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【兆恒機(jī)械】呼吸機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理

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  • 添加日期:2021年08月20日

一、呼吸機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和各部件作用


(一)基本結(jié)構(gòu)


呼吸機(jī)基本結(jié)構(gòu)如圖2-4所示。呼吸機(jī)一般由主機(jī)、空氧混合器、氣源、濕化器、外部管道組成。 


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整機(jī)結(jié)構(gòu)如圖2- 5所示。整機(jī)南電控箱、機(jī)械臂、電源線、氣路箱、氧氣輸氣管、小車、腳輪、模擬肺、疏水器、溫度探頭導(dǎo)線、壓力采樣口、濕化器、吸氣端口、螺紋管、呼氣活瓣等組成。

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(二)各部件作用


1.呼吸機(jī)的氣源一般分為電動(dòng)供氣和壓縮氣源兩種。


如果呼吸機(jī)心電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力,通過壓縮泵或折疊式皮囊等裝置產(chǎn)生一定的正壓氣流,向患者供氣,稱為電動(dòng)方式。


如果呼吸機(jī)采用壓縮氣泵,經(jīng)過過濾、減壓、濕化等處理后,再通過管道向患者供氣,稱為氣動(dòng)方式。


電動(dòng)呼吸機(jī)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,適應(yīng)范圍較廣。氣動(dòng)呼吸機(jī)比較簡(jiǎn)單、輕便,但只適于壓縮氣源供應(yīng)方便的場(chǎng)合使用。氣源是提供患者呼吸所需要的氣體部分。


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圖2-6所示是提供氣體的部件——?dú)怏w,空氣壓縮系統(tǒng)是呼吸機(jī)的氣動(dòng)力源,它采用是無油、潔凈、低噪聲的膜片式雙缸空氣壓縮機(jī),依靠電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)兩個(gè)活塞做交替上下運(yùn)動(dòng),將空氣壓縮成具有一定流量和壓力的壓縮空氣源,通過氣路傳輸系統(tǒng)供主機(jī)調(diào)節(jié)作用??諝鈮嚎s機(jī)的結(jié)構(gòu)如同2 -7所示。


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2.主機(jī)提供呼吸管理的裝置。呼吸機(jī)的主機(jī)由控制電路、機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件及氣路組成。它把空氧混合氣體,按照設(shè)定的參數(shù),包括通氣量、壓力、流量、容量、呼吸頻率、吸呼比及選定的通氣方式給患者供氣。 主機(jī)面板有三個(gè)區(qū)域,參數(shù)顯示區(qū)主要硅示氣道壓力、壓力上限設(shè)置、壓力下限設(shè)置、潮氣量、吸呼比、呼吸頻率、通氣方式選擇。參數(shù)設(shè)置區(qū)用于各種參數(shù)的設(shè)置調(diào)整。


報(bào)警區(qū),壓力報(bào)管:監(jiān)測(cè)潮氣量,監(jiān)測(cè)患者的實(shí)際潮氣量;

每分通氣量監(jiān)測(cè):監(jiān)測(cè)患者的實(shí)際每分通氣量;

總計(jì)頻率監(jiān)測(cè):監(jiān)測(cè)患者的實(shí)際呼吸頻率;


系統(tǒng)報(bào)警提不和患者通氣故障提示,從上至下 為氧氣不足、壓力上限、壓力下限、窒息。


3.濕化加熱裝置替代鼻腔、口腔對(duì)吸入氣體的濕化升溫功能。主機(jī)向患者提供氣體加以濕化的裝置,稱為濕化器。霧化器是將液體霧化處理的裝置。氣體的濕化、液體霧化,可以對(duì)患者的氣管、支氣管黏膜起到保護(hù)作用。通常該部件還具有加熱裝置,即加熱濕化或加熱霧化,以便使氣體接近人的體溫,減少對(duì)患者的刺激。濕化作用常用蒸汽發(fā)生器或霧化器來實(shí)現(xiàn)。


