呼吸机原理及日常维护探讨

原理与应用『ｌｎｓｔｒｕｍｅｎｔ　Ｔｈｅｏ　・１　３３・　呼吸机原理及日常维护探讨　梁文文　【摘要】从生理学角度结合人体呼吸原理，介绍了呼吸机的基本原理和结构，分析了呼吸机临床应用的普遍性和重要　性，探讨了其日常使用中的维护方法。　［关键词】呼吸机；基本原理；维护　［中国图书资料分类号］ＴＨ７７７【文献标识码Ｊ　Ａ［文章编号］１００３—８８６８（２０１１）１２—０１３３—０３　Ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｖｅｎｔｉｌａｔｏｒ　Ｓ　Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ａｎｄ　Ｄａｉｌｙ　Ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ　ＬＩＡＮＧ　Ｗｅｎ—ｗｅｎ　（Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｍｅｄｉｃａｌ　Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ，Ｑｉｎｇｄａｏ　Ｍｕｎｉｃｉｐａｌ　Ｈｏｓｐｉｔａｌ，Ｑｉｎｇｄａｏ　２６６０７１，Ｓｈａｎｄｏｎｇ　Ｐｒｏｖｉｎｃｅ，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ｔｈｅ　ｂａｓｉｃ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ　ａｎｄ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｖｅｎｔｉｌａｔｏｒ　ａｒｅ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ　ｆｒｏｍ　ｔｈｅ　ａｓｐｅｃｔｓ　ｏｆ　ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｙ．Ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｉｍｐｏｒｔａｎｃｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｖｅｎｔｉｌａｔｏｒ　ａｎａｌｙｚｅｄ，ｉｔｓ　ｄａｉｌｙ　ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ　ｉｓ　ａｌｓｏ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．［Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ｍｅｄｉｃａｌ　Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　Ｊｏｕｒｎａｌ，　２０１　１，３２（１２）：１３３—１３５】　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ　ｖｅｎｔｉｌａｔｏｒ；ｂａｓｉｃ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ；ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ　１　引言　呼吸机辅助患者呼吸功能的实现主要由３个部分完成：　传感器、机械气路及电子控制系统。传感器将患者的呼吸信号　呼吸是维持机体新陈代谢和其他功能活动所必需的基本　生理过程之一。