呼吸机原理和结构
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呼吸机的结构及原理呼吸机,也称为人工呼吸机或呼吸辅助器,是一种医疗设备,用于提供机械通气,帮助患者的呼吸。
它主要由控制系统、气体供应系统、呼吸回路和监测系统组成。
以下是对呼吸机结构及其工作原理的详细说明。
一、结构1.控制系统:呼吸机的控制系统通常由计算机和软件组成,并具有设计用于监测和控制各种呼吸参数的接口。
通过这个系统,医生可以调整潮气量、呼吸频率、吸气时间、氧供应等参数,以满足患者的不同需求。
2.气体供应系统:该系统主要由氧气和压缩空气供应的装置组成。
医生可根据患者的需要调整氧气浓度和压力。
3.呼吸回路:呼吸机的呼吸回路负责传递气体,包括气体传输管、呼气阀和患者接口。
气体传输管将气体传输到患者的肺部,而呼气阀允许患者进行呼气。
患者接口可以是面罩、呼吸管或气管插管,用于将气体传输到患者的呼吸道。
4.监测系统:该系统用于监测各种生理参数,如患者的呼吸频率、潮气量、氧饱和度等。
监测系统还可以通过报警器提示出现异常情况,如气道阻塞或气压过高。
二、原理1.通气模式:呼吸机可以拥有多种不同的通气模式,如控制通气、辅助通气、压力支持通气等。
在控制通气模式下,呼吸机完全控制患者的呼吸,包括潮气量和呼吸频率。
而在辅助通气模式下,呼吸机仅为患者提供辅助通气,患者仍然有自主呼吸。
压力支持通气模式则根据患者的吸气努力给予相应的支持。
2.呼气阀:呼吸机的呼气阀用于控制患者的呼气过程。
当患者开始呼气时,呼气阀打开,允许气体从肺部排出。
然后,呼气阀关闭,以便再次进行吸气。
呼气阀的开闭速度和压力可以根据患者的需要进行调整。
3.压力传感器:压力传感器用于监测气道压力。
它可以检测患者的吸气努力和呼气阻力,并根据需求调整呼吸机的工作模式。
4.安全控制:为了确保患者的安全,呼吸机通常具有一些安全控制功能。
例如,如果气压过高,呼吸机会自动降低潮气量或切断气流。
呼吸机还可以监测氧饱和度,并根据需要调整氧气浓度。
5.供氧系统:呼吸机通过气体供应系统提供氧气。
呼吸机得一般结构及工作原理随着医学电子技术得发展,呼吸机得种类与形式越来越多,但它们一般得主要结构与原理基本相似,或者说,它们必须具备基本结构,现分述如下:一、机械呼吸机得动力机械呼吸机得动力来源于电力、压缩气体,或二者得结合。
压缩气体由中心供气管道系统提供或由呼吸机可配备得专用空气压缩机产生。
1、气动机械呼吸机气动机械呼吸机得通气以压缩气体为动力来源,其所有控制系统也都就是靠压缩气体来启动。
由高压压缩气体所产生得压力,通过机械呼吸机内部得减压阀、高阻力活瓣,或通过射流原理等方式而得到调节,从而提供适当得通气驱动压及操纵各控制机制得驱动压。
2.电动机械呼吸机单靠电力来驱动并控制通气得呼吸机,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,但只就是为了调节吸入气得氧浓度,而不就是作为动力来源。
电可通过带动活塞往复运动得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得情况下才能正常工作与运转。
通常情况就是,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得吸入气体,也供给了产生机械通气得动力。