(1)蒸汽發(fā)生器:蒸汽發(fā)生器是將水加溫產(chǎn)生水蒸氣來增加吸氣中的含量。它是比較符合生理要求的,因?yàn)樗c口鼻腔的作用一樣,使吸人氣體既加溫叉濕化,構(gòu)造比較簡(jiǎn)單。 蒸發(fā)器中可加入揮發(fā)性藥物,如枇杷葉、復(fù)方安息得高等,但不能用非揮發(fā)性或受熱破壞的藥物。另外,高熱患者也不宜用蒸汽吸人。 蒸汽發(fā)生器串聯(lián)于呼吸機(jī)吸氣管道之中,它和呼吸道的連接管道要盡量短些,以減少蒸汽的凝聚。蒸汽發(fā)生器一艘均裝有電阻恒溫裝置。

濕化器方框圖、工作原理罔如圖2-8、圖2-9所示。


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恒溫裝置如果失控,水溫將會(huì)劇增,可能造成呼吸道燙傷事故,因此要經(jīng)常觀測(cè)水溫,或 加控溫雙回路保險(xiǎn)。


(2)霧化器:霧化器是應(yīng)用氣體射流原理,將水滴撞擊成微小顆粒,懸浮于氣流之中,輸入呼吸道進(jìn)行濕化的裝置。霧滴不同于蒸汽,前者為水滴,后者為水分子。水蒸氣受溫度限制,而霧滴與溫度無關(guān)。顆粒越多,密度越大,空氣的含水量越高。霧滴大小不同,它們?cè)诤粑乐械某两瞪疃纫膊煌ū?-1)。


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霧粒直徑大于60μm,在口腔、咽喉即行沉降,小于0.5μm者,雖可進(jìn)入肺泡但不會(huì)沉降,仍隨呼氣排出,所以霧滴過大、過小不能起到濕化作用。當(dāng)霧滴直徑為3~6μm時(shí),可沉降于呼吸道及肺泡中,能起到良好的濕化作用。霧化液中可加入抗生素、支氣管舒張劑等藥 物作為呼吸道局部疾病治療使用。此種霧化器以壓縮氣體為動(dòng)力,噴出氣體由于減壓和并 發(fā)效應(yīng),其溫度明顯低于室溫。在室溫較低時(shí),要進(jìn)行加熱,防止對(duì)呼吸道產(chǎn)生刺激。 近年來逐漸推廣超聲霧化器,利用超聲波將水滴擊散為霧滴,具有霧滴均勻、有效顆粒密度高、沒有噪聲等優(yōu)點(diǎn),并附有加熱裝髓,可以調(diào)節(jié)吸氣溫度和流量。 


超聲波是用電子振蕩器、驅(qū)動(dòng)壓電陶瓷產(chǎn)生的,工作頻率為1.5-2MHz,霧粒直徑為0.5-10μm。霧化器串聯(lián)于吸氣通道,其工作受呼吸相控制,吸氣時(shí)有霧化,呼氣時(shí)停止,間斷工作,有效使用。氣道濕化:機(jī)械通氣時(shí)的氣道濕化包括主動(dòng)濕化和被動(dòng)濕化。主動(dòng)濕化指在呼吸機(jī)管 路內(nèi)應(yīng)用加熱濕化器進(jìn)行呼吸氣體加溫加濕(包括不含加熱導(dǎo)線,含吸氣管路加熱導(dǎo)線,含吸氣、吁氣雙管路加熱導(dǎo)線),被動(dòng)濕化指應(yīng)用人工鼻(熱濕交換器)吸收患者呼出氣體的熱量和水分,進(jìn)行吸人氣體加溫、加濕。不論何種濕化,都要求近端氣道內(nèi)的氣體溫度達(dá)到 37℃,相對(duì)濕度超過100%,以維持黏膜細(xì)胞完整、纖毛正常運(yùn)動(dòng)及氣道分泌物的排出,以及降低VAP的發(fā)生率。人工鼻可較好地進(jìn)行加溫、加濕,與加熱型濕化器相比,不增加堵塞 呼嗷機(jī)管路的發(fā)生率,并可保持遠(yuǎn)端呼吸機(jī)管路的清潔。能增Ⅲ氣道阻力,無效腔容積及吸氣做功,故不推薦在慢性呼吸衰竭,尤其是撤機(jī)困難的患者使用。


