呼吸机基本原及典型介绍

呼吸机基本原理及典型介绍YourSubtitleGoesHere思考题呼吸机的基本工作原理是什么呼吸机的主要呼吸（通气）模式和含义气动电控型呼吸机的基本结构主要内容工作原理历史与发展切换形式通气形式分类基本结构几种典型的呼吸机呼吸机（Ventilator）在国外又称通气机临床三大常规救治设备之为呼吸功能衰竭或呼吸功能不全的患者提供呼吸支持或恢复治疗。一、呼吸机的工作原理1.什么是机械通气就是利用呼吸机对患者进行通气治疗。机械通气技术，是指如何利用呼吸机所提供的通气方式来完成对患者的最优化治疗。2.传统的机械通气负压呼吸机（铁肺）无创通气首先于1928年在波士顿儿童医院被使用。在上个世纪四五十年代小儿麻痹症施虐的时候被广泛使用。正压呼吸机1955年在马塞诸塞人民医院首先使用一种有创式通气。这也称为现代机械通气的标准铁肺同时在胸腔和腹腔造成负压，导致心输出量的减少1953年RanchoLosAmigosHospital的铁肺病房3.呼吸机的基本技术性能呼吸频率呼吸频率为每分钟呼吸次数，一般为6～20次/m，要视病情需要适当调节。呼吸周期呼吸周期由吸气时间T1和呼气时间T2组成，T=T1+T2。一般呼气时间要比吸气时间长。吸呼比吸气时间与呼气时间之比R=T1/T2通常吸呼比可取1:1.5、1:2、1:2.5、1:3。一次通气量又叫做潮气量，即每次吸气时进入肺腔的空气量。一般在100～1200ml范围内可调每分钟通气量又叫流率。每分钟吸入气体的总量。一般在0～200L/min之间可调。供气压力呼吸机在吸气相产生正压，将气体压入肺部。供气压力范围一般为196～588Pa（20～60cmH2O）氧浓度可调范围为21～100％。二、呼吸周期的控制方式人体的肺通气过程包括吸气相、吸气相向呼气相切换、呼气相以及呼气相向吸气相切换四个状态。时间切换呼吸机以恒定流量的气体向病人供气，利用各种无稳多谐振荡器确定呼吸的周期或频率以及呼吸比。吸气时间达到预置值时，呼吸机自动将吸气相转变为呼气相。特点是在吸气时间固定后，当病人的顺应性、气道阻力发生变化时，吸气压力、容积以及流速都需要发生相应的变化。（多用于负压呼吸机）容量切换呼吸机送给病人的空气容量达到预置值时，呼吸机才进行切换。特点是能够保持稳定的通气量。压力切换给病人体内的空气压力超过预置值时，吸气相切换成呼气相。特点是不能保持稳定的潮气量。流量切换当气流速低于预置值时，吸气相切换为呼气相。呼吸机在临床使用时，要按病情需要适当选择通气方式，以达到合理使用和最佳的治疗效果。呼吸机的呼吸模式主要分为两类：定压通气模式和定容通气模式。三、呼吸机常用通气方式（呼吸模式）定压通气模式：VCV需要设置潮气量VT、通气频率RR、吸呼比I/E、给氧浓度FiO2特点：能保证潮气量、完全替代自主呼吸，有利于呼吸肌的休息；易发生人机对抗，通气不足或通气过度，不利于呼吸肌的锻炼定容通气模式：PCV需要预设压力控制水平、吸气时间、吸呼比、通气频率、给氧浓度可控制气道峰压，减少压力伤害，但不能保证潮气量辅助通气AMV靠患者吸气用力触发（流量触发或压力触发），只要患者触发成功，呼吸机即给予预设条件的通气支持；辅助强制性通气(ACMV)仅当病人呼吸频率低于预置值时才引发机械通气。呼吸较快的病人可能会通气过度而导致严重的呼吸性硷中毒和肺过渡膨胀。间歇性强制通气（IMV）预置呼吸机参数。即呼吸机在一定预定间隙期间，自动释出预定的潮气量，患者也可自主呼吸，决定自己的呼吸频率和潮气量。同步间歇性强制通气(SIMV)每分钟按操作者在呼吸机上设置的参数给予病人强制性呼吸，设有同步装置，由病人呼吸触发。是目前最常用的通气方式。可以自主呼吸也可以强制呼吸。如果病人有呼吸，强制呼吸就会和病人的吸气动作同步。压力支持通气PSV开始送气和停止送气都是从自主触发气流敏感度来启动的，自主呼吸期间，病人吸气一开始，呼吸机即开始送气并使气道压迅速上升到预置的压力值，并维持气道压在这一水平。