基于呼吸回路的超声雾化给药控制装置

基于呼吸回路的超声雾化给药控制装置

陈海军;温志浩

【摘要】目的为解决全身麻醉的危重呼吸病人有效及时给药的难题,设计了基于呼吸回路的超声雾化给药控制装置.方法通过合理设计呼吸回路,使得呼吸机送出的气体与经超声雾化器雾化后的药物相结合后送达患者;内部控制系统检测超声雾化器及呼吸回路的工作状态,实现与呼吸机的同步控制及人机交互功能.结果该设计保证病人呼吸通畅的同时,在呼吸道和肺部形成局部高药物浓度,提高了疗效.结论超声雾化控制装置较好地解决了围手术期全麻患者或自主呼吸困难病人通气给药的难题.【期刊名称】《中国医疗设备》

【年(卷),期】2019(034)002

【总页数】4页(P31-34)

【关键词】呼吸回路;超声雾化;给药控制;全麻患者

【作者】陈海军;温志浩

【作者单位】广东食品药品职业学院医疗器械学院,广东广州 510520;广东食品药品职业学院医疗器械学院,广东广州 510520

【正文语种】中文

【中图分类】TH789

引言

肺部并发症在全身麻醉的危重呼吸病人中十分常见[1-2]，不及时干预势必加重病

情、延缓恢复，甚至导致病人死亡，有效及时地给药已成为临床围术期全麻病人亟待解决的突出问题。目前，临床上广泛应用慢性阻塞性肺疾病合并呼吸衰竭的治疗方案，分别采用超声雾化和呼吸机通气的方式进行治疗[3-8]。但常因患者黏膜肿胀、气道炎、分泌物黏稠、咳痰无力以至于气道堵塞，而影响呼吸机通气效果。若单用超声雾化，也因通气不畅事倍功半。基于呼吸回路的超声雾化给药控制装置通过合理设计，创新性地把超声雾化和呼吸机通气结合起来，较好解决了呼吸机与雾化装置的同步工作问题，以及雾化装置中耦合剂的自动添加、实时检测、自动回收问题，使得该装置启动、完成设置后，雾化装置的工作状态始终与呼吸机保持一致，从而简化了医生操作的复杂性。基于不断优化的设计和充分的测试，超声雾化给药装置通过了电磁兼容性认证，为其安全性、可靠性提供了保障[9-10]。

1 超声雾化给药装置工作原理

超声雾化装置进气端与呼吸机相连，呼吸机工作后送出的气体通过进气管道进入储药雾化囊体。气体通过进气通路时推动单向阀门，并被控制系统的光电传感器检测到，从而启动雾化器工作。药物经雾化后与呼吸机中气体一同送达患者。

超声雾化给药装置的呼吸回路通过与呼吸机连接，单向输送气体和药物，同时能够有效地降低雾化药物沉积，提高药物输送浓度，适合一次性使用；雾化装置将药物雾化成微细颗粒，与呼吸机输出气体融合一起输送到患者呼吸道和肺部，形成局部高浓度，提高疗效。

呼吸回路带有储药雾化囊体，通过雾化装置，将药物雾化成能被肺泡直接吸收的微小颗粒；药物颗粒进入肺部后，在肺内局部发生治疗作用，再经肺泡进入血液循环到达全身各处，加快药物疗效，实现及早控制、干预和治疗呼吸系统疾病的目的。雾化装置的启动工作与呼吸机同步，病人吸气时工作，呼气时停止雾化，同时利用单向阀门实现药物雾化后的单向输送，最大限度地防止雾化给药过程中药物对设备的影响。

2 超声雾化给药控制装置设计

适用于全身麻醉病人的呼吸回路药物雾化给药装置由具有药物雾化输送功能的呼吸回路、储药雾化囊体、超声雾化器和内部控制系统组成。该装置组成如图1所示。图1 超声雾化给药装置

2.1 呼吸回路与储药雾化囊体

呼吸回路由第一进气管（可伸缩）、第二进气管和不对称Y型出气管（可伸缩）

组成。

储药雾化囊体设有进气口、出气口和注药口，底部为半椭圆体或者半球体，进气口与第一进气管的一端连接（另一端与呼吸机气体输出口连接），出气口与第二进气管的一端连接（另一端与Y型三通出气管的一端相连接）；不对称Y型出气管含

有可伸缩管道的一端与呼吸机回气端口连接，第三端口与呼吸面罩或呼吸插管连接；上述连接组成一个对称Y型、单向密闭的气体和雾化药物的输送回路。储药雾化

囊体可由医用高分子材料制成，一次性使用。储药雾化囊体进气口与出气口处分别设有单向阀门，保证单向输送，尽可能降低药物对相关设备的不良影响；第二进气管为雾化药物的主要通道，内壁光滑，能够有效降低药物的沉积，提供输送药物浓度。

呼吸回路和储药雾化囊体与药物直接接触，采用一次性PVC材料，避免了非目标

药物（通常为祛痰药，如盐酸氨溴索等）的残留。

2.2 超声雾化器

超声雾化器主要由振荡器和换能器组成[11]。振荡器是一种由高频压电陶瓷片（超声换能器）组成的工作振荡器，其振荡频率为1.65 MHz。高频电流经压电陶瓷换能器使其将高频电流转换为相同频率的超声波。换能器产生的超声波直接作用于雾化杯中的药液，使药液表面的液体雾粒飞出，产生直径为1～5 μm的雾粒，其大小与肺泡的直径相近[12]。由于超声波而产生的雾化颗粒大小一致，动量极小，故

容易随气流行走，雾粒的数量随超声波能量的增加而增多，即超声波的功率与雾粒的数量成正比。

超声雾化给药装置采用标准性能指标的超声雾化器。超声雾化器与呼吸回路中的储药雾化囊体配套使用，可将药物雾化成适合肺泡交换的微细颗粒，首先在呼吸道和肺部形成局部高浓度，在肺内发挥较佳药物疗效，同时通过肺泡进入血液循环，将药效传递到全身各处。药物雾化装置的工作依据呼吸机工作状态进行同步控制，送气时启动工作，回气时停止雾化，进一步防止药物雾态微粒逆流至呼吸机中[13-14]。

2.3 内部控制系统

内部控制系统由雾化同步控制、耦合剂液位检测、耦合剂液位控制、单片机控制、人机交互系统等几部分组成。

2.3.1 雾化同步控制设计

当呼吸机呼出气体时，储药雾化囊体进气口单向阀门打开，利用非侵入方式的光电探测技术监测阀门状态，只有当单向阀门打开时才启动雾化装置工作，实现雾化装置与呼吸机的同步控制。

2.3.2 耦合剂液位检测

利用磁簧开关，监测耦合剂液位位置，当浮子随被测液位上下移动时，其内部的磁铁吸引磁簧开关触点动作，从而检测出液位位置，以作为耦合剂液位的控制依据[15-16]。

2.3.3 耦合剂液位控制

雾化器工作时需要适量的耦合剂，工作完成也需要将耦合剂回收到储存罐中，因此根据雾化器的工作状态以及液位情况要及时补充和回收耦合剂。本装置采用中山高硕电子12 V直流电机蠕动泵，通过控制电压方向来实现电机的正反转，从而实现耦合剂的添加和回收。