4.空氧混合器空氧混合器的輸入氣體可以是壓縮空氣、環(huán)境空氣或壓縮氧氣。氧氣在空氣中占21%,因此,利用壓縮空氣、環(huán)境空氣也可作為呼吸機(jī)的氣源,供給呼吸困難的患者進(jìn)行治療。對(duì)換氣功能有障礙的患者,氧濃度必須適當(dāng)提高,才能滿足治療需求。此時(shí)空氧混合器可接壓縮氧氣源并根據(jù)病情變化適當(dāng)稠整氧濃度,然后將氣體送到呼吸機(jī)主機(jī)。為空氧混合器提供的壓縮氧氣一般用氧氣瓶供給,其中裝有純度為98%的壓縮氧氣。 


新的氧氣瓶壓力達(dá)15MPa(約150kg/cm2),使用時(shí)將氧氣瓶中的純氧經(jīng)減壓器減壓后,送 到空氧混合器。吸氧濃度大于50%為高濃度氧,除特殊病例需短期使用高濃度氧外,一般 濃度均不超過40%,但不低于30%。 氧濃度低而且通氣量不足的話,氣體變換困難,會(huì)導(dǎo)致缺氧、二氧化碳潴留產(chǎn)生呼吸性酸中毒。反之,氧濃度過高,對(duì)呼吸道和肺組織也有損害作用,它抑制呼吸中樞,加重二氧化碳滯留,同樣產(chǎn)生呼吸性酸中毒,導(dǎo)致二氧化碳麻醉、昏迷、甚至死亡。因此,吸氧濃度必須視病情發(fā)展不斷調(diào)整和嚴(yán)格控制。 


空氧混合器附有輸出氧氣壓力、流量、氧濃度的監(jiān)護(hù)及報(bào)警功能,可以有效地控制吸氧濃度。定壓型和定量型呼吸機(jī)的空氧混合器有兩種不同的方式。 多數(shù)定壓型呼吸機(jī)使用的空氧混合裝置都是利用射流原理制成。氧氣通過小孔噴嘴形成高速氣體射流時(shí)產(chǎn)生負(fù)壓,吸引噴嘴口附近的空氣來稀釋氧濃度。空氣的進(jìn)入量可控制空氧混合比例,從而改變吸氧濃度。稀釋空氣量受到吸氣流速和時(shí)間的影響,吸氧濃度允許在34%-100%范圍調(diào)節(jié),實(shí)際氧濃度一般均在34%-40%。上述空氧混合器是以壓縮氧氣為動(dòng)力的。 
 

有少數(shù)定壓型呼吸機(jī)以壓縮氧和壓縮空氣為動(dòng)力,兩者加到混合裝囂后,可通過調(diào)節(jié)氧流量或空氣進(jìn)入量準(zhǔn)確地控制吸氧濃度。定量型呼吸機(jī)的折疊氣囊的進(jìn)氣口,有空氣和氧氣兩個(gè)人口,吸氧濃度受氧流量和通氣量影響。如果根據(jù)病情需要把吸氧濃度確定之后,則氧流量和每分鐘總通氣量成正比,即通氣量和氧流量必須同時(shí)按比例變化才能保持氧濃度恒定不變。如果要求增加氧濃度,可以采用提高氧流量或降低通氣量的辦法來實(shí)現(xiàn)。定量型呼吸機(jī)如需要放人純氧,可在進(jìn)氣口加接儲(chǔ)氣囊,調(diào)節(jié)氧流量,使折疊氣囊每次充氣,儲(chǔ)氣囊還保留少量純氧,暇氧濃度即可達(dá)100%。如在儲(chǔ)氣囊前串接一空氣人口閥,則可調(diào)節(jié)儲(chǔ)氣囊充氣程度控制吸氧濃度。


