呼吸机的基本工作原理

呼吸机的气路工作原理及压力测量

一、呼吸机的气路工作原理

呼吸机气路系统是指用于提供气体，如氧气、空气，以支持受护者治疗的系统。它包括空气供应管路、呼吸机气管插管、非侵入式呼吸机、鼻式非侵入式呼吸机和气道热湿度控制系统。

1.空气供应管路

呼吸机气路系统的空气供应管路是用于向受护者提供气体的主要组成部分之一、它以吸气和呼气管路为主，使气体流动更加稳定，并且可以调节气体流速和压力。

吸气管路是从呼吸机的气体入口处进入的，它会将外界空气传送到患者的口鼻处，以保证患者接收到足够的气体。吸气管路由吸气过滤器，面罩或机腔，可调整的气体流量阀，控制阀和气管插管组成。

呼气管路从受护者的口鼻处进入，并通过呼气过滤器，气管插管和排气阀等组成。这种管路的目的是将受护者呼出的空气排出外界，以保证周围空气的清新。

2.呼吸机气管插管

呼吸机气管插管是由临床医师使用，用于帮助受护者呼吸的手术工具。气管插管会通过患者的口鼻进入患者的气管，将气体注入患者的气管，并阻止呼出的气体流向周围空气。

气管插管一端连接到吸气管路或呼气管路，另一端则连接到呼吸机。

麻醉呼吸机的基本原理

呼吸机或称通气机，是实施机械通气的工具，用以辅助和控制病人的呼吸，改善病人的氧合与通气，减少呼吸肌作功，支持循环功能等及作为呼衰的治疗等。

人体自主呼吸的吸气期，膈肌收缩，胸廓扩张，胸内负压增大，使气道口与肺泡之间产生压力差，气体进入肺泡内。机械呼吸时，则多利用正压使成压力差，将麻醉气流压入肺泡，停止正压时借胸、肺组织弹性回缩，产生与大气压的压差，将肺泡气排向体外。

因而呼吸机必须具备四个基本功能，即向肺充气、吸气向呼气转换，排出肺泡气以及呼气向吸气转换，依次循环往复。因此必须有：⑴能提供输送气体的动力，代替人体呼吸肌的工作；⑵能产生一定的呼吸节律，包括呼吸频率和吸呼比，以代替人体呼吸中枢神经支配呼吸节律的功能；⑶能提供合适的潮气量（VT）或分钟通气量（MV），以满足呼吸代谢的需要；⑷供给的气体最好经过加温和湿化，代替人体鼻腔功能，并能供给高于大气中所含的O2量，以提高吸入O2浓度，改善氧合。

动力源：可用压缩气体作动力（气动）或电机作为动力（电动）呼吸频率及吸呼比亦可利用气动气控、电动电控、气动电控等类型，呼与吸气时相的切换，常于吸气时于呼吸环路内达到预定压力后切换为呼气（定压型）或吸气时达到预定容量后切换为呼气（定容型），不过现代呼吸机都兼有以上两种形式。

治疗用的呼吸机，常用于病情较复杂较重的病人，要求功能较齐全，可进行各种呼吸模式，以适应病情变化的需要。而麻醉呼吸机主要用于麻醉手术中的病人，病人大多无重大心肺异常，要求的呼吸机，只要可变通气量、呼吸频率及吸呼比者，能行IPPV，基本上就可使用。

呼吸机的基本原理：绝大多数较常用的系由气囊（或折叠风箱）内外双环气路进行工作，内环气路、气流与病人气道相通，外环气路、气流主用以挤压呼吸囊或风箱，将气囊（或风箱内的新鲜气体压向病人肺泡内，以便进行气体交换，有称驱动气。因其与病人气道不通，可用压缩氧或压缩空气。

呼吸机的一般结构及工作原理

随着医学电子技术的发展，呼吸机的种类和形式越来越多，但它们一般的主要结构和原理基本相似，或者说，它们必须具备基本结构，现分述如下：

一、机械呼吸机的动力

机械呼吸机的动力来源于电力、压缩气体，或二者的结合。压缩气体由中心供气管道系统提供或由呼吸机可配备的专用空气压缩机产生。

1. 气动机械呼吸机

气动机械呼吸机的通气以压缩气体为动力来源，其所有控制系统也都是靠压缩气体来启动。由高压压缩气体所产生的压力，通过机械呼吸机内部的减压阀、高阻力活瓣，或通过射流原理等方式而得到调节，从而提供适当的通气驱动压及操纵各控制机制的驱动压。