但通气得控制、调节,及各种监测、警报系统得动力则来自电力,所以这类呼吸机又称为气动-电控制呼吸机。
比较复杂得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。
供给病人得潮气量(VT)取决于贮气囊或气缸直径(D)与行程距离(L)VT=πD2/4·L驱动装置可以直线运动或旋转-直线运动。
由于气缸得顺应性小,故VT较为精确,因此,以气缸作为贮气装置得呼吸机适合于小儿科使用。
三、呼吸机得调控系统80年代以前,呼吸机得调控方式有两种形式:一种就是直流电机驱动得呼吸机,通过电压得变化,使其转速发生改变,来控制VT、E:I等参数。
电动呼吸机的工作原理和基本组成电动呼吸机是一种医疗设备,用于辅助或代替患者呼吸功能的技术。
在医疗领域中,它被广泛应用于重症监护、麻醉和康复护理中。
本文将介绍电动呼吸机的工作原理和基本组成。
一、工作原理电动呼吸机的工作原理主要基于机械通气的概念。
它通过机械装置提供气流,进而推动患者的肺部进行呼吸。
以下是电动呼吸机的工作原理概述:1. 气流生成:电动呼吸机内部配备了高效的气流发生器。
该发生器通常由电动马达、压缩机和风扇等组成。
电动马达驱动压缩机将大气中的空气压缩,并通过风扇将压缩空气送入导气管路。
2. 气流调节:为了满足患者的不同需求,电动呼吸机通常配备了各种调节和控制装置。
这些装置包括流量控制阀、压力传感器和湿化器等。
流量控制阀能够调节送入患者的气流量,压力传感器可感知患者呼吸道内的压力情况,湿化器则可增加气流的湿度以避免呼吸道过干。
3. 呼吸循环:电动呼吸机通过传送气流模拟患者正常的呼吸循环。
呼气阀和吸气阀的开闭控制着气体流动的方向。
当气体流向患者时,吸气阀打开,气体进入患者的呼吸道,推动患者的肺部膨胀。
当气体流向电动呼吸机时,吸气阀关闭,呼气阀打开,排出患者呼出的废气。
二、基本组成电动呼吸机通常由多个部件组成,每个部件都扮演着重要的角色。
以下是电动呼吸机的基本组成构件:1. 控制面板:电动呼吸机的控制面板是操作者与呼吸机进行互动的界面。
它通常包括控制按钮、显示屏和报警指示灯等。
操作者可以通过控制面板设置呼吸机的工作模式、呼吸参数和报警限制等。
2. 气流发生器:气流发生器是电动呼吸机的核心部分,负责产生高效的气流。
它通常由压缩机、风扇和气流管路等组成。
压缩机将空气压缩送入风扇,风扇进一步将压缩空气送入患者的呼吸道。
3. 电子传感器:电动呼吸机内置有多种传感器,用于检测和监控患者的呼吸状态和呼吸参数。
常见的传感器包括压力传感器、流量传感器和氧气浓度传感器等。
这些传感器能够实时监测患者的呼吸频率、气道压力和氧气浓度等。
无创呼吸机工作原理无创呼吸机通常由气源、控制面板和接口三个主要部分组成。
气源提供了用于呼吸的气体,通常是氧气和空气的混合物。
控制面板用于调节气体流量和压力,以满足不同患者的需要。
接口是设备与患者之间的连接部分,一般是面罩或鼻罩,用于将气体传递到患者的呼吸道。
正压通气是通过给予正压使空气进入患者肺部的过程。
通常,在正常呼吸中,肺部吸气时胸部扩展,此时胸膜腔内压力减低,从而使空气进入肺部。
而在正压通气中,无创呼吸机通过给予正压使空气进入肺部。
正压通气有助于打开患者的气道,增加气体交换,并减轻呼吸肌肉的工作负荷。