氣電換能器是患者吸氣信號(hào)轉(zhuǎn)換為電脈沖信號(hào)的傳感器。它是一只用有機(jī)玻璃制成的容器,用一片十分平整帶有金屬片的皮膜分隔成兩個(gè)腔,一個(gè)腔與患者呼吸道相連,一個(gè)腔通大氣。當(dāng)患者吸氣產(chǎn)生一定負(fù)壓時(shí),吸動(dòng)皮膜,使金屬片觸點(diǎn)接通,在電路中產(chǎn)生觸發(fā)單 穩(wěn)態(tài)電路脈沖信號(hào)。 空氧混合器就是將氧氣和空氣混合,再按比例調(diào)節(jié)成治療所需的安全氧濃度輸出給患者的一種裝置,按工作原理分為浮標(biāo)式混合器,機(jī)械膜式混合器,電子比例混合器三種?;旌掀鞯难鯘舛纫脺y(cè)氧計(jì)予以檢測(cè)。

 
浮標(biāo)式空氧混合器:由兩個(gè)獨(dú)立的氧氣流量浮標(biāo)和空氣流量浮標(biāo)組成,兩種氣體混合后的輸出氣體濃度,可從表里讀出,橫坐標(biāo)是空氣流量,縱坐標(biāo)是氧流量,兩流量讀數(shù)曲交叉點(diǎn) 即為輸出的氧濃度數(shù)百分?jǐn)?shù)。浮標(biāo)式空氧混合器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,價(jià)格低,氧濃度可以與氧監(jiān)測(cè)組合在一起監(jiān)測(cè)。機(jī)械式空氧混合器,氧氣與空氣分別從接口氧氣輸人端和壓縮空氣輸入端進(jìn)入混合室,兩混合室空問大小比例決定了進(jìn)入混合室流量調(diào)節(jié)器的氣體量多少,也決定了混合氣體輸出端霧化氣的氧濃度比例,這一切均由調(diào)節(jié)鈕推動(dòng)彈簧的位置來決定混合腔室的大小,當(dāng)調(diào)節(jié)鈕逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)到左限位裝置時(shí),右腔室最小,左腔室最大,這時(shí)混合氣室問里全為空氣, 輸出口的含氧量為21%;當(dāng)調(diào)節(jié)鈕順時(shí)針旋轉(zhuǎn)到右限位裝置時(shí),左腔室關(guān)閉,右腔室全開, 這時(shí)混合腔室里全為氧氣,輸出濃度為100%;當(dāng)旋鈕到某一位置時(shí),左右腔室大小發(fā)生改變,輸出氧濃度也隨之相應(yīng)改變。操作簡(jiǎn)單,讀數(shù)直觀,故障率低,體積小巧,價(jià)格適宜。


國外生產(chǎn)的空氧混合器,故障主要是空壓機(jī)里的冷凝水進(jìn)人到混氧器生銹,導(dǎo)致腔體變位不準(zhǔn)。國產(chǎn)的新型空氧混合器結(jié)構(gòu)在這方面作了重要改進(jìn),腔室由鋼體改為石黑腔體,彈簧也改為不銹鋼,故障率低于進(jìn)口的。如果進(jìn)入到混氧器的供氣氣源壓力差達(dá)到0 05-0. 12MPa時(shí),哨音發(fā)生器發(fā)出嗚聲報(bào)警。國外的銅制哨嗚器,也會(huì)因水銹導(dǎo)致報(bào)警失靈,國產(chǎn)的改為硅膠。