人体通过呼吸，从大气摄取新陈代谢所需的氧　气，排出产生的二氧化碳。肺部疾病以及心胸外科手术中常会　（压力或流量）转换为电子信号；机械气路为气体输送系统，完　成气体供应、气体传输、压力流量监测和校正等功能：电子控　制系统控制呼吸机以适当的频率、模式和潮气量完成通气，同　出现呼吸功能衰竭，多需要进行人工呼吸救治。呼吸机则是在　这一医疗救治过程中不可缺少的设备．它能帮助患者提高肺　通气量，改善其换气功能。　鉴于呼吸机于临床救治的重要性．使用及维护人员有必　要了解呼吸机的基本原理及正确的维护保养方法。本文结合　工作体会，就此展开讨论。　２呼吸机的基本原理及结构　２．１　人体呼吸生理学原理　时监测各传感器的反馈数据，实现报警功能．见图２。　坌Ｈ竺墨　竺兰卜—－１兰　墨竺卜—－１皇童苎　图２呼吸机基本组成结构框图　气源包括空气供应装置和氧气供应装置，与空氧混合器组　成呼吸机的供气部分。主要为患者提供氧浓度为２１％～１００％的　空氧混合气体；电子控制系统对设置的各参数及实际测量值进　行处理，并通过智能电路控制各传感器、电磁阀、气阀、湿化器　等，以满足患者不同情况下的需求；患者回路由呼吸管道、积水　杯、过滤器、湿化器、传感器等组成，见图３。　人体的呼吸由相互衔接并同时进行的３个环节来完成：　外呼吸、气体在血液中的运输、内呼吸ｌ１＿，见图１。在呼吸过程　中，肺通气是肺与外界环境之间的气体交换过程。实现肺通气　的器官主要包括呼吸道、肺泡和胸廓。呼吸道是沟通肺泡与外　界环境的气体通道，同时还具有加湿、加温、过滤、清洁吸人气　体的作用和引起防御反射等保护功能。其实现的动力来自于　大气与肺泡气之间的压力差。　血液循环　＋０［　Ｏｚ－　外呼吸　气体在血液中的运输　内呼吸　图３呼吸机结构简易示意图　２．３呼吸机的基本原理　结合人体呼吸生理学原理，我们了解到当人体自身呼吸　机能衰退或出现障碍时，需要一种可以辅助实现人体呼吸功　图１　人体呼吸全过程框图　２．２呼吸机的基本结构　作者简介：梁文文（１９８２一），女，山东青岛人，硕士，助理工程师，主要从事　能的支持系统。　呼吸机的基本原理就是根据人体呼吸生理学原理设计　的，它借助机械方法在肺泡和大气压之间建立压力差．从而　实现强制的人工呼吸过程。早期的呼吸机多为负压呼吸器．而　现代呼吸机则是利用高于大气压的压力对肺部进行通气．属　医疗器械维修与维护方面的研究工作，Ｅ—ｍａｉｌ：ｗｅｎｗｅｎｌｉａｎｇｗｅｎｗｅｎ＠ｈｏｔ．　ｍａｉｌ．ｃｏｒｎ。　作者单位：２６６０７１　山东青岛青岛市市立医院器械科（梁文文）　・医疗卫生装备・２０１１年１２月第３２卷第１２期Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ｍｅｄｉｃａｌ　Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　Ｊｏｕｒｎａｌ・Ｖｏ１．３２・Ｎｏ．１２・Ｄｅｃｅｍｂｅｒ・２０１１　・１　３４・　ｎｓｔｒｕｍｅｎｔ　Ｔｈｅｏｒｙ　ｌ原理与应用　于正压呼吸机　压力传感器、流量传感器以及温度传感器。现将目前广泛使用　于呼吸机上的压阻式微型压力传感器、压差式流量传感器和　２．３．１　呼吸机的空氧混合技术　呼吸机通过空氧混合技术实现向患者提供一定比例范围　内的氧浓度气体的功能。现以比较普遍的气动电控型呼吸机　的空氧混合器阐述该技术的基本原理：空氧混合器通过设置　相关参数（如吸气压力、触发压力及气体泄漏补偿等）来实现　向患者提供定量气体的功能。采用电子控制技术，将空气和氧　热丝式流量传感器作简要介绍。　（１）压阻式微型压力传感器：该传感器采用了集成电路工　艺技术和硅压敏电阻技术，硅片上有薄膜电阻组成的惠斯通　电桥电路。