於吸痰管直接從人工鼻的吸痰孔插入,不用將人工鼻反覆拔出,既不會中斷供氧,又不增加污染的機會;(5)減少護理時數:套用人工鼻濕化後,痰量和吸痰次數減少,同時由於人工鼻直接接在氣切套管上,減少了濕化、滴液、更換紗布、更換導管等工作量,減輕了護理工作量。

使用人工鼻濕化時氣道相對封閉,但兩側通風口面積較大,增加呼吸阻力作用不明顯,易造成分泌物的附著,當人工鼻阻塞時,則會引起氣道內壓上升,導致肺的順應性降低和氣道阻力的上升。因此,在使用過程中應加強呼吸道治理和監測,監測呼吸節律、頻率、SPO2及心率,注重缺氧和窒息表現。出現異常時,應檢查人工鼻是否通暢,阻塞時應及時更換。而且,由於人工鼻不提供額外的熱和水氣,對於脫水、低溫或肺部疾患引起的分泌物瀦留者效果不佳,本組10例在適當補液後得以解決。

主要機制

人工鼻人工鼻

保護機制

正常上呼吸道對吸入氣體有加溫、加濕作用。人在正常呼吸時,吸入氣體吸收上呼吸道水分和熱量,溫度和濕度逐漸升高,在生理狀態下,主氣管中的溫度為35.3℃,相對濕度為90%,到達隆突後,溫度即可達到37℃,相對濕度為100%,這種氣道內環境使氣道黏膜的黏液纖毛運輸系統發揮最大作用,可以包裹、中和、清除外用污物,並將其運出氣道。建立人工氣道(氣管插管或氣管切開)後,由於呼吸道改路,喪失了正常呼吸道對吸入氣體溫度和濕度的調節功能,直接吸入未經加溫和濕化的氣體,可導致支氣管分泌物黏稠,痰液不易咳出加重呼吸道堵塞,造成肺部感染。氣管切開後呼吸道水分丟失增加可達800 ml/d以上,曾慶梅等報導氣管切開後氣管導管堵塞的發生率為14%~43%,

其堵塞原因主要是水分丟失過多,氣道濕化不夠,氣道黏膜乾燥,纖毛運動障礙,痰痂、痰栓形成所致。研究表明人工氣道建立後,病人吸入的氣體只能從呼吸道吸收水分,會導致呼吸道黏膜乾燥,分泌物黏稠,影響正常呼吸功能,導致防禦功能下降,細菌入侵。同時,人工氣道時患者吸入的乾燥冷空氣直接進入氣道下部、支氣管、肺內,引起氣道黏膜黏液纖毛運輸系統損傷,纖毛運動減弱或消失,使黏液阻塞支氣管,可導致肺炎、肺不張等併發症。此外,氣管導氣囊對氣管壁黏膜的壓迫,亦使纖毛運動障礙,使氣管對分泌物活動能力下降及喉反射遲鈍,同時黏液表面的分泌型LgA抗體不能發揮作用,呼吸道防禦功能降低,下呼吸道感染增加。

作用機制

人工鼻是模擬人體解剖製造的替代性裝置,具有加溫濕化的作用,通過收集和利用呼出氣中的熱量和水分,以溫化和濕化吸入氣體,從而維持了呼吸道黏膜纖毛系統正常生理功能,保持呼吸道內恆溫和濕度,印春明等研究證明,套用人工鼻可使氣道內溫度基本保持在29℃~32℃,絕對濕度保持29 mg/l~32mg/l的較高範圍,補償了麻醉環路中高氣體流量引起的機體熱和水的喪失。