连续气道正压是通过持续给予一定的正压使气道保持开放。
正常情况下,在呼气过程中,气道内的压力会降低,这有助于保持气道的开放性。
然而,对于呼吸系统疾病的患者来说,气道的弹性变差和阻力增加可能导致气道塌陷,使气道闭合。
在连续气道正压下,无创呼吸机通过给予一定的正压来维持气道的开放,防止气道塌陷,保持正常呼吸。
当患者使用无创呼吸机时,医生或护士会根据患者的病情和需求调整呼吸机的参数。
参数包括呼气末正压(PEEP)、潮气量(tidal volume)、吸气流速(inspiratory flow rate)等。
通过调整这些参数,可以使呼吸机提供合适的压力和气流,以满足患者的需求。
虽然无创呼吸机能够帮助患者维持正常的呼吸功能,但使用时仍需要注意患者的适应性和控制参数的调整。
不同患者的病情和需要可能有所不同,因此,医生和技术人员在使用无创呼吸机时需要进行个体化的设置和监控。
对于一些严重呼吸系统疾病的患者,可能需要使用有创呼吸机进行机械通气。
总之,无创呼吸机通过提供压力来支持和辅助患者的呼吸,采用正压通气和连续气道正压的原理。
它可以用于不同类型的疾病患者,帮助他们维持正常的呼吸功能,减轻呼吸负担,改善氧合和通气效果。
但是,在使用无创呼吸机时,仍需密切监测患者的病情和呼吸参数,以确保安全和有效的治疗。
呼吸机基本知识分析呼吸机是一种医疗器械,用于辅助或代替患者进行呼吸。
在医疗救治、手术、康复护理等领域广泛应用。
下面将对呼吸机的基本知识进行分析。
呼吸机的基本构成:呼吸机主要由气源系统、通气系统、曲线系统、监测系统和控制系统五大部分构成。
其中气源系统提供空气或氧气源,通气系统将气源送达到患者呼吸系统,曲线系统显示呼吸机工作状态,监测系统监测患者生理参数,控制系统根据监测结果调整通气参数。
呼吸机的工作原理:呼吸机通过负压和正压两种工作方式实现对患者呼吸的辅助或代替。
负压呼吸机通过在患者胸部或胸腔施加负压,使得患者胸腔膨胀,达到吸气的目的。
正压呼吸机则通过压力调整和气体输送,控制患者的呼吸频率和潮气量,实现通气的目的。
呼吸机的分类:根据使用场景和功能,呼吸机可以分为传统型呼吸机和新型呼吸机。
传统型呼吸机包括压力型呼吸机、体积型呼吸机和时间型呼吸机,它们主要通过调整气压、气体潮气量和通气时间实现呼吸支持。
新型呼吸机采用了更先进的技术,如双水平呼吸机、自适应压力调控呼吸机和智能呼吸机,具有更多的功能和更高的适用性。
呼吸机的应用:呼吸机广泛应用于各个医疗环节。
在急诊救护中,呼吸机可以提供呼吸支持,维持患者的生命体征。
在重症监护和手术中,呼吸机可以代替患者进行呼吸,保持术中稳定的氧气供应。
在康复护理中,呼吸机可以帮助患者进行呼吸训练,促进康复。
呼吸机的注意事项:呼吸机的使用需要专业的医护人员进行操作和监护,不能盲目使用。
使用呼吸机时需注意患者的呼吸情况、气道的通畅程度、支气管分泌物的清除等。
同时,还要注意呼吸机本身的安全性和维护保养,包括每日的清洁消毒、故障随时报修等。
呼吸机的发展趋势:随着科技的不断进步,呼吸机的发展也日新月异。
未来呼吸机将更加智能化、便携化和个性化。
例如,智能呼吸机将能够根据患者的呼吸特点和需求,自动调整通气参数,提供更舒适和高效的呼吸支持。
另外,便携式呼吸机的出现将使得患者能够更加方便地进行家庭康复护理。
