呼吸機基本原理及典型介紹

1、呼吸機基本原理及典型介紹第1頁，共66頁，2022年，5月20日，20點3分，星期二思考題呼吸機的基本工作原理是什么呼吸機的主要呼吸（通氣）模式和含義氣動電控型呼吸機的基本結構第2頁，共66頁，2022年，5月20日，20點3分，星期二主要內(nèi)容工作原理歷史與發(fā)展切換形式通氣形式分類基本結構幾種典型的呼吸機第3頁，共66頁，2022年，5月20日，20點3分，星期二呼吸機（Ventilator）在國外又稱通氣機臨床三大常規(guī)救治設備之為呼吸功能衰竭或呼吸功能不全的患者提供呼吸支持或恢復治療。 第4頁，共66頁，2022年，5月20日，20點3分，星期二一、呼吸機的工作原理第5頁，共66頁，2022

2、年，5月20日，20點3分，星期二1.什么是機械通氣 就是利用呼吸機對患者進行通氣治療。機械通氣技術，是指如何利用呼吸機所提供的通氣方式來完成對患者的最優(yōu)化治療。第6頁，共66頁，2022年，5月20日，20點3分，星期二2.傳統(tǒng)的機械通氣負壓呼吸機（鐵肺）無創(chuàng)通氣首先于1928年在波士頓兒童醫(yī)院被使用。在上個世紀四五十年代小兒麻痹癥施虐的時候被廣泛使用。正壓呼吸機1955年在馬塞諸塞人民醫(yī)院首先使用一種有創(chuàng)式通氣。這也稱為現(xiàn)代機械通氣的標準 鐵肺同時在胸腔和腹腔造成負壓，導致心輸出量的減少1953年Rancho Los Amigos Hospital的鐵肺病房第7頁，共66頁，2022年，5

3、月20日，20點3分，星期二3.呼吸機的基本技術性能呼吸頻率 呼吸頻率為每分鐘呼吸次數(shù)，一般為620次/m，要視病情需要適當調(diào)節(jié)。呼吸周期 呼吸周期由吸氣時間T1和呼氣時間T2組成，T=T1+T2。一般呼氣時間要比吸氣時間長。吸呼比 吸氣時間與呼氣時間之比R=T1/T2通常吸呼比可取1:1.5、1:2、1:2.5、1:3。第8頁，共66頁，2022年，5月20日，20點3分，星期二一次通氣量 又叫做潮氣量，即每次吸氣時進入肺腔的空氣量。一般在1001200ml范圍內(nèi)可調(diào)每分鐘通氣量 又叫流率。每分鐘吸入氣體的總量。一般在0200L/min之間可調(diào)。供氣壓力 呼吸機在吸氣相產(chǎn)生正壓，將氣體壓入肺

4、部。供氣壓力范圍一般為196588Pa（2060cmH2O）氧濃度 可調(diào)范圍為21100。第9頁，共66頁，2022年，5月20日，20點3分，星期二二、呼吸周期的控制方式人體的肺通氣過程包括吸氣相、吸氣相向呼氣相切換、呼氣相以及呼氣相向吸氣相切換四個狀態(tài)。 第10頁，共66頁，2022年，5月20日，20點3分，星期二時間切換呼吸機以恒定流量的氣體向病人供氣，利用各種無穩(wěn)多諧振蕩器確定呼吸的周期或頻率以及呼吸比。吸氣時間達到預置值時，呼吸機自動將吸氣相轉(zhuǎn)變?yōu)楹魵庀?。特點是在吸氣時間固定后，當病人的順應性、氣道阻力發(fā)生變化時，吸氣壓力、容積以及流速都需要發(fā)生相應的變化。（多用于負壓呼吸機）容量

5、切換呼吸機送給病人的空氣容量達到預置值時，呼吸機才進行切換。 特點是能夠保持穩(wěn)定的通氣量。第11頁，共66頁，2022年，5月20日，20點3分，星期二壓力切換給病人體內(nèi)的空氣壓力超過預置值時，吸氣相切換成呼氣相。特點是不能保持穩(wěn)定的潮氣量。 流量切換當氣流速低于預置值時，吸氣相切換為呼氣相。 第12頁，共66頁，2022年，5月20日，20點3分，星期二呼吸機在臨床使用時，要按病情需要適當選擇通氣方式，以達到合理使用和最佳的治療效果。呼吸機的呼吸模式主要分為兩類：定壓通氣模式和定容通氣模式。第13頁，共66頁，2022年，5月20日，20點3分，星期二三、呼吸機常用通氣方式（呼吸模式）定壓通