此外,人工鼻對細菌有一定的過濾作用,在機械通氣中,能降低管路被細菌污染的危險,因其採用特殊的靜電纖維組成密集網,阻擋和吸附細菌集合體的靜電達到過濾目的,有效防止呼吸迴路中的細菌污染,而且能夠防止冷凝水在呼吸機管路內凝聚,減少細菌定植,明顯降低呼吸機相關性肺炎的發生率,而陳新春等統計120例無呼吸系統疾患的擇期腹部手術病人,全麻氣管插管術後呼吸道感染髮生率達15%,而套用人工鼻呼吸道感染髮生率僅為3.3%,顯著降低全麻氣管插管後的呼吸道感染率和氣管分泌物細菌培養的陽性率。歐美金等報導,人工鼻吸氧能增加患者舒適感,對吸入氣體中細菌有一定的過濾作用,能預防交叉感染,痰培養陽性率明顯低於對照組,胡曉林等報導人工鼻能改善痰的性狀和分泌的顏色,通過循環利用呼出氣體中的熱量和水分,有效減少痰痂形成和高氣道反應等併發症,預防交叉感染和呼吸設備污染,且人工鼻組痰培養陽性率低於對照組。

操作原則

人工鼻人工鼻

人工氣道建立後,將人工鼻連線在導管口,人工鼻放置時間不宜過長,在環境較好且肺部感染不嚴重的病人不宜超過2天,否則應在24小時進行交換,若內芯被痰液污染堵塞後隨時更換,更換時嚴格無菌操作原則,動作輕柔。人工鼻不能重複使用,因一旦經過清潔,消毒處理後,其內芯(氧化鋰)海綿將失去溫化、濕化和濾過作用,故使用後按一次性物品處理原則進行處理。

人工鼻有多種型號,適用於呼吸機或麻醉機進行機械通氣患者,氣管插管、氣管切開吸氧的患者,或需要預防呼吸系統感染的患者,不適用於呼吸道有大量泡沫分泌的或咳血、咯血的患者及咳嗽反射強烈的患者,因其氣道阻力可增加,對於小兒或嚴重肺功能不全等不能耐受通路阻力增加者禁用。秦英智等建議人工鼻作為脫機後拔管前吸氧以代替T管,或用於氣管切開或人工氣道長期帶管及機械通氣時防止人機互動感染時使用。在臨床套用的不同類型人工鼻中,以過濾器(PALL)最佳,其細菌/病毒過濾率超過99.99%,吸濕鹽、冷凝式人工鼻次之,從價格方面考慮,利用一次性注射器及呼吸機濕化罐專用過濾紙製作簡易人工鼻,臨床套用取得滿意效果。因此,在臨床工作,應根據患者病情及經濟情況進行多方面評估,選用適合的工人鼻,方能達到滿意臨床效果。

套用監測

人工鼻人工鼻

"長高"了,不僅呼吸順暢,而且顯得很洋氣,她臉上顯露出了開心的笑容." src="http://s2.zimgs.cn/ims?kt=url&at=ori&tv=0_0&sign=yx:_Z0Y5du7xExnWFbWOb0o2XF_B1c=&key=aHR0cDovL2EyLmF0dC5odWRvbmcuY29tLzg3LzEwLzAxMzAwMDAwMTY3Mjk5MTI4MzU5MTA3MTg2OTI0X3MuanBn&x.jpg">患病的鼻子被整個地切除,張女士臉上留下一個難看的大窟窿,醫生用一種全新的方法,為她巧妙地再造出一隻人工鼻。 使用人工鼻需注意呼吸道是否通暢。密切觀察氣道分泌物的性質、量,適時進行吸痰,如痰液黏稠,吸痰不暢,何義芬等認為可加用氣道霧化、氣道內注水等措施,防止痰液蓄積痰栓形成引起導管堵塞。當人工鼻阻塞時,則會引起氣道內壓上升,導致肺順應性降低和氣道抵抗的上升,應監測呼吸節律、頻率、血氧飽和度、心率,注意缺氧及窒息表現,出現異常時及時更換阻塞的人工鼻,必要時配合醫生進行血氣分析檢查,因此在臨床工作中,根據患者痰液量,黏稠度及全身情況進行評估。在使用人工鼻基礎上是否還需行氣道霧化,氣道持續濕化或定時濕化,有待進一步研究。

