呼吸机简介

呼吸机是一种医疗设备,用于帮助因各种情况(例如呼吸窘迫综合征、慢性阻塞性肺病、阻塞性睡眠呼吸暂停和哮喘)而无法自行呼吸的患者进行呼吸。本质上,呼吸机使空气进出肺部,帮助患者呼吸。

呼吸机原理

呼吸机的工作原理是向肺部提供气流或氧气,让患者吸入氧气并呼出二氧化碳。这对于患有呼吸系统疾病的人来说尤其重要,因为它可以帮助他们维持血液中的氧气水平。

呼吸机的组件

呼吸机是电子电路和机械空气电路的混合体。其总体结构由氧源、电磁阀、混气装置、限压阀、加湿器及温控电路、气道阻力计、呼吸阀、信号箱、电磁阀控制电路九部分组成。

氧气源

它是一种储氧装置,旨在为患者提供吸入所需的氧气。通常由高压氧气瓶或压缩空气供给。

电磁阀

电磁阀是“氧气源”的开关阀。它与机械式调节阀的区别在于它是电控的,即通过控制电磁阀线圈电流的通断来控制阀门的开闭,从而使空气流通或切断离开。其工作原理与普通继电器有些相似。

混气装置

混气装置利用高速流体侧压降低的原理,从高速喷嘴喷入氧气,产生负压区。两侧气压大于负压区,空气卷入高速流动的氧气中。

限压阀

限压阀是保证气体在一定压力下输出的气体限压装置。机器出厂时,一般调整到6kPa(60cmH2O)的高度。如果机器输出气压超过此值,气体会自动释放,以确保患者的安全。

加湿器及温控电路

它是恒温装置,恒温水和气体可以进出。该装置可避免冷空气对患者肺部的刺激,避免呼吸道粘膜脱水,起到类似于人体呼吸道的湿化、过滤和保暖作用。温控电路是用来调节加湿器内水温并使其保持恒定的电路。

气道阻力表

该表是用来指示患者气道阻力的装置。由气道阻力和氧源压力可分别计算出氧气含量(不包括空气中的氧气含量)和潮气量。

呼吸阀

它是一种利用气动方式驱动两个阀门,实现呼气和吸气、负气压三种信号有机结合的装置。吸气时,吸气阀打开,机器单向向患者供气。呼气时,吸气阀关闭,呼出的气体经呼气道排出。

信号箱

信号盒由一对由灵敏的弹性膜片驱动的密封电触点组成。当吸气负压达到一定值时,触点断开,信号盒输出脉冲信号。这样,病人的吸气负压就被转换成电信号,输入到“电磁阀控制电路”,实现对电磁阀的控制作用。

电磁阀控制电路

它是由脉冲数字电路组成的逻辑控制系统,用于控制电磁阀的通断。最终通过气路实现所需呼吸频率、呼吸时间比的机控呼吸、同步呼吸、主动呼吸与被动呼吸的自动转换。

呼吸机的类型

呼吸机有多种类型,其特性和功能各不相同。最常用的呼吸机类型包括:

 

正压呼吸机:

最常见的呼吸机类型是正压呼吸机,它结合气压和流量将氧气输送到肺部。这种类型的呼吸机常用于重症监护病房,那里病人的病情非常危急。气压有助于保持气道畅通,以便空气可以流入和流出肺部。一些正压呼吸机可用于短期和长期通气。
 

体积呼吸机:

这种类型的呼吸机旨在将特定体积的空气输送到患者的肺部。这种类型的呼吸机通常用于长期通气,例如在慢性呼吸衰竭的情况下。
 

 压力控制呼吸机:

这种类型的呼吸机旨在控制输送到患者肺部的气压。这种类型的呼吸机用于短期通气,例如在急性呼吸衰竭的情况下。
 

可变流量呼吸机:

这种类型的呼吸机旨在改变输送到患者肺部的空气或氧气的流量。这种类型的呼吸机用于长期通气,例如在慢性呼吸衰竭的情况下。
 

无创呼吸机:

这种类型的呼吸机旨在为患者输送空气或氧气,而无需插管或气管。
 

呼吸机设计

 
呼吸机有多种设计,但通常都有一些共同特征。呼吸机的设计由气流系统、面罩、控制系统和监视器组成。气流系统负责提供输送给患者的空气或氧气。面罩是呼吸机的一部分,放在病人的脸上,让空气输送到肺部。控制系统负责调节空气流量并控制其压力,而监视器则用于跟踪患者的呼吸频率和氧气水平。
 
这是 Medtronic 的 PB560 呼吸机系统的设计示例。
 

框图

 

原理图

CAD结构

 

呼吸机设计最重要的要素之一是安全性。该设备的设计必须考虑到安全性,确保患者不会暴露在任何可能具有潜在危险的高气压或氧气中。此外,设备的设计必须易于使用和维护,以尽量减少意外误用的风险。
 
近年来,呼吸机的设计取得了许多进展。许多现代呼吸机都被设计成便携式的,可以在各种环境中使用。此外,许多呼吸机现在都具有自动压力监测、可变压力设置和在氧气水平过低时提醒用户的警报等功能。
 

结论

本帖介绍呼吸机的原理、零件、设计。是防治呼吸衰竭或其他支持治疗的重要方法。如果您想对呼吸机进行设计或逆向工程,欢迎联系澳门新葡官网进入网站8883寻求支持。