呼吸机的结构及原理

闭环控制系统 (监测→反馈控制) 开环控制系统 (送气、无反馈)
呼吸机—电子打气筒！
呼吸机的历史
1832年 约翰•达尔齐尔（John Dalziel)提出设想密封箱 1928年 德林克（Drinker)第一台有临床价值的电动铁肺 1935年 贝拉克(Barach) 面罩 CPAP 1940's 负压通气大量使用 1952年 拉森(Lassen)证明正压通气更有效（哥本哈根） 1970's 鼻(面)罩正压通气 1989年 BiPAP呼吸机
一、气源 绝大多数呼吸机需高压氧和高压空气。氧气源可来
自中心供氧系统，也可用氧气钢筒。高压空气可来自中 心供气系统，或使用医用空气压缩机。氧气和压缩空气 的输出压力不应大于5kg/cm2，因此，使用中心供氧、中 心供气，或高压氧气钢筒，均应装配减压和调压装置。
电动型呼吸机不需高压空气，其中部分需高压氧，部分 不需高压氧，经氧流量计供氧。
压力监测：通过压力传感器实施，一般连接在病人Y型接 口处。 流量监测：一般在呼气端装有流量传感器，以监测呼出气 的潮气量，并比较吸入气的潮气量。 FIO2监测：一般安装在供气部分，监测呼吸机输出的氧浓 度，以保证吸入所需浓度的新鲜空-氧混合气体。 监测氧浓度的传感器有两种，一是氧电极，二为氧电池， 都只能用一年左右。
呼吸机是治疗呼吸 衰竭重要的设备，是最 重要的急救设备之一。
呼吸机的定义
• 呼吸机是一种能将含氧气的空气送入肺部，将含二氧 化碳的气体排出体外，帮助呼吸系统完成通气的装 置—生理学的定义
• 呼吸机是一种能代替、控制或改变人的正常生理呼吸， 增加肺通气量，改善呼吸功能，减轻呼吸功消耗，节 约心脏储备能力的装置—力学的定义
5、按适用范围分类： 成人 儿童 新生儿
6、按工作频率分类： 常频 高频
呼吸机功能
1. 基本功能 ①提供可变通气压力或容积； ②调节呼吸频率或呼吸周期； ③调节吸气流速或吸呼比； ④调节辅助呼吸的敏感度。
2. 次级功能 ①调节吸入气氧浓度； ②加温、加湿功能； ③压力安全阀。
3. 特殊功能 ①压力波形选择； ②呼气流速限制； ③深吸气功能。 ④PEEP ⑤压力支持 ⑥自发通气回路
4. 附属功能 ①监测系统； ②警报系统； ③记录系统。
呼吸机的工作示意图
吸气相
吸气向呼气切换
压力切换 时间切换 容量切换 流速切换 复合切换
呼气相
自主切换 时间切换 人工切换
呼气向吸气切换
呼吸机基本结构
• 供气装置：由空气压缩机(提供高压空气)、氧气供给装 置或氧气瓶(提供高压氧气)和空氧混合器组成。主要提 供给病人吸入的氧浓度在21%~100%的高含氧气体。
3、按驱动方式分类：
气动气控：需4kg/cm2以上氧源和空气源，由逻辑 元件控制和调节呼吸机参数。
电动电控：驱动和参数调节均由电源控制。
气动电控：通气源以氧气为动力，控制系统以电 源为动力。多功能呼吸机的主流设计。
4、按切换方式分类（四类）： 定时通气机（时间切换） 定容通气机（容量切换） 定压通气机（压力切换） 定流通气机（流速切换）
• 控制装置：由计算机对设置参数及实测值进行智能化处 理，通过控制器发出不同指令来控制各传感器、呼出阀、 吸气阀来满足病人呼吸的要求。
• 病人气路：由气体管道、湿化器、过滤器等组成。
呼吸机结构示意图
呼吸机的基本结构包括：
①气源。 ②供气和驱动装置。 ③空氧混合器。 ④控制部分。 ⑤呼气部分。 ⑥监测报警系统。 ⑦呼吸回路。 ⑧湿化和雾化装置。
四、控制部分
五、呼气部分
➢配合呼吸机作呼吸动作。 ➢在吸气时关闭，使呼吸机提供的气体能 全部供给病人；在吸气末，呼气阀仍可以 继续关闭，使之屏气； ➢只在呼气时才打开，使之呼气。 ➢当气道压力低于PEEP时，呼气部分必须 关闭，维持PEEP。 ➢呼气只能从此回路呼出，而不能从此回 路吸入。 ➢呼气部分主要有三种功能的阀组成：呼 气阀、PEEP阀、呼气单向阀，也可由一 个或两个阀完成上述功能。
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• Hale Waihona Puke Baidu体管道
• 过滤器
• 积水杯
八、湿化器与雾化器 （一）湿化器
对吸入气体的加温和湿化，以使气道内不易产生痰栓 和痰痂，并可降低分泌物的粘稠度，促进排痰。
（二）雾化器
雾化器是利用压缩气源作动力进行喷雾，雾化的生 理盐水可增加湿化的效果，也可用作某些药物的雾化吸 入。雾化器产生的雾滴一般小于5μm。
20世纪 40年代，铁 肺被大规模 用于小儿麻 痹的治疗。
呼吸机的类型
1、按照与患者的连接方式分为： 无创呼吸机 有创呼吸机
2、按用途分类（六类）： 急救呼吸机 呼吸治疗通气机 麻醉呼吸机 小儿呼吸机：专用于小儿和新生儿通气支持和呼吸治疗。 高频呼吸机：具备通气频率＞60次/min功能。 无创呼吸机：经面罩或鼻罩完成通气支持。
二、供气和驱动装置
供气装置
• 中央供气 • 空气压缩机 • 氧气瓶
减压阀
• 减压阀是气动呼吸机的 一个必备配件
• 主要作用是将气源的压 力减压并稳定到一个定 值。
三、空氧混合器
➢把氧气和空气混合,再按比例调节成治疗所 需的安全氧浓度输出给病人的一种装置 分为： ➢浮标式混合器 ➢机械膜式混合器 ➢电子比例混合器
➢流量传感器：能感受流体流量并转换成可用输出信号的传 感器 ➢差压式 ：根据安装于管道中流量检测件产生的差压,已知 的流体条件和检测件与管道的几何尺寸来计算流量。 ➢超声波：超声波在流动的流体中传播时就载上流体流速的 信息。因此通过接收到的超声波就可以检测出流体的流速， 从而换算成流量。
七、呼吸回路
电磁呼气阀 PEEP阀
六、监测和报警系统
✓呼吸机监测系统的作用有两个方面：
•一是监测病人的呼吸状况； •二是监测呼吸机的功能状况， •两者对增加呼吸机应用的安全性，均具有 相当重要的作用。
✓呼吸机的监测系统包括:压力、流量、 吸入氧浓度、呼出气CO2浓度、经皮 O2分压、CO2分压、血氧饱和度等。