空氧混合器的研制及應用修訂版

1、k氧混合器的研制及應IBMT StandardiZation OffiCe IBMT5AB-IBMT08-IBMT2C-ZZT18 空 氧 混 合 器 的 研 制 及 應 用【摘要】對空氧混合器的設計進行技術分析，探討空氧混合器技術及臨床應用，提出空氧混合器的使用與發(fā)展前景?！娟P鍵詞】空氧混合器、臨床應用。【中圖分類號】R529. 1【文獻標識碼】B【文章編號】1004-7484 (2014) 04-01158-02前言氧是維持生命的至要物質(zhì)，機體依賴氧而獲得能量，從而確保各組織細胞活動正常，機能發(fā)揮自如。人體要獲得氧是通過自主呼吸過程來完成。若在呼吸過程中有一個環(huán)節(jié)發(fā) 生障礙，都會造成組織氧

2、合作用失常，出現(xiàn)缺氧癥需及時矯正補充。在臨床應用中以人的 動脈學氧分壓值(Pa02)與氧飽和度(SaO2)進行分析監(jiān)護的。正常人的動脈血氧分壓Pa02值，青年人一般為12. 9kPa (96. 8mHg) , 60歲以上老年人為11. 5 kPa(86mmHg),通常以Pa02 10.7 kPa (80unHg)為支持值的最下限，判斷缺氧程度。輕度缺氧 Pa0210. 7 kPa (8OmnlHg)；中度缺氧 Pa028. 0 kPa (6OmnlHg):重度缺氧 PaO25. 33 kPa (4OmnlHg)。當PaO24. 0 kPa (30nHg)時，生命可能出現(xiàn)危險。在臨床應用中，就是

3、以氏02值的數(shù)值變化而采取適肖的措施，來確保人體血液氧的 含量。但吸入高濃度(A60%)大于3小時，肺部和其他組織細胞會引起毒性作用產(chǎn)生 氧中毒。通常長時間吸氧的安全濃度為60%以下為宜。因此空氧混合器在此領域具有較大 的現(xiàn)實意義。2空氧混合器的工作原理空氧混合器可以按患者臨床需要輸出不同流量、濃度的的控制部件，其原理是把醫(yī)用 壓縮空氣源和氧氣源通過比例閥混合，輸出21%IO0%的混合氣源。其工作原理如圖 Io高壓空氣和氧氣兩種氣源，首先進入過濾器進行凈化，再經(jīng)單向閥進入平衡系統(tǒng)進行 第一次平衡（即粗調(diào)）。如果兩個氣源壓力不平衡，則氣體從溢流孔溢出進入報警系統(tǒng)發(fā) 出報警信號。若兩氣源的壓力差超

4、過2*1. 013X105帕斯卡（二個標準大氣壓），則氣體從 安全閥流出，達到保護空氧混合器的IJ的。若兩氣源的壓力差不超過1.013X103帕斯卡（一個標準大氣壓），則兩氣源的氣體分別沿各自的氣道進入平衡閥體，進行第二次平衡（即細調(diào)）。兩個氣源經(jīng)第二次平衡。經(jīng)過二次平衡之后的兩種氣體壓力已相對平衡穩(wěn) 定，便可以供給調(diào)節(jié)閥進行定量調(diào)控之用。通過調(diào)節(jié)旋鈕，調(diào)定輸出氧濃度的預置量，兩 壓力相對平衡穩(wěn)定的氣體便通過各自的調(diào)節(jié)閥，按給頂指令進行混合，從主出口輸出按預 置靈的比例配制特定的氧濃度供使用。這樣，與呼吸機連接使用便能達到理想的救護Ll 的。3空氧混合器主要部件的設訃3. 1第一次平衡系統(tǒng)第一

5、次系統(tǒng)中滑閥座和滑閥是關鍵件，從流體力學觀點出發(fā)，兩種不同的氣體：壓縮 空氣和高壓氧氣，如果壓力不同或者不穩(wěn)定，就不能按一定的比例進行混合成為固定氧濃 度的氣體。因此，空氧混合器的首要任務是解決兩種氣體壓力的平衡問題?；y和滑閥座 就是為了使兩者的壓力平衡而設計。按照二個力的平衡規(guī)律：作用在一個物體上的兩個 力，如果大小相等，方向相反，且同一條直線上，那么這兩個力就平衡?；y座和滑閥就 是根據(jù)這一定律而設計的?；y兩端的壓縮空氣和高壓氧氣同時作用在同一滑閥上，并且 方向相反?；鹣拗苾煞N氣體壓力作用在同一直線上的作用。如果滑閥兩端的兩個力大 小相等，那么滑閥就處在中間的平衡位置上。如果兩個力

6、大小不等，那么力較大的一端便 將滑閥推向力小的一端。當滑閥位移到溢流孔時，氣體便從溢流孔溢出，進入報警室，經(jīng) 噴嘴噴出，沖擊震動片使之發(fā)出報警聲音信號，告訴臨床醫(yī)主此時壓力已經(jīng)不平衡了，需 進行相應的調(diào)整。乂因兩個力不平衡而推動滑閥移動，其移動速度受壓力差的大小、滑閥 自身的重量（垂直力）、橡膠圈的磨擦力及滑座表面粗糙度等因素的影響。為了提高或法 靈敏度及反應速度，在設計和研制上盡量選用具有防腐蝕、比重輕的材料做滑閥。滑座的 加工表面粗糙度達O. 8?S,以此降低垂直作用力和磨擦力。對密封圈的設汁，主要考慮耐摩擦性及長久報質(zhì)性，因此選用GB1235-76耐熱、耐 磨、耐腐蝕、防老化、不怕冷、質(zhì)

7、地柔軟的優(yōu)質(zhì)“0”形圈。通過試驗，其適應性好，在 1.013X105帕斯卡（一個標準大氣壓）壓力差的情況下，活動良好，并且在5X1. 013X105 帕斯卡（五個標準大氣壓）的惜況下，密封性不變，不會漏氣，符合空氧混合器的工作要 求。根據(jù)牛頓第三定律：兩個物體之間的作用力和反作用力總是大小相等，方向相反，作 用在同一直線上的原理。在滑閥兩端設汁了兩條壓縮彈簧，以防止滑閥被壓到滑座底部而 乂不能快速回到平衡位置的危險，同時滑閥位移后，靠另一氣體的壓力和彈簧的反作用力 迅速把滑閥穩(wěn)定在平衡位置上，使二個力盡快保持平衡。彈簧基本參數(shù)設計如下：a）彈簧外徑的設計及選用。因為滑閥的最大內(nèi)徑為5. 5mm,為確?；顒屿`敏，選用彈簧的外徑D為5. 3m.b)彈簧直徑的設訃及選取根據(jù)彈簧汁算公式：Pn K Cd 二 1.6其中：Pn最大工作負荷；K曲度系數(shù)；C彈簧指數(shù)；T 作用剪應力。按實際參數(shù)計算求得d二0. 30. 7n實驗證明彈簧直徑選用0