呼吸机的基本工作原理呼吸机是一种医疗设备,用于辅助或代替患者的呼吸功能。
它通过提供氧气和调节气流来维持患者的正常呼吸。
以下是呼吸机的基本工作原理的详细解释。
1. 呼吸机的组成部分呼吸机主要由以下几个部分组成:- 控制系统:负责监测和调节呼吸机的参数,如气流压力、呼气时间和呼吸频率等。
- 气流发生器:产生气流并将其输送到患者的呼吸道。
- 气流传输管路:将气流从气流发生器传输到患者的呼吸道。
- 气流接口:连接气流传输管路和患者的呼吸道,通常是面罩、鼻罩或气管插管等。
2. 工作原理呼吸机的工作原理基于机械通气的概念,通过以下几个步骤实现:- 气流生成:呼吸机的气流发生器产生气流,并将其输送到患者的呼吸道。
气流可以是纯氧气或空气,取决于患者的需要。
- 气流输送:气流通过气流传输管路从气流发生器传输到患者的呼吸道。
传输过程中可能需要使用一些附件,如加湿器或过滤器,以提高患者的舒适度和安全性。
- 压力调节:呼吸机的控制系统监测和调节气流的压力。
根据患者的需要,可以调整压力来确保适当的通气。
- 呼吸模式:呼吸机可以根据患者的状况和需要选择不同的呼吸模式。
常见的呼吸模式包括控制通气模式、辅助通气模式和自主通气模式等。
- 呼吸参数调节:呼吸机的控制系统允许调节呼吸参数,如呼吸频率、吸气时间、呼气时间和吸气流量等。
这些参数的调节可以根据患者的需要进行个性化设置。
- 报警系统:呼吸机通常配备报警系统,用于监测患者的呼吸状态和设备的工作状态。
当出现异常情况时,报警系统会发出警报,以便及时采取措施。
3. 应用场景呼吸机广泛应用于以下几个领域:- 重症监护室:呼吸机是重症监护室中必备的设备,用于处理呼吸衰竭、急性呼吸窘迫综合征(ARDS)等危重病患者。
- 手术室:在某些手术过程中,患者需要全身麻醉,因此需要呼吸机辅助呼吸。
- 康复中心:一些慢性呼吸疾病患者需要长期使用呼吸机进行家庭康复。
4. 注意事项在使用呼吸机时,需要注意以下几点:- 专业操作:呼吸机的操作需要专业训练,只有经过培训的医务人员才能正确操作。
便携式呼吸机的工作原理便携式呼吸机通常由呼吸氧气机、压缩器、传感器、电子控制系统和外壳等部分组成。
它的工作原理基本上是通过气体动力机械原理,将氧气或空气吸入机器中,然后经过压缩加工,最终通到患者的呼吸道,帮助患者呼吸。
便携式呼吸机的工作原理可以分为以下几个步骤:第一步:气源供应。
便携式呼吸机的气源一般为氧气罐或气瓶,也有些型号可以通过外接氧气管路接入气源。
氧气罐内部的压力会推动氧气通过管道进入机器中。
第二步:气体过滤。
氧气罐里的氧气会通过过滤器进行净化和除杂处理,去除可能会对患者呼吸产生不良影响的微粒和异味。
第三步:气体压缩。
氧气或空气通过一台压缩机进行压缩加工,将气体压缩成高压气体,以便将氧气输送到患者的呼吸道。
第四步:气体输送管道。
压缩后的氧气通过管道输送到患者的呼吸道,这个过程中需要确保氧气的流速和浓度符合患者的需要。
第五步:气体释放和监测。
气体进入患者的呼吸道后,呼吸机会根据患者的呼吸信号和氧气饱和度等指标进行监测,确保患者呼吸顺畅,氧气浓度正常。
第六步:机器控制。
便携式呼吸机内部有一个复杂的电子控制系统,可以根据患者的呼吸频率和氧氧饱和度等数据,调节氧气流速和浓度,确保患者呼吸正常。
便携式呼吸机在工作过程中,需要注意以下几个关键技术和设备参数:1. 气源压力。