当自主吸气流速降低到最高吸气流速的25％时，送气停止，病人开始呼气，呼吸频率和吸呼比由病人决定。持续气道正压CPAP呼吸机内装有灵敏的气道压测量和调节系统，随时间调整正压气流的流速，维持气道压基本恒定在预测的CPAP水平上。双水平气道正压无创通气BiPAP在两个不同气道压力水平上存在有自主呼吸和压力支持通气模式。呼吸末正压通气(PEEP)小气道、肺泡在呼吸末仍保持在高于大气压的水平，可防止小气道、肺泡萎缩，增加功能残气量和肺顺应性，从而改善肺弥散功能四、呼吸机的分类按照动力来分类气动气控呼吸机只以氧气作气源，由于采用全气动元件实现通气功能，功能一般比较简单，多用于急救场合和对电磁干扰要求较高的场合。EM6106气动电控呼吸机通常需要外接氧气、压缩空气，控制部分比较复杂。采用高精度的流量、压力传感器和耐用的控制阀组成，拥有多种通气模式、多种呼吸参数的监测，有些还具备呼吸力学的曲线波形以及趋势分析等等。SC300电动电控呼吸机一般只用氧气做气源，不需要压缩空气，实现在常压下对患者的通气。大都有气缸、活塞泵的功能，但触发灵敏度较低，吸气响应时间长，往往不能与病人好好的同步，应用收到限制。SC-5电动呼吸机按照吸气向呼气的切换方式分类（美国鸟牌Vela型呼吸机）压力切换型容积切换型时间切换型联合切换型五、呼吸机的基本结构1.空气氧混合器空气氧混合器的输入气体可以是压缩空气、环境空气或压缩氧气。2.主机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，按照设定的参数，如通气量、呼吸频率、吸呼比及选定的通气方式给病人供气。另外，常配有监测装置：压力监测、流量监测、FiO2监测等。3.湿化器或雾化器冷水湿化器加热湿化器雾化湿化器热湿交换器（人工鼻）4.外部管道单向蘑菇活瓣单向鱼嘴活瓣单向弹簧活瓣典型机型介绍：KTH-2型可控同步呼吸机生产厂家：绍兴三五仪表厂1.KTH-2的特点与结构特点：由电路控制的气源驱动的时间切换型呼吸机。结构：由气路、电路两大部分组成KTH-2型可控同步呼吸机KTHKTH--22呼吸机整机呼吸机整机控制电路控制电路气路部分气路部分电气换能器电气换能器气电换能器气电换能器K3K3J3J3KTHKTH--22呼吸机整机呼吸机整机控制电路控制电路气路部分气路部分电气换能器电气换能器气电换能器气电换能器K3K3J3J32.气路流程与结构及主要部件结构原理气路部分包括6个部件：单向升压阀、潮气调节阀、雾气调节阀、空氧混合器、讯号三通阀及安全阀等。KTH-2型可控同步呼吸机KTH-2呼吸机的气路工作流程KTH-2型可控同步呼吸机气源气源单向升压阀单向升压阀雾化器雾化器雾化调节阀雾化调节阀雾化输出雾化输出空氧混合器空氧混合器湿化器湿化器潮化潮化输出输出讯号讯号入口入口安全阀安全阀气电换能器气电换能器电气换能器电气换能器手动控制手动控制三通阀三通阀气源气源单向升压阀单向升压阀雾化器雾化器雾化调节阀雾化调节阀雾化输出雾化输出空氧混合器空氧混合器湿化器湿化器潮化潮化输出输出讯号讯号入口入口安全阀安全阀气电换能器气电换能器电气换能器电气换能器手动控制手动控制三通阀三通阀1)单向升压阀工作原理单向升压阀是小气流讯号控制大气流还断的气动元件，通俗地讲就是一只气流开关，结构原理如图所示。KTH-2型可控同步呼吸机接电气换能器J3讯号口节流口过滤片入口推动杆皮膜出口阀片弹簧2)空氧混合器由3个部分组成，空气过滤器、文丘里管、缓冲器。其中主要部件是文丘里管。KTH-2型可控同步呼吸机混合体进气口喷嘴喷管入口AirAirO2Air文氏效应根据流体连续性原理，气体流速与管道截面积有下述关系：即其中：——进气口界面积——喷嘴界面积——进气口的气体流速——喷嘴的气体流速KTH-2型可控同步呼吸机1221SvSv1122SvSv1S2S1v2v由式可知，管内气体流速与管道截面积成反比。进气口的孔径为2.8mm，喷嘴孔径是进气口孔径的1／4，从截面积来说前者是后者的1／16。