比例電子空氧混合器是閉環(huán)控制系統(tǒng)的一種,它的輸出變量(氧濃度)與輸入信號(hào)(空氣和氧氣的流量)是通過電磁閥混合控制閥完成比例關(guān)系的,當(dāng)輸入空氣、氧氣的壓 力和溫度不變的前提下,首先將它們的其中某一個(gè)流量的變化,進(jìn)入到控制反饋系統(tǒng)變?yōu)榈谝淮慰諝饣蜓鯕獾妮敵鲎兞浚缓髮⑦@個(gè)輸出變量通過傳感器與標(biāo)定值的氧濃度反饋給控制器,計(jì)算出第二次變量,再去調(diào)節(jié)輸入變量的大小,從而使最終輸出變量氧與標(biāo)定值的誤差是最小的,二次反饋式系統(tǒng)的輸出變量與初輸人變量的變化呈線性關(guān)系變化,是精度最高的。 


電磁比例空氧混合器:由兩組并聯(lián)的壓縮空氣接口1和控制氧氣接口2組成了多孔電磁比例閥人口,里面并聯(lián)有多個(gè)空氣和氧氣電磁閥。在吸氣過程巾,控制電流流經(jīng)伺服閥內(nèi)的線圈,將閥球從閥座拉起,使閩球與閥座之間形成一個(gè)環(huán)形溝,通過調(diào)節(jié)閥門線閣的電流改變控制閥門開啟程度的大小。環(huán)形溝開閉程度和供氣壓力的大小共同決定了輸出端壓力調(diào)節(jié)處的混合氣體的流量和比例,實(shí)現(xiàn)輸出氧濃度按比例發(fā)生變化的需求。在呼氣過程中,閥體被壓進(jìn)閥座里,閥口關(guān)閉,混合腔內(nèi)裝有不斷攪動(dòng)余留的氣體,使空氣、氧氣充分混合的混合瓣。因?yàn)槠湎皲撉冁I般組合,救稱其為琴鍵閥,又稱為比配閥,優(yōu)點(diǎn)是反應(yīng)時(shí)間快,其流量變化曲線是呈方波狀流是快速遞增或快速遞減過程,故其控制精確,常用于高檔呼吸機(jī)的 氧濃度和流量的控制。 


氧電池的工作原理及性能檢測(cè),用于測(cè)量混合后送給患者的混合氣體的真實(shí)氧濃度的氧電池,其原理是基于氧化鋯對(duì)氧的敏感性,在鉑電檻催化下,氧氣在參與氧化還原過程中會(huì) 產(chǎn)生電勢(shì)差,進(jìn)而轉(zhuǎn)化成電壓信號(hào)。在恒定工作壓力和恒定溫度條件下氧濃度在21%-100%段輸出的電壓為14% mV~(20±5) % mV。輸出電壓在整個(gè)壽命期內(nèi)基本上是穩(wěn)定的。


5.外部管道(呼吸回路附件):呼吸機(jī)外部管道的作用是把經(jīng)過濕化或霧化的氣體供給患者,同時(shí)把患者呼出的氣體通過呼吸活瓣直接排出。外部管道還要把呼吸信號(hào)反饋給 主機(jī),以便達(dá)到同步呼吸,有效地改善患者的換氣效能。


(1)氣管插管和氣囊套:氣管由橡膠或蛆料制成,其較硬適度,便于插入而又不至于損傷上呼吸道黏膜。插管還需裝配由乳膠或薄膜塑料制成的氣囊套。使用前將囊內(nèi)氣體 排盡,插入氣管后自然膨脹,可以堵住管間隙,防止漏氣。如密閉效果不夠理想,還可酌量注入空氣。氣管插管和氣囊套的外形如圖2-10所示。