氧气罐内部的氧气压力需要符合设备要求,如果气源压力过低会影响氧气输送效果。
2. 气源过滤。
过滤器的质量和工作效率对氧气的纯度和清洁度有很大影响,可以确保氧氧气的安全和有效。
3. 气体压缩机。
压缩机的工作效率和性能直接影响到氧气的压缩率和流速,必须保证压缩机的正常运转。
4. 气体传输管道。
氧气输送管道的质量和密封性能关系到氧气是否能够有效输送到患者的呼吸道,必须确保管道的畅通。
5. 电子控制系统。
电子控制系统是呼吸机的“大脑”,关系到设备的稳定性和安全性,必须确保其正常运转。
便携式呼吸机是一种重要的医疗设备,可以帮助呼吸系统疾病患者维持正常呼吸功能,提高患者生活质量和安全感。
呼吸机的结构和⼯作原理(⼯程师必学)⼀、呼吸机的基本结构和各部件作⽤(⼀)基本结构呼吸机基本结构如图2-4所⽰。
呼吸机⼀般由主机、空氧混合器、⽓源、湿化器、外部管道组成。
整机结构如图2- 5所⽰。
整机南电控箱、机械臂、电源线、⽓路箱、氧⽓输⽓管、⼩车、脚轮、模拟肺、疏⽔器、温度探头导线、压⼒采样⼝、湿化器、吸⽓端⼝、螺纹管、呼⽓活瓣等组成。
(⼆)各部件作⽤1.呼吸机的⽓源⼀般分为电动供⽓和压缩⽓源两种。
如果呼吸机⼼电动机为动⼒,通过压缩泵或折叠式⽪囊等装置产⽣⼀定的正压⽓流,向患者供⽓,称为电动⽅式。
如果呼吸机采⽤压缩⽓泵,经过过滤、减压、湿化等处理后,再通过管道向患者供⽓,称为⽓动⽅式。
电动呼吸机结构⽐较复杂,适应范围较⼴。
⽓动呼吸机⽐较简单、轻便,但只适于压缩⽓源供应⽅便的场合使⽤。
⽓源是提供患者呼吸所需要的⽓体部分。
图2-6所⽰是提供⽓体的部件——⽓体,空⽓压缩系统是呼吸机的⽓动⼒源,它采⽤是⽆油、洁净、低噪声的膜⽚式双缸空⽓压缩机,依靠电动机带动两个活塞做交替上下运动,将空⽓压缩成具有⼀定流量和压⼒的压缩空⽓源,通过⽓路传输系统供主机调节作⽤。
空⽓压缩机的结构如同2 -7所⽰。
2.主机提供呼吸管理的装置。
呼吸机的主机由控制电路、机械运动部件及⽓路组成。
它把空氧混合⽓体,按照设定的参数,包括通⽓量、压⼒、流量、容量、呼吸频率、吸呼⽐及选定的通⽓⽅式给患者供⽓。
主机⾯板有三个区域,参数显⽰区主要硅⽰⽓道压⼒、压⼒上限设置、压⼒下限设置、潮⽓量、吸呼⽐、呼吸频率、通⽓⽅式选择。
参数设置区⽤于各种参数的设置调整。
报警区,压⼒报管:监测潮⽓量,监测患者的实际潮⽓量;每分通⽓量监测:监测患者的实际每分通⽓量;总计频率监测:监测患者的实际呼吸频率;系统报警提不和患者通⽓故障提⽰,从上⾄下为氧⽓不⾜、压⼒上限、压⼒下限、窒息。
3.湿化加热装置替代⿐腔、⼝腔对吸⼊⽓体的湿化升温功能。
主机向患者提供⽓体加以湿化的装置,称为湿化器。
呼吸机是实施机械通气的工具,临床上已广泛应用于麻醉和ICU中,改善病人的氧合和通气,减少呼吸作功,支持呼吸和循环功能,以及进行呼吸衰竭的治疗,早在1796年,Herholar和Rafn专题报道了应用人工呼吸方法使溺水患者获救,1929年Drinker和Shaw研制成功自动铁肺。
直到第二次世界大战前后才逐渐了解了机械通气的原理,并用于心胸外科手术后呼吸支持。
1952年斯堪的纳维亚半岛脊髓灰质炎流行,在4个多月内哥本哈根医院收治了2722例,其中315例需用呼吸支持,Ibson 强调呼吸支持和气道管理,总死亡率从87%降到30%。
