呼吸機(jī)的一般結(jié)構(gòu)及工作原理

1、呼吸機(jī)的一般結(jié)構(gòu)及工作原理隨著醫(yī)學(xué)電子技術(shù)的發(fā)展，呼吸機(jī)的種類(lèi)和形式越來(lái)越多，但它們一般的主要結(jié)構(gòu)和原理基本相似，或者說(shuō)，它們必須具備基本結(jié)構(gòu)，現(xiàn)分述如下：、機(jī)械呼吸機(jī)的動(dòng)力機(jī)械呼吸機(jī)的動(dòng)力來(lái)源于電力、壓縮氣體， 或二者的結(jié)合。壓縮氣體由中心供氣管道系統(tǒng)提 供或由呼吸機(jī)可配備的專(zhuān)用 空氣壓縮機(jī)產(chǎn)生。1. 氣動(dòng)機(jī)械呼吸機(jī)氣動(dòng)機(jī)械呼吸機(jī)的通氣以壓縮氣體為動(dòng)力來(lái) 源，其所有控制系統(tǒng)也都是靠壓縮氣體來(lái)啟動(dòng)。 由高壓壓縮氣體所產(chǎn)生的壓力，通過(guò)機(jī)械呼吸機(jī) 內(nèi)部的減壓閥、高阻力活瓣，或通過(guò)射流原理等方式而得到調(diào)節(jié)，從而提供適 當(dāng)?shù)耐怛?qū)動(dòng)壓及操縱各控制機(jī)制的驅(qū)動(dòng)壓。2. 電動(dòng)機(jī)械呼吸機(jī)單靠電力來(lái)驅(qū)動(dòng)并控制通

2、氣的呼吸機(jī)，稱(chēng)為電動(dòng)機(jī)械呼吸機(jī)。電動(dòng)機(jī)械呼 吸機(jī)也需要應(yīng)用壓縮氧氣，但只是為了調(diào)節(jié)吸入氣的氧濃度，而不是作為動(dòng)力 來(lái)源。電可通過(guò)帶動(dòng)活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)的方式來(lái)產(chǎn)生機(jī)械通氣，或通過(guò)電泵產(chǎn)生壓 縮氣體，壓縮氣體再推動(dòng)風(fēng)箱運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生通氣。3. 電-氣動(dòng)機(jī)械呼吸機(jī)電-氣動(dòng)機(jī)械呼吸機(jī)，只有在壓縮氣體及電力二者同時(shí)提供動(dòng)力的情況下 才能正常工作與運(yùn)轉(zhuǎn)。通常情況是，壓縮空氣及壓縮氧氣按不同比例混合后， 既提供了適當(dāng)氧濃度的吸入氣體，也供給了產(chǎn)生機(jī)械通氣的動(dòng)力。但通氣的控 制、調(diào)節(jié)，及各種監(jiān)測(cè)、警報(bào)系統(tǒng)的動(dòng)力則來(lái)自電力，所以這類(lèi)呼吸機(jī)又稱(chēng)為 氣動(dòng)-電控制呼吸機(jī)。比較復(fù)雜的多功能定容呼吸機(jī)大多都采用這種動(dòng)力提供 方式

3、。二、供氣裝置貯氣囊或氣缸供氣裝置：這種供氣裝置常用折疊貯氣囊或氣缸來(lái)輸送氣體，其外部裝有驅(qū)動(dòng)裝置。供給病人的潮氣量 （Vt）取決于貯氣囊或氣缸直徑（D） 和行程距離 （L）2Vt= tD2/4 L驅(qū)動(dòng)裝置可以直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)或旋轉(zhuǎn)-直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。由于氣缸的順應(yīng)性小，故Vt較為精確，因此，以氣缸作為貯氣裝置的呼吸機(jī)適合于小兒科使用。三、呼吸機(jī)的調(diào)控系統(tǒng)80 年代以前，呼吸機(jī)的調(diào)控方式有兩種形式：一種是直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的呼吸 機(jī)，通過(guò)電壓的變化，使其轉(zhuǎn)速發(fā)生改變，來(lái)控制VT、E:I 等參數(shù)。另一種是在用壓縮氣體的動(dòng)力的呼吸機(jī)，通過(guò)針形閥作為可變氣阻，來(lái)控制吸氣和呼氣 過(guò)程及其轉(zhuǎn)換，現(xiàn)代呼吸機(jī)大多數(shù)采用各種傳感器