保持人工鼻與氣管導管或套管連線緊密,防止脫落或漏氣。氣管切開患者發生咳嗽時,氣道衝力高,較易使人工鼻從套管處脫落。在人工鼻套管之間加接一個迴路接管,就可使氣道延長,衝力緩減,使人工鼻不易脫落,人工鼻內芯邊不易被痰液污染堵塞,減少更換次數,也就降低醫療成本費用。人工鼻是利用患者呼出氣體,並不能額外提供熱量和水分,因此要隨時監測濕化效果,人工鼻內壁可見的水珠越多,證明濕氣產出量高,濕化效果好,如果患者本身液體入量不足,呼吸道就會處於失水狀態,即使人工鼻有再好的保溫功能,也不能保證濕化效果,要隨時觀察患者是否有液體入量不足的情況,及時補充液體入量,維持每日液體入量有2500~3000 ml,避免呼吸道處於失水狀態,以保證氣道濕化效果,使用人工鼻患者合併脫水、低溫或肺部疾患引起的分泌物瀦留效果不佳,10例在適當補液後,得以解決。

在人工氣道外端連線T型開口的封閉式吸痰管,T型的另一端接人工鼻,調節T型方向使人工鼻處於上方,一則痰液可以及時吸除,二則人工鼻位置高而不易被痰液黏附,既避免了開放式吸痰操作不慎時的污染,預防醫務人員被感染,也減少了病人外源性感染機會,從而降低肺部感染及延遲肺部感染髮生的時間。對於像SARS這樣經呼吸道傳播的疾病,在上呼吸機時裝上封閉式吸痰系統,細菌過濾器(PALL)可以避免病人呼出的氣體散播至周圍環境,亦不會把病毒傳染給ICU醫護人員和其他病人,具有良好的雙重保護作用。對於人工氣道患者採用人工鼻密閉式吸氧,艙外排氧方法進行高壓氧治療,既方便於氣道管理,又保證了最佳高壓氧治療效果。研究人工鼻在機械通氣中套用的性價比,結論是機械通氣時使用人工鼻, 在氣道管理方面每日所耗護理時數、費用及肺部感染髮生率均明顯降低,說明人工鼻具有良好的性價比,值得臨床推廣使用。重型顱腦損傷氣管切開患者中使用人工鼻,並定時進行聲門氣囊腔隙積液沖洗和吸引,加強口腔護理,防止肺部感染髮生率,方法簡便,經濟實用,節省醫療費用。具體使用時需要注意如下事項:①氣管切開早期,氣管黏膜尚未適應氣體條件的變化,應增加霧化吸入次數;②使用人工鼻濕化時氣道相對封閉,影響患者將痰液隨時咳出,應定期聽診,如有痰鳴音及時吸出;③由於人工鼻僅對空氣有一定的濾過作用,故保持病區環境和空氣的清潔也是十分重要的。

最新研究

人工鼻人工鼻

新人工鼻可同時檢測出多種分子

美國史丹福大學化學家表示,他們開發的利用螢光化合物和DNA(脫氧核糖核酸)製作“人工鼻”的新途徑,有望加速嗅覺感測器進入大規模生產和大範圍套用的時代。他們相信,如果新的方法能夠達到所預期的效果,那么新的“人工鼻”有朝一日可以用來探測從早期變質牛奶到高爆炸藥等各種物質。

通過將螢光化合物附著到DNA分子的短鏈上,研究人員成功地研發出微小的感測器分子。這些分子在檢測到某些物質時,其顏色會發生變化,人們利用螢光顯微鏡可以觀察到分子顏色的改變。史丹福大學化學教授埃里克·庫爾表示,顏色的變化使得新的感測器傳遞出的信息遠遠多於多數光學感測器傳遞的信息,因為光學感測器通常只是檢測某種特殊的分子。

庫爾說:“我們被強烈的顏色變化所吸引。令人感到驚訝的發現之一是用一個分子感測器,我們能知道4種不同有機物揮發物之間的區別。因為感測器對不同的揮發物顯示出了不同顏色。”