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(2)面單:臨床上常用面罩有兩種。一種用于麻醉機(jī),為膠質(zhì)面罩,裙邊為充氣環(huán)囊,用以增加與面頰皮膚的接觸面,防止漏氣和減輕管部壓力。第二種為有機(jī)玻璃面罩,邊沿為乳膠制成的充氣囊墊,具有重量輕、柔軟、密貼等優(yōu)點(diǎn),用作同定面革。吸氣面罩一般分大小和特小號(hào)四種,萁形狀有很多種,在某些部位采用透明有機(jī)玻璃制作,但總的應(yīng)做到大小適中,邊緣柔軟能緊貼面部,不漏氣,不損傷面部,無效腔小。螺紋管、呼吸囊和吸氣罩等患者回路的總要求是能抗靜電,不易腐蝕,質(zhì)地軟柏彈性,易于化學(xué)消毒或高溫消毒。


(3)螺紋管:螺紋管用作呼吸機(jī)的通氣導(dǎo)道,多用橡膠制成。為防止管腔扭曲引起管腔狹窄或阻塞,采用螺紋折疊結(jié)構(gòu),橡膠制品雖有不易阻塞的優(yōu)點(diǎn),但內(nèi)壁不平,增加氣流阻 力,且隨氣壓變化而伸縮,增加呼吸機(jī)的無效腔效應(yīng)。近年來,采用軟塑料導(dǎo)管,管壁內(nèi)有螺旋彈性鋼絲,較好地克服了上述缺點(diǎn)。


(4)兩通呼吸閥:有機(jī)玻璃閥體有兩個(gè)通道,一端通道進(jìn)氣,另一端與患者相連。呼氣口為閥體,上面排列成環(huán)形的10個(gè)小孔,其E覆蓋一片薄膜乳膠,使之成為單向閥,閥體內(nèi)還 有一魚嘴閥,由硅膠制成,其底座為圓形內(nèi)陷薄片,可向前推移,并能借其自身彈性后移復(fù)位。加壓吸氣時(shí),魚嘴閥底座被推向前,堵塞呼氣孔,空氣經(jīng)魚嘴閥進(jìn)入呼吸道,當(dāng)加壓終止 并轉(zhuǎn)為負(fù)壓時(shí),魚嘴閥底座后移復(fù)位,呼氣孔開放,肺內(nèi)氣體即可借胸肺彈性的回縮,排出體外。


6.流量計(jì)用于計(jì)量輸入純氧的流量,量程0-15L/min。


7.單向閥位于混合腔一端,作用是防止氣體外逸。


8.儲(chǔ)氣囊容量為1L的標(biāo)準(zhǔn)皮囊,用于儲(chǔ)存純氧氣體。


9.PEEP功能部件PEEP閥,可用范圍是0-0. 000 967MPa,通過一轉(zhuǎn)接頭將PEEP閥與呼吸機(jī)的呼氣口連接,通過調(diào)節(jié)PEEP閥上的旋鉦可輕松調(diào)節(jié)PEEP值。 
  


二、呼吸機(jī)的基本工作原理


(一)呼吸機(jī)工作過程和基本原理


肺的吸氣功能是在呼吸肌收縮時(shí),胸廓容積擴(kuò)大,肺泡膨脹形成負(fù)壓,從外界吸人空氣呼吸肌放松時(shí),肺泡因彈性收縮,使肺內(nèi)壓力增大,向外呼出氣體。呼吸氣流是由肺泡和大氣壓間的壓力差形成的。人工呼吸機(jī)的基本原理就是用機(jī)械的辦法建立這一壓力差,從而實(shí)現(xiàn)強(qiáng)制的人工呼吸過程。呼吸機(jī)工作原理框圖如2-11所示。


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氧氣氣體進(jìn)入氣路箱,經(jīng)過濾器后,通過一個(gè)電接點(diǎn)雎力表來對(duì)氣源壓力進(jìn)行監(jiān)測(cè),當(dāng)氣源壓力下降到調(diào)定報(bào)警壓力時(shí),電路報(bào)管。氧氣經(jīng)過減壓閥,將壓力限制在0.4MPa,然后氧氣通過電磁閥,到達(dá)節(jié)流閥,通過調(diào)節(jié)節(jié)流閥可控制通向患者的氣流大小。流過節(jié)流閥的高速氣體在空氧混合器的人口端產(chǎn)生負(fù)難,帶進(jìn)一定比例的空氣,空氧混合后的氣體進(jìn)入氣道。


