呼吸机的基本结构和原理

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                    <section title="160，更新于2015-06-14 10:20"><p><img src="image/20200927/3e30b800d998997d8fd3bb9d06873310_1.png" /></p></section><p><strong><span><br  /></span></strong></p><p><strong><span><br  /></span></strong></p><p><strong><span>一、呼吸机的基本结构</span></strong></p><p><span><br  /></span></p><p><span>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;<span>（一）基本结构</span></span></p><p><span><br  /></span></p><p><span>呼吸机基本结构如图所示。呼吸机一般由主机、空氧混合器、气源、湿化器、外部管道组成。</span></p><p><span><br  /></span></p><p><span>&nbsp;<p><img src="image/20200927/5bceb4f5df576265a6363f9ee8124f98_2.jpg" /></p><br  /></span></p><p><span>&nbsp;<span>呼吸机基本结构</span></span></p><p><span><br  /></span></p><p><span><br  /></span></p><p><span>整机结构如所示。整机南电控箱、机械臂、电源线、气路箱、氧气输气管、小车、脚轮、模拟肺、疏水器、温度探头导线、压力采样口、湿化器、吸气端口、螺纹管、呼气活瓣等组成。</span></p><p><span>&nbsp;</span></p><p><span><p><img src="image/20200927/b20892f874d6a09918f178403880f112_3.jpg" /></p><br  /></span></p><p><span>呼吸机整机图</span></p><p><span><strong><span><br  /></span></strong></span></p><p><span><strong><span><br  /></span></strong></span></p><p><span><strong><span>二、呼吸机的基本工作原理</span></strong></span></p><p><span><br  /></span></p><p><span>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;<span>（一）呼吸机工作过程和基本原理</span></span></p><p><span><br  /></span></p><p><span>肺的吸气功能是在呼吸肌收缩时，胸廓容积扩大，肺泡膨胀形成负压，从外界吸人空气呼吸肌放松时，肺泡因弹性收缩，使肺内压力增大，向外呼出气体。呼吸气流是由肺泡和大</span><span>&nbsp;</span><span>气压间的压力差形成的。人工呼吸机的基本原理就是用机械的办法建立这一压力差，从而</span><span>&nbsp;</span><span>实现强制的人工呼吸过程。</span><br  /></p><p><span>&nbsp;<p><img src="image/20200927/a40840cc4154079e6b99562a626fe76a_4.jpg" /></p></span><span>呼吸机工作原理框图</span><span><br  /></span></p><p><br  /></p><p><br  /></p><p><span><span>氧气气体进入气路箱，经过滤器后，通过一个电接点雎力表来对气源压力进行监测，当</span>&nbsp;<span>气源压力下降到调定报警压力时，电路报管。氧气经过减压阀。将压力在</span>4MPa<span>，然后氧气通过电磁阀，到达节流阀，通过调节节流阀可控制通向患者的气流大小。流过节流阀的高速气体在空氧混合器的人口端产生负难，带进一定比例的空气，空氧混合后的气体进入气道。</span></span></p><p><span><br  /></span></p><p><span><span>为了安全起见，在气道中设计了安全闷，安全阀是用来限制患者气道的最高压力的，</span>&nbsp;<span>一般调定为</span>6kPa<span>。</span>&nbsp;<span>当气道压力超过气路系统安全压力时，安全阀开放泄气。气流经过吸气流量传感器，转换成系统用的监测信号，用于监测吸气潮气量和每分通气量，然后进入湿化器。在湿化器里气体被湿化并加温到人体所需要温度，然后经输气管道送至患者。患者呼出的气体通过管</span>&nbsp;<span>道经呼气活瓣排出体外。</span>&nbsp;<span>空气混合气体进入患者肺部的输送过程如下：控制气体进人气道的是节流阀，受操作人</span>&nbsp;<span>员调节控制，吸气时．电磁阀打开，呼气活瓣关闭，呼气时刚好相反，即电磁阀关闭，呼气活瓣</span>&nbsp;<span>打开，整个过程受电子控制系统的控制。定时控制部分提供整机工作的各种节拍．包括吸气时间、自主呼吸时的切换信号、电磁阀的驱动信号和呼气活瓣控制信号。</span></span></p><p><span><br  /></span></p><p><span><span>主机扳部分提供基本时钟，对流量传感器信号处理，管理键盘和显示处理，处理各种报警信号，进行压力监测，采样部分主要临测患者与气道压力井送至面板显示，产生压力报警</span>&nbsp;<span>和患者触发信号，监控整机电源情况，在电压异常时报警。面板显示部分主要完成参数设置</span>&nbsp;<span>和数据显示。开关电源部分主要为整个系统提供各部分正常工作所需电源。</span></span></p><p><span><br  /></span></p><p><span>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;<span>（二）呼吸机控制部分工作过程</span></span></p><p><span><br  /></span></p><p><span>呼吸机控制部分南程序时间控制器、基准信号发生器、吸气控制器、呼气控制器、监控报警装置组成。</span></p><p><span><br  /></span></p><p><span>1.<span>程序时间控制器</span></span></p><p><span><br  /></span></p><p><span><span>其作刚是根据预置参数产生吸气时问信号和呼气时问信号，并能</span>&nbsp;<span>从监测装置取得流量、压力报警信号，以及时地侧整吸气和呼气的时间。该定时控制器还能</span>&nbsp;<span>产生多种时问信号供其他分系统使用，用控制时问的办法改变呼吸机的工作方式，如定容、</span>&nbsp;<span>叹息、同步间歇强制呼吸等。</span></span></p><p><span><br  /></span></p><p><span>2.