当不受力时，电桥处于平衡状态，无电压输出；当受　到压力作用时，电桥失去平衡而输出电压，且输出的电压值与　压力成比例，由此推算出所测压力值。　（２）压差式流量传感器：气体流过传感器中两侧有测压孔　的阻挡块后，会在两端产生压力差。压差传感器会测量该压力　差，已知压力差与气体流量成线性关系，依据贝努利定律和质　量守恒原理可换算出流量，并且可通过调节阻挡块的大小，获　得不同的测量灵敏度。其灵敏度高、量轻体小、结构简单且抗污　染力强。原理是在流量传感器的内部有一个薄膜片，气流可双　向流过薄片的孔口，孔口大小随着气流速率改变．当流量增加　时，它会步进式地打开，并在孑Ｌ　Ｅｌ里外产生压差。而呼吸机内的　压差传感器会检测这一压差，并且压差随着流量线性地变化，　依据贝努利定律和质量守恒原理可换算出流量，见图６。　气比例的控制信号转换为电磁杆的位移量．并以此控制高压　伺服阀的开合，从而实现空气和氧气按照一定比例混合的输　送［２１。　２．３．２呼吸机的触发技术　基于被测信号的不同，呼吸机的触发模式分为３种：压力　触发、流量触发和膈肌电触发。　（１）压力触发模式：根据患者自主呼吸情况，给呼吸机设　置适当的压力触发灵敏度值。当压力传感器监测到患者有吸　气努力并使呼吸管道内压力低于设置的压力触发灵敏度值　时，触发呼吸机将给患者送气，见图４。　助　压力　０　一　一　Ｌ－　一一　患者吸气　毒　鼬　时间ｔ　图４压力触发模式通气示意图　图６压差式流量传感器原理示意图　（２）流量触发模式：该触发模式分为呼出末端流量触发方　式和近端流量触发方式。近端触发方式是将传感器装在呼吸管　路接头和患者的气管插管之间，来检测患者吸人的气体流量。　其灵敏度较高，受管道漏气影响较小．但易受管道水气和杂质　干扰，而目前广泛使用的呼出末端触发方式是通过检测送气端　和呼气末端的流量差值，获得触发信号。其原理为：呼吸机以恒　定的流量将气体输送至呼吸管路中，并监测送气端和呼出末端　流量间的差值，即患者的吸气流量。患者若有吸气努力．送气端　流量值保持恒定，而呼气流量值会下降，当患者的吸气流量大　于流量触发灵敏度设定值时，呼吸机被触发而输送一次呼吸。　（３）膈肌电触发模式：该模式是近年来才应用于临床的新　（３）热丝式流量传感器：传感器的热丝作为测量电桥的桥　臂置于气道中，其温度会随着通过的气流而发生变化，随之阻　值发生变化，进而在测量电路中产生相应的输出电信号。该输　出电信号与气体流量成比例。　３呼吸机的维护　３．１　呼吸机使用前的维护　在使用呼吸机前，需要注意以下几点：　（１）通电前检查电源是否与呼吸机标定值相符，插头是否　接触良好；氧气及压缩空气的输送压力是否在规定范围内：各　通气口是否通畅：管道、模拟肺、湿化器等呼吸回路是否已接　好。　型触发模式，较压力和流量触发方式．技术上有所突破，属于　生物电检测模式。膈肌是最重要的吸气肌．在吸气中的功用约　占呼吸肌的６０％一８０％，并且膈肌肌电能很好地反映呼吸中枢　（２）观察开机自检过程。目前，大多数呼吸机都有呼吸回　路密闭性、流量传感器、氧浓度、电磁阀等一系列自检功能。自　检通过说明机器性能基本良好后，方可与患者连接使用　的吸气和呼气时间以及呼吸努力程度，而膈肌电信号可通过　多导食道电极获得ｌ引。膈肌电触发模式的工作原理为：将电极　放置患者食道内，并设置呼吸机肌电信号触发值，见图５。患　（３）对气道压力报警、潮气量报警、氧浓度报警、窒息及气　源报警等进行检查。　（４）进行辅助功能检查。包括触发灵敏度检查、呼气末正　者有吸气需求时，呼吸中枢兴奋会使膈肌产生肌电信号，该信　号会被呼吸机通过多导食道电极获得。　压及潮气量检查。　当上述各项检查完成并无故障时，可将呼吸机用于患者　治疗。　３．