多功能个人呼吸道防护治疗系统样机制作及初步应用

一、成果基本信息

二、成果简介

    刚刚过去的第一波新冠疫情，让全国人民深刻地认识了什么是烈性呼吸道传染病。也明白了口罩的防护效果——医院里大部分医生护士感染，整科室团灭的现象比比皆是，这些医务人员可都是按照国家发布的指南带好N95口罩的。虽然有部分医务人员有可能是在院外感染的，但毫无疑问的是：大部分、甚至绝大部分是在医院里感染的，连具有病毒防护专业知识、掌握病毒防护专业技能的医务人员，都发生了大面积感染，数以亿计普通民众即使带了口罩仍然被感染，就很正常了。据此引申出来的事实是：防护能力最高的口罩仍然防不住新冠。口罩防不住新冠病毒的原因有二：其一是口罩本身的结构决定了不能阻挡病毒滤过——口罩的纤维孔洞大于病毒直径，无法拦住处于游离状态的病毒，只能阻挡附着在尘埃上的病毒，这是有多项试验报告证实的；其二是N95口罩戴着不舒服，尤其是长期佩戴者，会出现明显呼吸困难，使用者会有意无意的顶开口罩呼吸，使自身处于危险中。因此，国人，尤其是身处抗疫一线的医务人员，迫切需要一种防护能力高于N95口罩，使用时不会造成呼吸困难的个人呼吸道防护装备。

    我国有近1亿慢阻肺患者，有2000多万支气管扩张患者，还有相同数量的哮喘患者，这些病人的晚期阶段，多数都会出现不同程度的呼吸功能不全，甚至严重呼吸衰竭，不但缩短寿命，而且在相当长的一段时间内，生活质量低下。解决这个问题最有前途的方案、也是当前唯一可以规模化实施的方案，就是肺干细胞移植。虽然肺干细胞移植在医疗领域里进行比较长的时间了，也有很多成功的报道。但至今没有产品上市——只听楼梯响，不见人下来。原因何在？我们认为主要原因是在当前的技术条件下，移植的干细胞无法在病变的肺内有效存活增殖——没有技术能有效清除肺组织的感染，更没有技术能长时间保证病变的肺组织不会再感染，也就无法保障肺干细胞移植的成功。

    “多功能个人呼吸道防护治疗系统”（简称此装置）能圆满地解决上述两个问题。此装置是一种主动供气、并能将使用者呼吸道与环境空气隔离的机器。主动供气就意味着使用者不需要费力呼吸，就能获得人体所需要的空气。这就保证了使用的舒适性。

    此装置由气源、带缓冲气囊的气路、框架吸附过滤器、快装上氧接口、具过滤功能的鼻罩或口鼻罩、负离子发生器等辅件构成。此装置的气源多采用气泵，用气泵做气源的优势是与外界的压差大，在设计过滤器时，可以使用任何滤材，这就保证了过滤器的高过滤性能；此装置标配过滤器的过滤功能由吸附模块和过滤模块构成，病毒须先通过长度达80mm的吸附模块，才能到达过滤模块，过滤模块内仅N95口罩的滤材就有3层，相当于同时戴了3个N95口罩，几乎没有什么病毒强大到能躲避这两种模块的捕捉。我们做试验证实此装置的过滤能力达分子水平，过滤病毒应该没有问题。