4、，來(lái)“感知”呼吸力學(xué)等情 況的變化，并經(jīng)過(guò)微電腦分析處理后，發(fā)出指令來(lái)自動(dòng)調(diào)節(jié)VT、Paw、E:I 等參數(shù)。同時(shí)，還裝備各種監(jiān)測(cè)和報(bào)警系統(tǒng)以各種形式顯示其數(shù)值，顯示呼吸機(jī)當(dāng) 前狀態(tài)和調(diào)整參數(shù)情況。四、安全閥安全閥有兩種：一種為呼氣安全閥，其結(jié)構(gòu)大多采用直動(dòng)式溢流閥，其工 作原理是將溢流閥與氣道系統(tǒng)相連接，當(dāng)后者的壓力在規(guī)定范圍內(nèi)時(shí)，由于氣壓作用于閥板上的力小于彈簧的壓力，閥門(mén)處于關(guān)閉狀態(tài)。當(dāng)氣道系統(tǒng)的壓力 升高，作用于閥板上的壓力大于彈簧上的壓力時(shí)，閥門(mén)開(kāi)啟，排出氣體，直至 氣道壓降至規(guī)定范圍之內(nèi)，閥門(mén)重新關(guān)閉。因此，這種安全閥能保證病人氣道 壓在一個(gè)安全范圍之內(nèi)。另一種安全閥為旁路吸入閥。在

5、呼吸機(jī)正常工作時(shí)， 該閥關(guān)閉。但一旦供氣中斷，隨病人吸氣造成的管道負(fù)壓可推動(dòng)閥板，使空氣 進(jìn)行管道系統(tǒng)，保證病人供氣，避免窒息。五、呼氣閥呼氣閥在吸氣相時(shí)關(guān)閉，在呼氣相時(shí)開(kāi)啟且阻力較小，為病人提供通暢的 呼氣通道。目前較常用的呼氣閥裝置有三種：活瓣式呼氣閥、電磁比例閥和先 導(dǎo)式呼氣閥。活瓣式呼氣閥為輕質(zhì)材料制成的鴨咀狀單向活瓣。電磁比例閥通 過(guò)通電導(dǎo)線(xiàn)在磁場(chǎng)中產(chǎn)生電磁力來(lái)控制閥板的開(kāi)啟和關(guān)閉，該閥阻力很小，目 前應(yīng)用較廣，先導(dǎo)式呼氣閥采用預(yù)置壓來(lái)調(diào)節(jié)呼氣閥的開(kāi)啟和關(guān)閉。此外，PEEP時(shí)，所采用的閥（亦稱(chēng)PEEP閥），目前多采用電磁比例閥, CPAP時(shí)，則由呼吸機(jī)向氣路提供一個(gè)恒定的正壓，使整個(gè)

6、呼吸周期內(nèi)，氣道 保持在正壓水平。六、空氧混合器現(xiàn)代呼吸機(jī)都配置有精密的空氧混合器，可向病人提供不同氧濃度的氣 體。其可調(diào)范圍為21%100%?？昭趸旌掀饕话阌扇糠謽?gòu)成：即平衡閥、配 比閥、安全裝置。當(dāng)壓縮空氣和氧氣進(jìn)入平衡閥后，經(jīng)一級(jí)和二級(jí)平衡后，氣 體壓力均等，經(jīng)過(guò)配比閥達(dá)到不同的氧濃度而輸出。安全裝置的作用是當(dāng)兩種 氣體中的任何一種已耗盡，或已不符合使用要求，則由另一種氣體立刻自動(dòng)轉(zhuǎn) 換以維持供氣。七、濕化器濕化器用于增加吸入氣體的濕度。各種類(lèi)型濕化器的比較及使用如下1、冷水濕化冷水濕化指在不給水加熱的情況下吸入氣體直接通過(guò)有水的容器，在室溫 下達(dá)到濕化的目的。這種濕化器的相對(duì)濕度受到