２呼吸机的日常维护　当肌电信号不低于所设置的触发灵敏　度值时，呼吸机即被触发给患者送气。　２．３．３呼吸机的传感器技术　呼吸机的维护保养工作可有效减少隐患，避免损坏．保障　呼吸机状态正常，并可延长呼吸机使用寿命。应根据呼吸机各　部件不同的性能和使用时限，定期进行清洗和消毒，做好维护　工作：　呼吸机需通过传感器将患者的呼　吸信号（压力或流量）转换为电生理信　食道电极　号．以控制呼吸机按照适当的频率及潮　图５膈肌电触发模　式的食道电极　放置图示　气量完成通气功能。　目前，呼吸机使用的传感器主要有　（１）管道消毒多采用药物浸泡或高压蒸气消毒；呼气阀用　则７０％酒精擦净，而过滤器只适合预真空高压蒸汽消毒。　・医疗卫生装备・２０１１年１２月第３２卷第１２期Ｃｈｉｎｅｓｅ　ＭｅｄｉｃａｌＥｑｕｉｐｍｅｎｔ　Ｊｏｕｒｎａｌ・Ｖｏ１．３２・Ｎｏ．１２・Ｄｅｃｅｍｂｅｒ・２０１１　原理与应用ｌ　Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ　Ｔｈｅｏｒｙ　・１　３５・　（２）经常清洗进气Ｅｌ滤网和主机风扇过滤网．以防灰尘的　随着科技各领域的不断发展及融合，呼吸机正朝着高度　堆积影响仪器内部的散热。　集成化、智能化、结构复杂、功能全面完善的方向发展，从而增　（３）对于湿化器，在每个患者使用完后，应取出其内衬滤　加了呼吸机的使用和维护的难度。因此，需要我们在掌握呼吸　纸，对其彻底消毒并进行干燥处理。使用过程中，加温加湿器　机的基本原理和其设计意图的基础上，还要熟悉呼吸机的基　中的无菌蒸馏水要始终保持正常量。不能注入任何溶液以免　本构造和各种模式，从而加强对呼吸机的科学使用、维修及保　产生沉淀物影响加湿器的性能。　养，以提高呼吸机的经济效益和社会效益。　（４）每个氧传感器的输出电平在整个寿命期内基本上是稳　【参考文献】　定的。当测量到的氧浓度值与设定值偏差较大时，机器会发出　报警提示，此时应对其进行定标校准，若发现偏差依然较大．则　［１】姚泰．生理学［Ｍ］．北京：人民卫生出版社，２０００：１３７—１３８．　需更换氧传感器。　［２］羊月祺，汪缨，郭丹．Ｅｖｉｔａ４红宝石阀的工作原理分析及维　（５）定期对呼吸机进行综合检查：如漏气检测、潮气量测　修【ＪＪ．医疗卫生装备，２００８，２９（１２）：９８—９９．　【３】Ｌｕｏ　Ｙ　Ｍ，Ｍｏｘｈａｍ　Ｊ．Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　ｏｆ　ｎｅｕｒａｌ　ｒｅｓｐｉｒａｔｏｒｙ　ｄｒｉｖｅ　ｉｎ　Ｐａ—　定、报警检测、监测系统检测等。　ｔｉｅｎｔｓｗｉｔｈＣＯＰＤ［Ｊ］．ＲｅｓｐｉｒＰｈｙｓｉｏｌＮｅｕｒｏｂｉｏｌ，２００５，１５（３）：６５－７４．　４结语　（收稿：２０１１－０５—３０修回：２０１１－０８—１０）　・—０　（．．．．上接第１２５页．．●）　采用高纠错等级的二维条码，确保即使条码在部分损毁的情　时，给每位科室护士长制作包含科室名称、姓名、工号等信息　况仍能确保设备信息保存完整；在大型影像设备的机房等环　条码标签，代替传统的印章和胸牌。领用调配设备时，护士长　境条件相对较好的地方即可采用低纠错等级的二维条码．节　如无法亲自前来，可让科室其他工作人员携带身份条码标签　约打印耗材。临床科室设备保管人员如果没有配备专用扫描　前来领取。办理借出手续时，只需扫描医疗设备和身份条码标　终端．也可利用带摄像头和相关解码软件的手机来读取ＱＲ　签上的二维条码，将获取到的信息传输到计算机上的设备管　码，及时了解设备的相关信息，无需像以前必须特地到设备管　理软件中，即可记录领用设备、领用人及领用时间等详细信　理部门查询台账及数据库才能获得信息，可显著节约时间，提　息；归还设备时，只需再次扫描医疗设备上二维条码，设备管　高管理效率。　