這種多用性分子感測器成功的關鍵在於DNA的結構。DNA是含有生命遺傳密碼的雙螺鏇體,也常常被稱為扭曲的架梯。兩條由糖和磷酸鹽分子組成的長長的平行鏈構成了架梯的扶手,鹼基分子對組成了梯級。鹼基共有4種,它們有規律的組合含藏了遺傳的數據。

螢光分子在DNA中能相互“交流”

為獲得分子感測器,研究人員研製出多種新的螢光化合物,並用螢光化合物取代DNA螺鏇形雙鏈中的鹼基對。螢光化合物共有7種,他們從中任意選擇4種附著在DNA主幹上構成感測器。應說明的是,他們只利用了DNA的單螺鏇體,這樣可以探測有機物的揮發物。

據悉,史丹福大學化學博士後研究員弗洛仁特·薩梅因藉助DNA合成技術,按照7選4的任意組合,獲得了2401種螢光化合物與DNA主幹合成的組合庫。隨後,研究小組對組合庫進行了篩選工作,看看哪些組合有可能用於4種不同物質(氣態)的檢測。

用於檢測試驗的4種物質分別是一種廣泛使用的殺水草劑、一種研究和工業用溶劑、一種用於防止食品發霉和生菌的抑制劑,以及一種廣泛用於皮鞋拋光和殺蟲劑等多種產品的添加劑。這些物質的結構和電子性質極不相同。

在篩選過程中,研究人員發現,螢光分子感測器在有4種測試物質存在的環境中顯示出了螢光反應。庫爾表示,這是他們首次嘗試將分子感測器用於揮發物的探測,結果表明它們的工作狀況良好。

螢光分子感測器探測表現突出的原因在於DNA螺鏇體上鹼基對相互接觸,它們之間以電脈衝的形式“交流”。當鹼基對被螢光化合物取代後,這些物質依然相互接觸,能夠相互“交流”,如此狀況為感測器正常工作提供了關鍵條件。

研究人員還發現,分子感測器另一個十分重要的工作條件是螢光化合物在DNA主幹上的排列順序。自然界中,動物的種類不同,其DNA的排序也就不同。對於螢光化合物而言,它們在DNA上的排序不同則發出的光的顏色也不相同。庫爾介紹說,他們觀察到了幾起實例:即使是使用相同的4種螢光化合物組合,如果它們的排列順序不同,對檢測物質的反應也就不相同。很明顯,這些螢光化合物之間能相互“交流”,不同的排列順序具有不同的表現。

最終目標將檢測出各種物質

庫爾表示,他們長遠目標之一是開發出成套的感測器,用於分析更加複雜的、範圍更廣泛的物質。由於感測器的反應如此多樣——即使是一個分子也能探測4種不同的物質,因此有可能利用10個或20個或100個感測器組成的感測器組,探測眾多不同揮發物分子。

組合成具有大量螢光分子感測器的設備能夠將探測儀的套用從純粹的有機分子探測擴展至實驗室外分子化合物探測。在研究人員看來,螢光分子與DNA合成感測器組構成的探測器在外界使用最為有效。他們希望自己開發的感測器最終能與其他部件(包括廉價的螢光顯微鏡)共同組成攜帶型“人工鼻”探測設備。不過,研究人員目前還需要確定螢光分子感測器的探測極限——物質被探測到的最小量。

另一個長遠目標是將這些感測器“列印”到塑膠上,如果“列印”出的點能夠清晰可見,那么人們可以觀察到顏色變化。具體說來就是,人們可以在近紫外光下發現它們對所接觸的物質的反應(顏色變化),並通過與標準反應對比了解被檢測環境中存在的物質。

此外,庫爾他們還希望通過更多的研究,能夠將螢光分子和DNA合成的感測器用於探測液體中物質。庫爾認為,對自己而言,最有趣的可能是讓感測器能夠“嗅出”生物學上的不同,也就是顯示出那些與疾病相關的不同細胞之間的差異,或者環境中不同有害物的差異,而這些將可能是他們近期研究的重點。庫爾表示:“我們要檢測出每種物質,這是我們的最終目標。”