<span>基准信号发生器</span></span></p><p><span><br  /></span></p><p><span><span>它可以产生方波、加速波以及不吸气信号的波形．用来控制吸气</span>&nbsp;<span>流量的变化。</span></span></p><p><span><p><img src="image/20200927/917ba820f0f164f970f96d9000bd3857_5.jpg" /></p><br  /></span></p><p><span>&nbsp;<span>三种基准波形图</span></span></p><p><span>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</span></p><p><span><br  /></span></p><p><span><span>在吸气时间内，恒流波为方波，不吸气信号则与其相反。加速波由</span>3<span>条折线组成，第一条折线由吸气时问开始，以一定的效率上升至</span>2<span>／</span>3<span>吸气时间处，然后姒同样的速率下降至吸气时间结束，笫三段为吸气时间结束时，垂直下降到零。三种基准信号波段都是用模拟集成电路实现的。选用不同波形时，呼吸气流和气遭压力的相应波形如罔</span>2-13<span>所示。</span></span></p><p><br  /></p><p><span><span>3.</span><span>吸气控制器</span></span></p><p><span><br  /></span></p><p><span>它是一个独立的自动控制系统，它将传感器测出的向患者供气流或气道</span><span>&nbsp;</span><span>压力与呼吸机主控制面板设定的流量或压力参数相比较．然舌将误差信号放大，再经压控振荡器转换成相应频率的脉冲信号去驱动步进电机再由步迸电机胡整吸气阀的开台程度，使</span><span>&nbsp;</span><span>供给患者的实际吸人气流量或气道压与设定的参季值一致，镰而实现流量或压力的自动控制。</span><br  /></p><p><span>&nbsp;</span><span>&nbsp;</span><p><img src="image/20200927/81a0b584d27a207cf88d38f83d5f1a71_6.jpg" /></p></p><p><span>吸气流量控制回路方框图</span></p><p><span><br  /></span></p><p><span><br  /></span></p><p><span><p><img src="image/20200927/6f5b3642ed8430005addb7ef5abda804_7.jpg" /></p><br  /><span>气道压力控制回路方框图</span></span></p><p><span></span></p><p><span></span><br  /></p><p><br  /></p><p><span><span>在吸气期限问，主控面板设定的流量或气压参数由基准信号笺生器转换化为相应的模</span>&nbsp;<span>拟电压控信号。经</span>PID(<span>比例、积分、微分</span>)<span>、校正、放大看后输到压振荡器</span>VCO<span>进行变换，模拟信号变成为数字信号，</span>VCO<span>输出脉冲频率与控制信号的幅度成正比。</span>&nbsp;<span>脉冲信号再经功率放大后去驱动步进电机转动．使吸气闫譬阀门打开相应的角度。具有一定氧浓度并经过过滤的洁净气体通过流量传感器、伺服阀、湿化器输到患者呼吸道。系统中的吸气流量传感器．将实时地检测管路中的气体流量并将其转换成电量，经前置放大和线性化处理后，反馈到吸气回路的输入端与给定的预置信号进行比较即在误差信号计算器里将两种不同极性的信号做加法运算。</span></span></p><p><span><br  /></span></p><p><span><span>若计算结果误差信号大于零，说明吸气阀门开度角小，此时患者吸气量偏低。正误差信</span>&nbsp;<span>号将使吸气阀门进一步开大，用反馈量增加到与控制信号相平簿；若是计算结果得到负误差信号，说明吸气阀门开度角偏大，此时患者吸气量过大．昕以负误差信号要使阀门开度角减少，使反馈量减小到和控制信号刚好平衡为止。</span>&nbsp;<span>吸气调节过程一结束，基准信号发生器立即输出一个不吸气方波信号．使误差信号计算器产生一个幅度很大的负误差信号。经</span>V-F<span>变换后．去驱动步进电机以每秒</span>500<span>步的速度将吸气阀门迅速关闭。转入屏气（吸气阀门、呼气阀门关闭）和呼气状态。气道压力的控制过程与此过程相似。</span></span></p><p><span><br  /></span></p><p><span>4.<span>呼气控制器</span></span></p><p><span><br  /></span></p><p><span>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;<span>吸气过程结束后，有一小段时间是屏气过程，接着程序时间控制器就发出开始呼气的时问指令。预置的呼气流量信号经过位置计算和脉宽功率放大后，驱动电磁铁使呼气阀门打开。患者呼出的气体经过疏水器、呼气流量传感器、伺服阀、呼气出口止回阎排人大气。为了使患者呼气通畅，呼气流量控制信号一般都设定存</span>100L/min<span>以上。</span></span></p><p><span><br  /></span></p><p><span></span></p><p><span>来源：3618医疗器械</span></p><p><br  /></p><p><br  /></p><section label="powered by gulangu"><section label="Copyright ? 2015 Yead All Rights Reserved."><p><p><img src="image/20200927/e44fb82457d9faaf6786cfda23e64de9_8.gif" /></p><br  /></p><p><br  /></p><section label="Copyright ? 2015 Yead All Rights Reserved."><blockquote><p><br  /></p><p><span><strong><span>《医疗器械维修工程师第二聚集地》</span></strong></span></p><p><span>这里聚集了：</span></p><p><span>6000位工程师在线解答</span></p><p><span>解决您的</span></p><p><span>技术咨询</span></p><p><span>维修保养</span></p><p><br  /></p><p><strong><span>微信交流</span></strong><span><br  /></span></p><p><span>微信：Weixiu_Bang&nbsp;</span></p><p><span>QQ群: 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