7、氣 / 水接觸面積及水溫的限 制，因而相對(duì)濕度較低，為了提高相對(duì)濕度也有采用機(jī)械的方式將水霧化。冷 水濕化的優(yōu)點(diǎn)是容易使用，有較低的內(nèi)部順應(yīng)性，缺點(diǎn)是由于吸入溫度過(guò)低， 病人有不適感。2、加熱濕化加熱濕化是在水容器中放置加熱板或加熱絲加熱產(chǎn)生水蒸氣，調(diào)節(jié)加熱溫 度使水蒸氣的絕對(duì)濕度改變。這種濕化方法較為常用，其優(yōu)點(diǎn)是病人吸入舒 適，能保持病人體溫，缺點(diǎn)是內(nèi)部順應(yīng)性相對(duì)大，價(jià)格也貴一點(diǎn)。加熱濕化目 前有兩種形式：一種是單伺服加熱，即只有一個(gè)加熱元件在容器中。另一種濕 化器不但在容器中加熱，而且在病人吸入管道中放置加熱絲加熱，利用容器和 管道的溫差來(lái)控制加熱溫度。雙伺服型加濕器改進(jìn)了單伺服型容易在

8、管道中凝 水的缺點(diǎn)，但這種方法只增加了絕對(duì)濕度，并不增加相對(duì)濕度。我們知道，在熱力學(xué)中水的飽和度是隨溫度而升高的。絕對(duì)濕度指水蒸發(fā) 的水蒸氣多少，溫度越高，絕對(duì)濕度越大；而相對(duì)濕度則是指蒸汽到達(dá)飽和的 程度。換句話(huà)說(shuō)，加濕器升溫后，飽和度增加了，由于容器中蒸汽的增加絕對(duì) 濕度增加了；而相對(duì)濕度卻不一定能增加，條件是必須有一定的水源，相對(duì)濕 度才能增加到接近飽和度，我們都有這么一個(gè)體會(huì)，在潮濕悶熱的屋子里，我 們很容易感到口渴，這個(gè)道理很簡(jiǎn)單，屋子里的絕對(duì)濕度并沒(méi)有改變，但由于 溫度增加后飽和度增加了，相對(duì)濕度反而降低了，因此人體中還必須蒸發(fā)水分 以達(dá)到升高的飽和度。所以在使用雙伺服加濕器時(shí)我們

9、必須十分注意，不要將 溫度調(diào)太高，以免出現(xiàn)管道加熱絲溫度比容器內(nèi)溫度高的局面。據(jù) Willions 等人研究表明，只有相對(duì)濕度而不是經(jīng)對(duì)濕度對(duì)病人起作用。 假如出現(xiàn)管道溫度比容器溫度高的狀態(tài)，那么容器中加熱的水蒸氣到達(dá)管道后再次被加熱，絕對(duì)濕度沒(méi)有變但相對(duì)濕度由于飽和度升高而降低，那么為了達(dá) 到飽和度必須吸收水分，但管道中又缺乏水源，因此這樣加熱后的氣體反而要 從病人氣道中吸收水分，長(zhǎng)時(shí)間使用會(huì)造成病人痰固化而致氣道阻塞。因此使 用雙伺服加濕器要特別注意，不要將管道內(nèi)溫度調(diào)太高，以3637C為宜，而且在氣道“Y”形管上的溫度探頭一定要接好，以免產(chǎn)生測(cè)溫誤差；如果發(fā)生 傳感器錯(cuò)誤報(bào)警切不可繼續(xù)使用。比較簡(jiǎn)便的方法是觀察管道內(nèi)（有加熱絲的那種）有無(wú)凝水情況，如果特別干，就應(yīng)仔細(xì)檢查原因。3、霧化濕化霧化濕化是用超聲晶體振動(dòng)產(chǎn)生很細(xì)的水霧，常用的加濕器就是這種原 理，這種加濕器出來(lái)的水氣溫度接近室溫，因而不能在呼吸機(jī)上長(zhǎng)期使用，否 則可能降低病人的體溫。這種型式的加濕器效果好，但價(jià)格比較貴。4、熱濕交換器 （HME HMEF）該交換器是一次性使用的，仿生駱駝鼻子制作而成。其內(nèi)部有