理软件自动记录归还时间，消除借出记录。此方法方便、快捷，　医疗机构在开展诸如抗震救灾等紧急救助任务时．在设　有效提高了调配效率和准确率，避免手工登记造成的错漏。值　备购置、调拨、运输、使用等过程中采用ＱＲ码作为信息传递　得注意的是．制作领出设备身份识别类二维条码标签时需进　的载体，可以有效避免人工登记、交接过程中可能出现的失　行信息的编码加密，防止伪造，造成设备遗失。　误．大大提高入库、出库、验货、盘点的效率，可以在无计算机　５二维条码在医疗设备管理中的应用前景　系统和网络支持的情况下实现医疗设备的脱机离线管理。　随着医疗机构的信息化、数字化程度越来越高，二维条码　４．２应用二维条码进行库存全过程管理　以其独特的优势在医疗设备管理中有着广阔的应用前景。使　应用二维条码后，物资出入库时，库管工作流程中原来需　用二维条码对医疗设备进行管理，其使用方法简单易学．能大　要手工录入的数据可直接由条形码扫描采集，录入速度快，减　大地提高工作效率，是实行管理工作信息化和现代化的一项　轻了手工操作时的工作强度，提高了信息采集的准确度。盘点　重要的基础性工作。　时只需用手持式条码扫描终端对各科室中的所有医疗设备的　二维条码可在实现医疗设备信息动态查询与管理、改善　二维条码信息进行采集并存储．然后传输给计算机进行对账　管理工作效率、推进医疗机构内部医疗设备信息共享等方面　即可，避免漏盘、错盘、重盘的情况发生，在大幅提高盘点工作　做出独有的贡献；可在一定程度上加快医疗设备管理信息化　效率的同时节约大量人力与物力：进行库存统计时可将要统　建设的步伐，促进医疗设备管理水平的提高，开创管理信息化　计的信息下载到终端上，直接在库房中识读条码信息进行统　建设工作的新局面。　计．再将统计结果传输到计算机中生成报表打印，统计准确且　【参考文献］　速度快　。此外．手持识别终端上还可根据物资条码信息中的　质保期、入库时间等设置不同声音的报警，加快物资周转使用　［１］潘继财．二维条码技术及应用浅析『Ｊ１．商场现代化，２００９（３）：１１８—　１２０．　率，避免积压，造成物资闲置浪费。　［２】杨威．二维条码技术及其在产品质量数据管理中的应用【ＪＪ．航　４．３应用二维条码进行医疗设备调配管理　空制造技术，２００９（２４）：１１１－１１３．　目前，许多医疗机构都成立了医疗设备调配中心，对临床　［３］徐希炜．浅谈二维条码ＱＲ及其系统应用构想【Ｊ１．中国科技信息，　应用量大的设备进行统一管理，按需领用，提高设备使用率，　２００９（１５）：１２６－１２７．　避免资源闲置。传统管理模式是设备管理部门指派专人对每　［４］朱爱红，李连，糜玉林．二维条码技术及其在军械装备器材管　一台领出和送返的设备进行序列号、资产号核对．效率低：遇　理中的应用ｌ　Ｊ１．海军航空工程学院学报，２００２，１７（１）：１９８—２００．　到紧急医疗情况时，借出登记时间过长影响病患救治。应用二　（５］韩景华，张志杰．二维条码技术及其在军事物流中的应用研究叨．　维条码，将调配中心每一台设备完整信息制成标签粘贴在设　科学之友，２００８（５）：１７—１８．　备上，包含名称、品牌、型号、序列号、资产号等信息。与此同　（收稿：２０１１－０２—１８修回：２０１１－０４—２１）　・医疗卫生装备・２０１１年１２月第３２卷第１２期Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ｍｅｄｉｃａｌ　Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　Ｊｏｕｒｎａ１．Ｖｏ１．３２．Ｎｏ．１２．Ｄｅｃｅｍｂｅｒ．２０１１