6、氣模式：VCV需要設置潮氣量VT、通氣頻率RR、吸呼比I/E、給氧濃度FiO2特點：能保證潮氣量、完全替代自主呼吸，有利于呼吸肌的休息；易發(fā)生人機對抗，通氣不足或通氣過度，不利于呼吸肌的鍛煉定容通氣模式：PCV需要預設壓力控制水平、吸氣時間、吸呼比、通氣頻率、給氧濃度可控制氣道峰壓，減少壓力傷害，但不能保證潮氣量第14頁，共66頁，2022年，5月20日，20點3分，星期二第15頁，共66頁，2022年，5月20日，20點3分，星期二輔助通氣AMV 靠患者吸氣用力觸發(fā)（流量觸發(fā)或壓力觸發(fā)），只要患者觸發(fā)成功，呼吸機即給予預設條件的通氣支持； 第16頁，共66頁，2022年，5月20日，20點3

7、分，星期二輔助強制性通氣(ACMV) 僅當病人呼吸頻率低于預置值時才引發(fā)機械通氣。呼吸較快的病人可能會通氣過度而導致嚴重的呼吸性鹼中毒和肺過渡膨脹。間歇性強制通氣（IMV） 預置呼吸機參數(shù)。即呼吸機在一定預定間隙期間，自動釋出預定的潮氣量，患者也可自主呼吸，決定自己的呼吸頻率和潮氣量。第17頁，共66頁，2022年，5月20日，20點3分，星期二同步間歇性強制通氣(SIMV) 每分鐘按操作者在呼吸機上設置的參數(shù)給予病人強制性呼吸，設有同步裝置，由病人呼吸觸發(fā)。是目前最常用的通氣方式?？梢宰灾骱粑部梢詮娭坪粑?。如果病人有呼吸，強制呼吸就會和病人的吸氣動作同步。 第18頁，共66頁，2022年，

8、5月20日，20點3分，星期二壓力支持通氣PSV 開始送氣和停止送氣都是從自主觸發(fā)氣流敏感度來啟動的，自主呼吸期間，病人吸氣一開始，呼吸機即開始送氣并使氣道壓迅速上升到預置的壓力值，并維持氣道壓在這一水平。當自主吸氣流速降低到最高吸氣流速的25時，送氣停止，病人開始呼氣，呼吸頻率和吸呼比由病人決定。 第19頁，共66頁，2022年，5月20日，20點3分，星期二持續(xù)氣道正壓CPAP 呼吸機內(nèi)裝有靈敏的氣道壓測量和調(diào)節(jié)系統(tǒng)，隨時間調(diào)整正壓氣流的流速，維持氣道壓基本恒定在預測的CPAP水平上。 雙水平氣道正壓無創(chuàng)通氣BiPAP 在兩個不同氣道壓力水平上存在有自主呼吸和壓力支持通氣模式。 第20頁，

9、共66頁，2022年，5月20日，20點3分，星期二呼吸末正壓通氣(PEEP) 小氣道、肺泡在呼吸末仍保持在高于大氣壓的水平，可防止小氣道、肺泡萎縮，增加功能殘氣量和肺順應性，從而改善肺彌散功能 第21頁，共66頁，2022年，5月20日，20點3分，星期二四、呼吸機的分類第22頁，共66頁，2022年，5月20日，20點3分，星期二按照動力來分類氣動氣控呼吸機 只以氧氣作氣源，由于采用全氣動元件實現(xiàn)通氣功能，功能一般比較簡單，多用于急救場合和對電磁干擾要求較高的場合。EM6106第23頁，共66頁，2022年，5月20日，20點3分，星期二氣動電控呼吸機 通常需要外接氧氣、壓縮空氣，控制部分