从此人们认识到机械通气的重要性。
各种类型的呼吸机逐渐诞生,曾先后有三十多家厂商研制和生产过数百种类型的呼吸机,尤其是近年来,随着微电脑技术在呼吸机领域中的应用,使呼吸机技术得到迅速发展,性能渐趋完善。
目前,呼吸机的种类和型号繁多,使用方法各异。
但无论呼吸机产品种类和型号如何改进或更新,原理和结构大致相同。
了解呼吸机的基本结构有助于合理地应用呼吸机,并及时发现呼吸机使用过程中出现的问题,以便及时处理,使机器故障给病人造成的危害降至最低水平。
第1节呼吸机的分类一、按控制方式分类(一)电动电控型呼吸机驱动和参数调节均由电源控制,如SC5及EV800电动电控呼吸机等,其吸入氧浓度(FIO2)由氧流量调节,缺少精确数字显示,最好另装氧浓度分析仪。
(二)气动气控型呼吸机需4kg/cm2以上氧源和空气源,由逻辑元件控制和调节呼吸机参数。
(三)气动电控型呼吸机是多数现代化呼吸机的驱动和调节方式,如Evita、Servo900C、Bennett7200、Adult star、鸟牌8400及纽邦E-200等。
二、按用途分类(一)成人呼吸机。
(二)婴儿和新生儿呼吸机。
(三)辅助呼吸或治疗用呼吸机。
(四)麻醉呼吸机。
(五)携带式急救呼吸机。
(六)高频正压呼吸机。
三、对呼吸机功能的要求(一)工作特点1. 容量、压力及时间转换①潮气量=10~20ml,用于婴儿。
②50~500ml,用于儿童。
③200~2000ml,用于成人。
2. 可调的吸气流速成人最高达150L/min。
3. 可调的吸/呼比率吸/呼比率=1:1~1:4,吸气峰压的限制;婴儿60cmH2O,儿童及成人100 cmH2O。
4. 频率0~60bpm。
5. 有吸气平台2s和呼气滞后。
6. 具有常用的通气方式辅助/控制、指令通气、呼气末正压及持续气道正压呼吸(CPAP最高到50 cmH2O)。
(二)监测气道压力、频率、潮气量、通气量、吸入氧浓度及吸入气温度。
(三)报警1. 气道高低压。
2. 吸入氧浓度。
3. 湿化和雾化液平面。
4. 吸气温度。
5. 断电或断气报警。
第2节呼吸机的基本结构不管是何种类型的呼吸机,其基本结构是相似的,应包括:①气源。
②供气和驱动装置。
③空氧混合器。
④控制部分。
⑤呼气部分。
⑥监测报警系统。
⑦呼吸回路。
⑧湿化和雾化装置。
一、气源绝大多数呼吸机需高压氧和高压空气。
氧气源可来自中心供氧系统,也可用氧气钢筒。
高压空气可来自中心供气系统,或使用医用空气压缩机。
氧气和压缩空气的输出压力不应大于5kg/cm2,因此,使用中心供氧、中心供气,或高压氧气钢筒,均应装配减压和调压装置。
医用空气压缩机可提供干燥和清洁的冷空气;供气量为55~64L/min的连续气流,最大输出连续气流120L/1.5s,工作压力50PSI(3.4kg/ cm2),露点下降5~10F(-2.8~ -5.6℃),噪音小于60dB(1m之内),并有低压报警(30PSI或2.04 kg/ cm2),高温报警(150F或70℃)及断电报警。
滤过器可消除90%以上的污染。
使用时应注意每天清洗进气口的海绵及排除贮水器的积水。
并观察计时器工作,一般满2000~3000h应检修一次。
电动型呼吸机不需高压空气,其中部分需高压氧,部分不需高压氧,经氧流量计供氧。