評價

《氣味的秘密》作者屠霖認為,這項研究是一個嶄新的里程碑。“他們克服巨大的困難,可生產毫克以上的純嗅覺感應體,激發許多可能的套用。感應體可用來製造新奇的感應器。”

科學家仍不了解嗅覺感應體如何作用,或人腦如何詮釋氣味。因參與這項研究而拿到博士學位的庫柯認為,最令人興奮的,是從分子的層次來了解嗅覺。他指出:“沒有人確實知道那些感應體如何認出特有的氣味分子。幾十年來,有好幾個不同的理論仍不斷在爭辯中。”

專司嗅覺的感應部位是一種蛋白質,很不容易在實驗室里分離出來。不久之前,仍無人可製造出足夠進行實驗的分量,因為一碰到水,蛋白質就失去它們的結構。 這個研究團隊花了好幾年,試著利用小麥胚芽及清潔劑來分離、淨化感應蛋白質,終於能產生足夠的分量,供研究及工業之用。

人工鼻

一次性使用吸濕冷凝加濕器。臨床用於重症及麻醉病人機械呼吸或者氣管切開患者自主呼吸的氣體濕化、暖化。其原理是通過人工鼻內聚氨酯(海綿)的材料,吸收患者呼出的水分和熱量,在吸入的氣體通過人工鼻時,把水份和熱量帶回到氣道中。能改善肺功能,降低肺部感染髮生率。

複合式人工鼻有過濾功能,過濾孔徑為0.2UM,能有效的過濾細菌和病毒,能有效的控制交叉感染髮生。

小貼士

人工鼻人工鼻

人呼吸的相關參數

正常成人每天要吸入10000-12000L空氣,鼻腔及口、咽部黏膜表面積很大,血液循環很旺盛,能使吸入空氣加溫、加濕、或促使超過體溫的吸入氣體散熱。因而在一般情況下,由於呼吸道的調節作用,無論吸入氣體的成分、性質如何,當達到肺泡時,都能被轉為接近體溫(37℃),相對濕度為百分之百(100%)的肺泡氣。在普通環境中,成年男性靜息時,每天從呼出氣中消耗250ml水分及1466.5J(350cal)熱量。吸入氣愈乾、愈冷,則丟失水分及熱量愈多。長期吸入乾燥、寒冷的氣體可致呼吸道脫水、纖毛功能減退,甚至患氣管炎、支氣管炎。如吸入與體溫溫度相似含飽和水蒸氣的氣體,就可避免水分與熱量的丟失。

HME所套用的基本物理原理

患者呼氣時,相當於體溫和飽和濕度的氣體進入HME的內側面凝結,同時釋放以蒸汽狀態保存的熱量;吸氣時,外部乾燥的氣體進入HME,在HME內得到濕化和溫熱,然後進入肺內,如此往復循環,不斷利用呼氣中的熱度和濕度來溫熱和濕化吸入的氣體。HME兩測間的溫度梯度是HME的效率或輸出功率的指數,HME內氣體的溫度越高,它能提供的濕度水平也越高。 人工鼻是基於駱駝的鼻子而製造的,駱駝的鼻子是最優秀鼻子,駱駝的鼻子象渦輪機。

人工鼻的物理影響因素

①吸入氣體的溫度和濕度水平;②吸入和呼出氣體的流速;③HME內表面的大小將限制它的熱濕交換能力;④HME內部材料的熱傳導性良好而外罩的熱傳導性很差,以便儲熱,減少熱量的丟失。

優秀的人工鼻具有的特點

①水分丟失:不管潮氣量多少,水分丟失最少;②吸水性材質:吸水纖維、吸水鹽(CaCl2、MgCl2)、LiCl棉(有毒,不允許使用,尤其在小兒、低潮氣量時);③熱交換:儘可能高;④死腔:儘可能低;⑤氣流阻力:儘可能低。

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