10、比較復雜。采用高精度的流量、壓力傳感器和耐用的控制閥組成，擁有多種通氣模式、多種呼吸參數(shù)的監(jiān)測，有些還具備呼吸力學的曲線波形以及趨勢分析等等。SC300第24頁，共66頁，2022年，5月20日，20點3分，星期二電動電控呼吸機 一般只用氧氣做氣源，不需要壓縮空氣，實現(xiàn)在常壓下對患者的通氣。大都有氣缸、活塞泵的功能，但觸發(fā)靈敏度較低，吸氣響應時間長，往往不能與病人好好的同步，應用收到限制。SC-5電動呼吸機 第25頁，共66頁，2022年，5月20日，20點3分，星期二按照吸氣向呼氣的切換方式分類 （美國鳥牌Vela型呼吸機）壓力切換型容積切換型時間切換型聯(lián)合切換型第26頁，共66頁，2022

11、年，5月20日，20點3分，星期二五、呼吸機的基本結構第27頁，共66頁，2022年，5月20日，20點3分，星期二1. 空氣氧混合器空氣氧混合器的輸入氣體可以是壓縮空氣、環(huán)境空氣或壓縮氧氣。 2. 主機呼吸機的主機由控制電路，機械運動部件及氣路組成，它把空氧混合，按照設定的參數(shù)，如通氣量、呼吸頻率、吸呼比及選定的通氣方式給病人供氣。另外，常配有監(jiān)測裝置：壓力監(jiān)測、流量監(jiān)測、FiO2監(jiān)測等。第28頁，共66頁，2022年，5月20日，20點3分，星期二3. 濕化器或霧化器 冷水濕化器 加熱濕化器 霧化濕化器 熱濕交換器（人工鼻）第29頁，共66頁，2022年，5月20日，20點3分，星期二4.

12、 外部管道單向蘑菇活瓣 單向魚嘴活瓣 第30頁，共66頁，2022年，5月20日，20點3分，星期二單向彈簧活瓣第31頁，共66頁，2022年，5月20日，20點3分，星期二典型機型介紹：KTH-2型可控同步呼吸機生產(chǎn)廠家：紹興三五儀表廠第32頁，共66頁，2022年，5月20日，20點3分，星期二第33頁，共66頁，2022年，5月20日，20點3分，星期二 1. KTH-2的特點與結構特點：由電路控制的氣源驅(qū)動的時間切換型呼吸機。結構：由氣路、電路兩大部分組成 KTH-2型可控同步呼吸機第34頁，共66頁，2022年，5月20日，20點3分，星期二2. 氣路流程與結構及主要部件結構原理氣路

13、部分包括6個部件：單向升壓閥、潮氣調(diào)節(jié)閥、霧氣調(diào)節(jié)閥、空氧混合器、訊號三通閥及安全閥等。KTH-2型可控同步呼吸機第35頁，共66頁，2022年，5月20日，20點3分，星期二KTH-2呼吸機的氣路工作流程KTH-2型可控同步呼吸機第36頁，共66頁，2022年，5月20日，20點3分，星期二1) 單向升壓閥工作原理 單向升壓閥是小氣流訊號控制大氣流還斷的氣動元件，通俗地講就是一只氣流開關，結構原理如圖所示。 KTH-2型可控同步呼吸機第37頁，共66頁，2022年，5月20日，20點3分，星期二2) 空氧混合器由3個部分組成，空氣過濾器、文丘里管、緩沖器。其中主要部件是文丘里管。 KTH-2

14、型可控同步呼吸機第38頁，共66頁，2022年，5月20日，20點3分，星期二文氏效應根據(jù)流體連續(xù)性原理，氣體流速與管道截面積有下述關系： 即其中：進氣口界面積噴嘴界面積進氣口的氣體流速噴嘴的氣體流速KTH-2型可控同步呼吸機第39頁，共66頁，2022年，5月20日，20點3分，星期二 由式可知，管內(nèi)氣體流速與管道截面積成反比。進氣口的孔徑為2.8mm，噴嘴孔徑是進氣口孔徑的14，從截面積來說前者是后者的116。因此，噴嘴口的氣體流速是進氣口流速的16倍，通過截面積的減小，得到了高速氣流。KTH-2型可控同步呼吸機第40頁，共66頁，2022年，5月20日，20點3分，星期二又根據(jù)流體力學的