二、供气和驱动装置呼吸机供气部分的主要作用是提供吸气压力,让病人吸入一定量的吸气潮气量,并提供不同吸入氧浓度的新鲜气体。
(一)供气装置大多数呼吸机供气装置采用橡胶折叠气囊或气缸,在其外部有驱动装置。
当采用橡胶折叠气囊时,呼吸机的自身顺应性较大,除本身的弹性原因外,还不能完全使折叠囊中的气体压出。
但折叠囊更换容易,成本低,无泄漏,当作为麻醉呼吸机时有独特的优越性。
采用气缸作为供气装置时,呼吸机自身顺应性小,可使气缸内的气体绝大部分被压出,但密封环处可能有少量泄漏。
近来有采用滚膜式气缸作为供气装置,兼有上述二种优点,且无泄漏,顺应性小。
(二)驱动装置驱动装置的作用是提供通气驱动力,使呼吸机产生吸气压力。
在呼吸机发展史上曾有7种驱动装置:①重力风箱。
②负荷弹簧风箱。
③线性驱动活塞。
④非线性驱动装置。
⑤吹风机。
⑥喷射器。
⑦可调式减压阀。
可调式减压阀为目前应用较多的一种驱动方式。
它是指通过减压通气阀装置将来源于贮气钢筒、中心气站或压缩泵中的高压气体转化成供呼吸机通气用的压力较低的驱动气。
使用该驱动装置的呼吸机常称为气动呼吸机。
吹风机、线性驱动装置、非线性驱动活塞均需使用电动机作为动力。
如吹风机是通过电动马达快速恒定旋转,带动横杆向前运动,推动活塞腔中的气体排出,产生一个恒定恒速驱动气流;非线性驱动活塞是电动马达使轮盘旋转,带动连杆运动而推动活塞。
采用这些驱动装置的呼吸机常称为电动呼吸机。
电动呼吸机的优点是不需要压缩气源作为动力;故一般结构小巧。
(三)直接驱动和间接驱动按驱动装置产生的驱动气流进入病人肺内的方式不同,可分为间接驱动和直接驱动。
如果从驱动装置产生的驱动气流不直接进入病人肺内,而是作用于另一个风箱、皮囊或气缸,使风箱、皮囊或气缸中的气体进入病人肺内,称为间接驱动。
间接驱动类呼吸机称为双回路呼吸机。
间接驱动型耗气大,一般耗气量大于分钟通气量,最大可达二倍的分钟通气量。
如果从驱动装置产生的驱动气流直接进入病人肺内,称为直接驱动。
直接驱动类呼吸机称为单回路呼吸机。
直接驱动主要适用于可调式减压阀和喷射器这两种驱动装置。
就喷射器而言,其采用Venturi 原理,高压氧气通过一个细的喷射头射出,有一部分空气被吸入。
FIO2随吸气压力、氧气压力变化而变化,且变化幅度较大。
FIO2不小于37%常为急救型呼吸机采用。
可调式减压阀驱动装置直接驱动时,常有性能良好的空氧混合器,有伺服性能良好的吸气伺服阀,甚至可直接用两个吸气伺服阀,一个伺服压缩空气,另一个伺服氧气,这种类型的装置可以使病人得到各种不同的吸入氧浓度。
伺服阀既可伺服流量,也可伺服压力,阀身小,反应时间快,用这种结构的呼吸机,可以有很多种通气功能,故为多功能呼吸机的首选方案。
三、空氧混合器空氧混合器是呼吸机的一个重要部件,其输出气体的氧浓度可调范围应在21%~100%。
空氧混合器分简单和复杂两种。
(一)空氧混合装置以贮气囊作供气装置的呼吸机,常配置空氧混合装置,其结构比较简单,混合度不可能很精确,氧浓度是可调的,由单向阀和贮气囊组成。
工作原理是:一定流量的氧气经入口先进贮气囊内,当贮气囊被定向抽气时,空气也从入口经管道抽入贮气囊内,从而实现空氧的混合。
要达到预定的氧浓度,则通过调节氧输入量来取得。
氧流量通过计算:气流量=每分钟通气量×(混合气氧浓度-20%)/80%。