為了安全起見,在氣道中設(shè)計(jì)了安全悶,安全閥是用來限制患者氣道的最高壓力的, 一般調(diào)定為6kPa。 當(dāng)氣道壓力超過氣路系統(tǒng)安全壓力時(shí),安全閥開放泄氣。氣流經(jīng)過吸氣流量傳感器,轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)用的監(jiān)測(cè)信號(hào),用于監(jiān)測(cè)吸氣潮氣量和每分通氣量,然后進(jìn)入濕化器。在濕化器里氣體被濕化并加溫到人體所需要溫度,然后經(jīng)輸氣管道送至患者?;颊吆舫龅臍怏w通過管 道經(jīng)呼氣活瓣排出體外。空氣混合氣體進(jìn)入患者肺部的輸送過程如下:控制氣體進(jìn)人氣道的是節(jié)流閥,受操作人 員調(diào)節(jié)控制,吸氣時(shí),電磁閥打開,呼氣活瓣關(guān)閉,呼氣時(shí)剛好相反,即電磁閥關(guān)閉,呼氣活瓣打開,整個(gè)過程受電子控制系統(tǒng)的控制。定時(shí)控制部分提供整機(jī)工作的各種節(jié)拍.包括吸氣 時(shí)間、自主呼吸時(shí)的切換信號(hào)、電磁閥的驅(qū)動(dòng)信號(hào)和呼氣活瓣控制信號(hào)。 


主機(jī)扳部分提供基本時(shí)鐘,對(duì)流量傳感器信號(hào)處理,管理鍵盤和顯示處理,處理各種報(bào)警信號(hào),進(jìn)行壓力監(jiān)測(cè),采樣部分主要臨測(cè)患者與氣道壓力井送至面板顯示,產(chǎn)生壓力報(bào)警和患者觸發(fā)信號(hào),監(jiān)控整機(jī)電源情況,在電壓異常時(shí)報(bào)警。面板顯示部分主要完成參數(shù)設(shè)置 和數(shù)據(jù)顯示。開關(guān)電源部分主要為整個(gè)系統(tǒng)提供各部分正常工作所需電源。


(二)呼吸機(jī)控制部分工作過程


呼吸機(jī)控制部分南程序時(shí)間控制器、基準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器、吸氣控制器、呼氣控制器、監(jiān)控報(bào)警裝置組成。


1.程序時(shí)間控制器其作用是根據(jù)預(yù)置參數(shù)產(chǎn)生吸氣時(shí)間信號(hào)和呼氣時(shí)間信號(hào),并能從監(jiān)測(cè)裝置取得流量、壓力報(bào)警信號(hào),以及時(shí)地調(diào)整吸氣和呼氣的時(shí)間。該定時(shí)控制器還能產(chǎn)生多種時(shí)問信號(hào)供其他分系統(tǒng)使用,用控制時(shí)問的辦法改變呼吸機(jī)的工作方式,如定容、 嘆息、同步間歇強(qiáng)制呼吸等。


2.基準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器它可以產(chǎn)生方波、加速波以及不吸氣信號(hào)的波形,用來控制吸氣流量的變化。三種基準(zhǔn)波形如圖2-12所示。


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在吸氣時(shí)間內(nèi),恒流波為方波,不吸氣信號(hào)則與其相反。加速波由3條折線組成,第一條折線由吸氣時(shí)問開始,以一定的效率上升至2/3吸氣時(shí)間處,然后以同樣的速率下降至吸氣時(shí)間結(jié)束,笫三段為吸氣時(shí)間結(jié)束時(shí),垂直下降到零。三種基準(zhǔn)信號(hào)波段都是用模擬集成電路實(shí)現(xiàn)的。選用不同波形時(shí),呼吸氣流和氣遭壓力的相應(yīng)波形如圖2-13所示。