15、柏努利方程，在流管中任何兩截面處，單位體積的流體的動能(1/22 )和重力勢能(gh)及該處壓強(P)之和都是相等的。所以有下述關系式：其中：P1 進口處壓強 1 進氣口的氣體流速 h1 進氣口高度 P2 噴嘴處壓強 2 噴嘴的氣體流速流速 h2 噴嘴的高度 氣體密度 KTH-2型可控同步呼吸機第41頁，共66頁，2022年，5月20日，20點3分，星期二文氏管一般水平放置，故h1 = h2 可見，流速大的地方壓強就低。所以高速氣流從噴嘴噴出，在噴嘴口處形成很低的壓強，周圍空氣補充到低壓區(qū)而被高速氧氣流吸帶而進入噴管，這就是文氏效應。KTH-2型可控同步呼吸機第42頁，共66頁，2022年，5

16、月20日，20點3分，星期二2. 電路工作原理1) 強制呼吸時電路工作情況控制呼吸時，多諧振蕩器按選定的呼吸頻率和呼吸比產(chǎn)生脈沖方波信號，經(jīng)功放和電氣換能器控制單向升壓閥，向病人送氣。KTH-2型可控同步呼吸機第43頁，共66頁，2022年，5月20日，20點3分，星期二3) 同步呼吸時電路情況工作 同步呼吸時，由控制吸氣信號（負壓）推動靈敏的氣動開關，觸發(fā)單穩(wěn)電路產(chǎn)生方波信號，經(jīng)功放后控制氣道的單向升壓閥。兩種呼吸方式可以由K3選擇。KTH-2型可控同步呼吸機第44頁，共66頁，2022年，5月20日，20點3分，星期二單穩(wěn)觸發(fā)電路KTH-2型可控同步呼吸機第45頁，共66頁，2022年，5

17、月20日，20點3分，星期二4) 同步呼吸、病人停止呼吸時電路工作情況 KTH-2型可控同步呼吸機第46頁，共66頁，2022年，5月20日，20點3分，星期二Siemens Servo 900C 第47頁，共66頁，2022年，5月20日，20點3分，星期二1.基本結構900C型呼吸機（servo ventilator）是德國西門子公司上個世紀90年代的產(chǎn)品。它具有多種呼吸方式可供選擇，還具有較強的面板顯示功能和選擇調(diào)節(jié)功能。為了病人的安全設有多種保護裝置和報警裝置。由氣路單元、電子電路單元、氣路連接附件、車架等部分組成 第48頁，共66頁，2022年，5月20日，20點3分，星期二第49頁

18、，共66頁，2022年，5月20日，20點3分，星期二1)氣動單元氣動單元的主體是一個氣體傳送系統(tǒng)，由氣體導管、壓力傳感器和流量傳感器以及控制閥門組成。 第50頁，共66頁，2022年，5月20日，20點3分，星期二第51頁，共66頁，2022年，5月20日，20點3分，星期二a.吸氣管道傳感器位置、吸氣閥第52頁，共66頁，2022年，5月20日，20點3分，星期二b.呼氣管道傳感器位置、呼氣閥第53頁，共66頁，2022年，5月20日，20點3分，星期二c.流量傳感器原理第54頁，共66頁，2022年，5月20日，20點3分，星期二d.壓力傳感器第55頁，共66頁，2022年，5月20日，

19、20點3分，星期二e.空氧混合閥第56頁，共66頁，2022年，5月20日，20點3分，星期二f.氣路常見故障1）空氧混合器通氣不暢進水后腐蝕致堵氣水分離器要經(jīng)常排水2）氧濃度偏高且不易調(diào)節(jié)壓縮空氣壓力太低在氧氣管道加一個壓力調(diào)節(jié)閥3）氣泵壓力減低定時放氣電磁閥漏氣氣缸的閥片或默片斷裂第57頁，共66頁，2022年，5月20日，20點3分，星期二4）呼出流量指示明顯偏大流量傳感器的過濾網(wǎng)太臟用酒精或蒸餾水沖洗，浸泡5）PEEP值很大，且不能調(diào)零壓力傳感器前的過濾器堵塞呼出管道過濾器應該每個病人換一次第58頁，共66頁，2022年，5月20日，20點3分，星期二2)電子電路單元電子單元包括具有調(diào)節(jié)、報警及監(jiān)測等功能的印刷電路板。電子單元集中安