例如要求混合气氧浓度达到40%,当分钟通气量为10L 时,其输入氧浓度的计算方式,即为:氧流量=10×(40%-20%)/80%=2.5L/min。
上述计算表明,当分钟通气量为10L时以 2.5L/min的纯氧流量,即可获得含40%氧混合气(FIO2=0.4)。
(二)空氧混合器结构精密、复杂,必须耐受输入压力的波动和输出气流量的大范围变化,以保证原定氧浓度不变。
通常由一级或二级压力平衡阀、配比阀及完全装置组成(图76-1)。
当压缩空气和氧气输入第一级平衡阀时,由于这两种输入气体的压力不可能相等,所以同轴阀蕊将向压力低的一方偏移,造成压力低的一端气阻小,降压也小。
而压力高的一端气阻大,降压也大。
因而在第一级平衡阀的两端阀,作进一步压力平衡。
其工作原理同第一级一样,这次的输出压力已相当均等了。
图76-1配比阀实际上是同一轴上的两只可变气阻,当一只气阻减小时,另一只气阻增大。
来自前级的等压力进入配比阀后由于受到的气阻不同,所以流入贮气罐的流量也不同(流量=压力/气阻)。
如果流入贮气罐的空气流量为7.5L/min,流入的氧流量是2.5L/min,则混合后的氧浓度=(2.5+7.5×20%)/(7.5+2.5)=40%。
如果调节配比阀在中间位置,则配比阀两边气阻相同,流入贮气囊的两股气流量也相同。
若氧和空气的流入量都是5L/min,则混合后得到氧浓度=(5+5×20%)/(5+5)=60%。
根据上述情况可知,尽管输入的两种压缩气体的压力会有波动,但经过二级平衡之后输出压力是相当均等的,并且不会影响已调定的氧浓度。
唯有调节配比阀后,氧浓度才会改变。
为了贮气罐内压力不致升得太高,可安置压力开关,当气罐内压力升至预置值时,压力开关使第二级平衡阀产生压力泄漏而关闭,致使贮气罐因得不到气流补充而压力下降。
当压力下降至预置时,压力开关使平衡阀重新启动。
安全装置的作用是当两种压缩的气体中的任何一种发生耗竭,或已不符合使用要求时,则另一种气体能立刻自动转换以维持供气;同时能发出声光报警。
四、控制部分控制部分是呼吸机的关键组成部分。
根据控制所采用的原理不同,可将控制部件分为三种:气控、电控和微处理机控制。
控制部分使呼吸机在吸气相和呼气相两者之间切换。
(一)控制原理1. 气控呼吸机无需电源,在某种特定的环境很有必要。
如急救呼吸机在担架上、矿井内、转运过程中等。
它的特点是精度不够高,难以实现较复杂的功能,一般可作一些简单控制。
随着器件的低功耗化,以及高性能蓄电池的出现,气控方式有被逐渐淘汰的可能。
2. 电控是用模拟电路和逻辑电路构成的控制电路来驱动和控制电动机、电磁阀等电子装置的呼吸机,称为电控型呼吸机。
电控型呼吸机控制的参数精度高,可实现各种通气方式。
电控型呼吸频率误差一般为5%~10%,气控型为15%~20%,吸呼比由气控呼吸机较难实现,而电控型十分容易,还有同步、压力报警功能等均是如此,故电控型呼吸机有很大的优越性。
3. 微处理机控制仍属电控型。
由于近年计算机技术的迅速发展,这种控制型呼吸机也日趋成熟。
呼吸机控制精度高,功能多,越来越多的呼吸机均采用此种方法。
目前,呼吸机已可以不改变硬件和呼吸机的结构件,而只需改变控制系统的软件部分,即可修改呼吸机的性能、发展呼吸机的功能。
所以,利用微电脑作为呼吸机的控制部分,是呼吸机发展和更新的总趋势。
(二)控制方式1. 起动(initiating)是指使呼吸机开始送气的驱动方式。