2．电动机械呼吸机

单靠电力来驱动并控制通气的呼吸机，称为电动机械呼吸机。电动机械呼吸机也需要应用压缩氧气，但只是为了调节吸入气的氧浓度，而不是作为动力来源。电可通过带动活塞往复运动的方式来产生机械通气，或通过电泵产生压缩气体，压缩气体再推动风箱运动而产生通气。

3．电-气动机械呼吸机

电-气动机械呼吸机，只有在压缩气体及电力二者同时提供动力的情况下才能正常工作与运转。通常情况是，压缩空气及压缩氧气按不同比例混合后，既提供了适当氧浓度的吸入气体，也供给了产生机械通气的动力。但通气的控制、调节，及各种监测、警报系统的动力则来自电力，所以这类呼吸机又称为气动-电控制呼吸机。比较复杂的多功能定容呼吸机大多都采用这种动力提供方式。

二、供气装置 贮气囊或气缸供气装置：这种供气装置常用折叠贮气囊或气缸来输送气体，其外部装有驱动装置。供给病人的潮气量(VT)取决于贮气囊或气缸直径(D)和行程距离(L)

VT=πD2/4·L

驱动装置可以直线运动或旋转－直线运动。由于气缸的顺应性小，故VT较为精确，因此，以气缸作为贮气装置的呼吸机适合于小儿科使用。

三、呼吸机的调控系统

80年代以前，呼吸机的调控方式有两种形式：一种是直流电机驱动的呼吸机，通过电压的变化，使其转速发生改变，来控制VT、E:I等参数。另一种是在用压缩气体的动力的呼吸机，通过针形阀作为可变气阻，来控制吸气和呼气过程及其转换，现代呼吸机大多数采用各种传感器，来“感知”呼吸力学等情况的变化，并经过微电脑分析处理后，发出指令来自动调节VT、Paw、E:I等参数。同时，还装备各种监测和报警系统以各种形式显示其数值，显示呼吸机当前状态和调整参数情况。

呼吸机的基本原理及维修保养　

孥　

（丽水市人民医院　设备科，浙江丽水３２３０００）　

［中图分类号］Ｒ１９７．３９　［文献标识码］Ｃ　［文章编号］１００２—２３７６（２０１５）０３—０１０４—０２　

［摘要］呼吸机是一种能代替、控制或改变人的正常生理呼吸，增加肺通气量，改善呼吸功能，减轻　呼吸功消耗，节约心脏储备能力的装置。笔者根据自身工作经验，首先阐述了呼吸机的基本组成、基本原理，　其次提出了呼吸机的维修保养策略。　［关键词］呼吸机；基本原理；维修保养　

在大型医院中，呼吸机是必不可少的一种抢救　

设备，其能够替代和改善外呼吸，降低呼吸做功，　主要适应于呼吸功能不全、呼吸衰竭、呼吸肌肉和　神经等不可逆损害的替代治疗、危重病人的呼吸支　持、术中及术后病人等。当前，随着电子与科技水　平的迅猛发展，使得呼吸机性能也日益得到完善，　

它的适用范围进一步拓宽。要想使呼吸机运行安全　有效，就需要维护人员定期加强呼吸机的维修保　

养，发现解决呼吸机一些隐患问题，防止损坏，保　证呼吸机通畅无阻的高效运转。　１　呼吸机的基本原理、通气控制方式　１．１基本原理　所有呼吸机的工作原理都在于气体的压力差，　

通常情况下，呼吸机按机械通气原理可以分为以下　两种：（１）正压呼吸机，首先，气体压力会在气　

道正压呼吸机的作用下不断升高，利用管道连接患　者的呼吸道插管，气体会通过气道、支气管直接进　人到肺泡中，该过程我们称之为吸气期；呼气过程　

中，呼吸机管道和大气间是相通的，肺泡若高于大　

收稿日期：２０１４—１０—２６　气压力，那么存于肺泡中的气体就会自行排除，一　

直到和大气压保持相等水平。（２）负压呼吸机，　胸廓负压是把患者的胸部或整个身体置于密闭的容　

器中，呼吸道和大气保持相通。如果容器内的压力　没有大气压高，那么就会使得胸部牵引扩张；如果　肺泡内的压力未达到的大气压的值，那么空气就会　

跑到肺泡中，该过程我们称之为吸气期；如果容器　压力处于正压状态，那么胸廓在不断的压迫下就会