因此，喷嘴口的气体流速是进气口流速的16倍，通过截面积的减小，得到了高速气流。KTH-2型可控同步呼吸机又根据流体力学的柏努利方程，在流管中任何两截面处，单位体积的流体的动能(1/2ρѵ2)和重力势能(ρgh)及该处压强(P)之和都是相等的。所以有下述关系式：其中：P1——进口处压强ѵ1——进气口的气体流速h1——进气口高度P2——喷嘴处压强ѵ2——喷嘴的气体流速流速h2——喷嘴的高度ρ——气体密度KTH-2型可控同步呼吸机221112221122PvghPvgh文氏管一般水平放置，故h1=h2可见，流速大的地方压强就低。所以高速气流从喷嘴喷出，在喷嘴口处形成很低的压强，周围空气补充到低压区而被高速氧气流吸带而进入喷管，这就是文氏效应。KTH-2型可控同步呼吸机2211221122PvPv2.电路工作原理1)强制呼吸时电路工作情况控制呼吸时，多谐振荡器按选定的呼吸频率和呼吸比产生脉冲方波信号，经功放和电气换能器控制单向升压阀，向病人送气。电源DC18多谐振荡器单稳态触发器时间切换电路功率放大器电气换能器J3气电换能器K3到单向升压阀呼吸吸合-吸气电源DC18多谐振荡器单稳态触发器时间切换电路功率放大器电气换能器J3气电换能器K3到单向升压阀呼吸吸合-吸气KTH-2型可控同步呼吸机3)同步呼吸时电路情况工作同步呼吸时，由控制吸气信号（负压）推动灵敏的气动开关，触发单稳电路产生方波信号，经功放后控制气道的单向升压阀。两种呼吸方式可以由K3选择。电源DC18多谐振荡器单稳态触发器时间切换电路功率放大器电气换能器J3气电换能器K3到单向升压阀吸合-吸气呼吸有呼吸-释放电源DC18多谐振荡器单稳态触发器时间切换电路功率放大器电气换能器J3气电换能器K3到单向升压阀吸合-吸气呼吸有呼吸-释放KTH-2型可控同步呼吸机单稳触发电路VCCV2R24R25R27R28T6T7R37R36RB7R29D3C7VCCR26C4D4T5C6V3VB5VB1VB2VB6VE5VB7VE7VC7有呼吸-释放呼吸VCCV2R24R25R27R28T6T7R37R36RB7R29D3C7VCCR26C4D4T5C6V3VB5VB1VB2VB6VE5VB7VE7VC7有呼吸-释放呼吸KTH-2型可控同步呼吸机4)同步呼吸、病人停止呼吸时电路工作情况电源DC18多谐振荡器单稳态触发器时间切换电路功率放大器电气换能器J3气电换能器K3到单向升压阀呼吸吸合-吸气无呼吸-吸合无呼吸延迟5秒电源DC18多谐振荡器单稳态触发器时间切换电路功率放大器电气换能器J3气电换能器K3到单向升压阀呼吸吸合-吸气无呼吸-吸合无呼吸延迟5秒KTH-2型可控同步呼吸机SiemensServo900C1.基本结构900C型呼吸机（servoventilator）是德国西门子公司上个世纪90年代的产品。它具有多种呼吸方式可供选择，还具有较强的面板显示功能和选择调节功能。为了病人的安全设有多种保护装置和报警装置。由气路单元、电子电路单元、气路连接附件、车架等部分组成1)气动单元气动单元的主体是一个气体传送系统，由气体导管、压力传感器和流量传感器以及控制阀门组成。a.吸气管道传感器位置、吸气阀b.呼气管道传感器位置、呼气阀c.流量传感器原理d.压力传感器e.空氧混合阀f.气路常见故障1）空氧混合器通气不畅——进水后腐蚀致堵气水分离器要经常排水2）氧浓度偏高且不易调节——压缩空气压力太低在氧气管道加一个压力调节阀3）气泵压力减低——定时放气电磁阀漏气——气缸的阀片或默片断裂4）呼出流量指示明显偏大——流量传感器的过滤网太脏用酒精或蒸馏水冲洗，浸泡5）PEEP值很大，且不能调零——压力传感器前的过滤器堵塞呼出管道过滤器应该每个病人换一次2)电子电路单元电子单元包括具有调节、报警及监测等功能的印刷电路板。电子单元集中安放在一个长方形的机箱中，机箱的前面板上设置许多开关，旋钮和显示仪表。气动单元的工作全部由电子电路控制。故障线路板可用元配线路直接进行更新，