    市场上，有类似此装置的产品销售，代表产品是3M公司的丘比特系列主动供气呼吸器。在历时3年的新冠流行期间，新闻媒体上多次出现医护人员使用此产品的画面。我们的装置曾经在科创大赛中被当成3M公司的山寨版，实际上两者完全不同，3M公司的产品是大流量机器，供气量是人体正常需要量的20多倍，所以需要笨重的减压头盔，对病毒的防护能力弱，所以使用者需要再戴一个N95口罩，才有可能防住病毒入侵，头盔是全包式的，戴上后不能吃东西、不能喝水，因此，不能长时间使用，通常也就戴4~6小时，无法持续性将呼吸道与环境空气隔绝。由于是大流量供气，所以不能附加负离子发生器和给氧装置，因此，此产品只能提供清洁空气，不能提供清新空气。我们的装置是小流量供气，供气量只有人体正常需要量的3~4倍，所以能附加负离子发生器和给氧装置，因此，能提供有安神作用的清新富氧空气，缓解使用者的疲劳,医务人员使用时，能增加工作的持续性；我们的装置有高效过滤器，能有效过滤病毒和其他有害气体，而且过滤器能依据使用任务的不同，随时更换或增加任务单元，保障使用者的安全；我们的装置标配鼻罩，也可选配口鼻罩，使用鼻罩时，嘴巴在罩外，所以不影响吃东西和喝水，也基本不影响工作和生活，因此，使用者可以长时间佩戴，不会产生不舒服的感觉。

    本产品初级验证机于2014年开发完成，做了关键部件的性能测试和整机的PM2.5防护能力和毒气防护能力人体实验，以正品N95口罩为对照，本产品在PM2.5和有毒气体的防护能力方面，全面超过N95口罩。

三、成果转化预期：

【社会效益】

1.为社会，尤其是为医务人员提供对病毒防护切实有效的设备，助力疫情防控。

    流行历时3年的新冠病毒肯定不会是第一次冲击人类社会，未来人类必将经历多次冲击，依据对气候变化的研究结果显示，未来人类社会除了可能会再次出现新冠流行外，还可能会有其他病毒的流行。在本轮新冠的流行过程中，数以亿计遭受感染的国人已经深刻的认识到口罩防护的局限性，这次虽然活下来了，下次是否这么幸运就难说了，能不感染最好。因此，是时候为后续将到来的病毒冲击做好准备了。

2.为未来可能发生的生化战争做好准备

3.为肺干细胞移植治疗提供基础保障

    干细胞移植治疗作为当前医疗行业的前沿技术，广受重视，北京、上海等发达地区的政府直接发文，将干细胞移植作为医疗领域最重要的科研攻关项目。当前，大脏器的干细胞治疗多见于科研报导，鲜见于真实的市场产品，其主要原因在于大脏器病变的病因难以消除，干细胞在病变的脏器中，难以存活，导致移植治疗失败。本团队开发的“具热链技术的软式支气管镜多功能麻醉系统”，能够让病人愉快接受支气管镜多次重复治疗，清除病变肺部的感染；本团队开发的“多功能个人呼吸道防护治疗系统”，能将前述处理干净的肺与环境空气隔绝，避免肺再次感染。这样的治疗，能为干细胞肺移植治疗，提供优良的细胞生长环境，最大限度保证移植的干细胞能存活。肺干细胞移植治疗，是数以亿计慢性肺疾病患者唯一的希望。

4.其他需要口罩防护的场合

    例如高层建筑火灾发生时的自救逃生、陕西榆林地区飞絮造成呼吸道过敏的防护等其他需要呼吸道防护的场合，都可以使用我们发明的这套装置。

5.扩大内需、拉动消费、促进就业

    仅仅通过每年几十亿只口罩的消费量，就能判断出个人呼吸道保护的市场是一个海量市场，这个市场内的高端产品，目前几乎被进口品牌垄断，国人消费是拉动他国的内需，促进的是他国的就业，还不能有效解决肺干细胞治疗的保障问题。如果我们的装置能生产，情况就完全不同了，肺干细胞移植治疗一旦成功地走出实验室，将会创造巨大的新的消费热点。

【经济效益】

如前所述，个人呼吸道保护产品市场是一个海量市场，这个市场里的口罩只能满足一般的需求，遇到新冠流行这样的特殊时期，口罩就不能满足人们的消费需求，但目前又没有防护能力更强的、能替代口罩的产品，这是巨大的市场空白点；在肺干细胞移植的医疗消费需求方面，市场更是一片空白，我们开发的装置正好能填补这些空白，因此，经济效益未来可期。

特别声明

1.本公告仅对成果进行推介，接受意向方咨询与洽谈，以上介绍中的内容仅供参考。

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