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3.吸氣控制器是一個(gè)獨(dú)立的自動(dòng)控制系統(tǒng),它將傳感器測(cè)出的向患者供氣流或氣道壓力與呼吸機(jī)主控制面板設(shè)定的流量或壓力參數(shù)相比較,然后將誤差信號(hào)放大,再經(jīng)壓控振蕩器轉(zhuǎn)換成相應(yīng)頻率的脈沖信號(hào)去驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)再由步進(jìn)電機(jī)調(diào)整吸氣閥的開合程度,使供給患者的實(shí)際吸入氣流量或氣道壓與設(shè)定的參考值一致,從而實(shí)現(xiàn)流量或壓力的自動(dòng)控制。吸氣流量控制回路方框圖和氣道壓力控制回路方框圖2-14和圖2-15所示。

 

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在吸氣期限間,主控面板設(shè)定的流量或氣壓參數(shù)由基準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器轉(zhuǎn)換化為相應(yīng)的模擬電壓控信號(hào)。經(jīng)PID(比例、積分、微分)、校正、放大看后輸?shù)綁赫袷幤鱒CO進(jìn)行變換,模擬信號(hào)變成為數(shù)字信號(hào),VCO輸出脈沖頻率與控制信號(hào)的幅度成正比。 脈沖信號(hào)再經(jīng)功率放大后去驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng),使吸氣閥門打開相應(yīng)的角度。具有一定氧濃度并經(jīng)過過濾的潔凈氣體通過流量傳感器、伺服閥、濕化器輸?shù)交颊吆粑?。系統(tǒng)中的吸氣流量傳感器,將實(shí)時(shí)地檢測(cè)管路中的氣體流量并將其轉(zhuǎn)換成電量,經(jīng)前置放大和線性化處理后,反饋到吸氣回路的輸入端與給定的預(yù)置信號(hào)進(jìn)行比較即在誤差信號(hào)計(jì)算器里將兩種不同極性的信號(hào)做加法運(yùn)算。 


若計(jì)算結(jié)果誤差信號(hào)大于零,說明吸氣閥門開度角小,此時(shí)喜者吸氣量偏低。正誤差信號(hào)將使吸氣閥門進(jìn)一步開大,用反饋量增加到與控制信號(hào)相平衡;若是計(jì)算結(jié)果得到負(fù)誤差信號(hào),說明吸氣閥門開度角偏大,此時(shí)患者吸氣量過大.昕以負(fù)誤差信號(hào)要使閥門開度角減少,使反饋量減小到和控制信號(hào)剛好平衡為止。 吸氣調(diào)節(jié)過程一結(jié)束,基準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器立即輸出一個(gè)不吸氣方波信號(hào),使誤差信號(hào)計(jì)算器產(chǎn)生一個(gè)幅度很大的負(fù)誤差信號(hào)。經(jīng)V-F變換后,去驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)以每秒500步的速度將吸氣閥門迅速關(guān)閉。轉(zhuǎn)入屏氣(吸氣閥門、呼氣閥門關(guān)閉)和呼氣狀態(tài)。氣道壓力的控制過程與此過程相似。


4.呼氣控制器:吸氣過程結(jié)束后,有一小段時(shí)間是屏氣過程,接著程序時(shí)間控制器就發(fā)出開始呼氣的時(shí)間指令。預(yù)置的呼氣流量信號(hào)經(jīng)過位置計(jì)算和脈寬功率放大后,驅(qū)動(dòng)電磁鐵使呼氣閥門打開?;颊吆舫龅臍怏w經(jīng)過疏水器、呼氣流量傳感器、伺服閥、呼氣出口止回閻排人大氣。為了使患者呼氣通暢,呼氣流量控制信號(hào)一般都設(shè)定存100L/min以上。