呼吸機(jī)原理與常見故障分析

福建省立醫(yī)院設(shè)備科 鄭沁春

呼吸機(jī)，是一種能代替、控制或改變?nèi)说恼Ｉ砗粑?，增加肺通氣量，改善呼吸功能，減輕呼吸功消耗的裝置。機(jī)械通氣作為生命支持和呼吸治療的有效手段，已成為ICU、急診科、麻醉科、呼吸科的常用設(shè)備。隨著醫(yī)學(xué)科技的進(jìn)步，呼吸機(jī)的發(fā)展經(jīng)歷了從簡易的機(jī)械控制到全電腦控制的智能化過程，所能控制和監(jiān)測的項(xiàng)目越來越多，設(shè)備越來越復(fù)雜，故障也相應(yīng)地越來越復(fù)雜。掌握呼吸機(jī)的基本運(yùn)行原理有助于維護(hù)工作的順利開展，本文對呼吸機(jī)的原理結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡要分析并介紹部分常見故障。

1 呼吸機(jī)的工作原理和構(gòu)成

1.1 呼吸機(jī)工作原理

肺的呼吸過程如下：呼吸肌收縮時，胸廓容積增大，肺泡膨脹形成負(fù)壓，從外界吸入空氣；呼氣時，呼吸肌放松，肺泡因彈性收縮，使肺內(nèi)壓力增大，向外呼出氣體。因此，呼吸氣流是由肺泡和大氣壓之間的壓力差形成的。呼吸機(jī)就是利用機(jī)械的辦法建立這一壓力差，從而實(shí)現(xiàn)強(qiáng)制的人工呼吸過程。呼吸機(jī)通過模擬肺的呼吸機(jī)制，加上必要的監(jiān)測與控制，實(shí)現(xiàn)用人工的方法對無法從大氣中正常自然呼吸的病人肺部進(jìn)行通氣。其基本工作過程為：打開吸氣閥、關(guān)閉呼氣閥完成向患者的送氣過程，再關(guān)閉吸氣閥、打開呼氣閥使患者完成呼氣過程；同時進(jìn)行必要的安全性監(jiān)測，如氣道壓力和漏氣檢測、氣源監(jiān)測和窒息報警等。工作原理見圖1。

由圖1 可見，氧氣和空氣在空氧混合器（blender system）混合后輸出，經(jīng)過氧氣傳感器、壓力安全閥、壓力傳感器的控制后，得到合適的濃度、恰當(dāng)壓力的空氧混合氣體，再經(jīng)過濕化器（humidifier）和溫度傳感器后隨患者的呼吸同步送入肺內(nèi)，并將患者的二氧化碳同步排向大氣，完成血?dú)饨粨Q。由于輸出的是寒冷、干燥的氣體，有必要進(jìn)行加溫和濕化，并進(jìn)行溫控以避免濕化器溫度失控燙傷病人氣道。

圖1 呼吸機(jī)工作原理圖

1.2 呼吸機(jī)構(gòu)成

呼吸機(jī)主要由操作控制面板、電路部分、氣路部分等三部分組成。其結(jié)構(gòu)圖見圖2。

圖2 呼吸機(jī)結(jié)構(gòu)圖

操作控制面板主要由顯示器、按鍵、觸摸屏和圖像控制板組成，可設(shè)置和調(diào)節(jié)參數(shù)、顯示測量值和報警等指示。電路部分的中央控制單元（主板）是整個電路的核心部分，通過總線對馬達(dá)控制板、氧濃度監(jiān)測板、操作面板、流量傳感器、壓力傳感器、電磁閥、霧化及各種報警等實(shí)施通訊和控制。氣路部分由兩大支路組成：吸氣支路和呼氣支路。吸氣支路主要部件有細(xì)菌過濾器、空氧混合器、氧傳感器、吸氣流量傳感器、壓力傳感器、安全閥、濕化器等；呼氣支路主要部件有壓力傳感器、呼氣閥和呼氣流量傳感器等。氣路部分是呼吸機(jī)各種通氣模式和功能的執(zhí)行部件。

2 故障分析

維修技術(shù)人員只有在熟悉儀器組成和原理的基礎(chǔ)上，對儀器出現(xiàn)的故障現(xiàn)象才能有清晰的判斷，及時找到解決辦法?，F(xiàn)對呼吸機(jī)的常見故障簡單舉例分析如下：

2.1 供氣壓力低報警

氣路部分分為吸氣部分和呼氣部分，若吸氣部分或呼氣部分有漏氣，呼氣閥處的檢測流量低于設(shè)定值即發(fā)生報警。遇到低壓報警，首先從氣源端開始考慮。呼吸機(jī)的供氣源，包括氧氣瓶供氣、中央供氣和空氣壓縮機(jī)供氣。由于提供給患者的必須是純凈、干燥的空氣，在呼吸機(jī)的進(jìn)氣口或空壓機(jī)內(nèi)均置有過濾干燥濾芯，如果工作一段時間沒有更換濾芯，雜質(zhì)可能把空壓機(jī)內(nèi)的干燥泵堵塞，導(dǎo)致出氣壓力不夠，引發(fā)報警。解決方法：去除濾芯上的灰塵或更換新的濾芯。其次考慮進(jìn)氣口，在呼吸機(jī)的空氣輸入口有水分離器，檢查其是否有積水或者堵塞。解決方法：手動排水，如果堵塞則更換濾芯。再其次考慮是否回路漏氣。一般潮氣量檢測是在呼氣閥端進(jìn)行，不論是在壓控還是在容控模式，盡管有漏氣的分流，呼吸機(jī)提供的通氣要滿足設(shè)定值才會停止送氣。當(dāng)漏氣量較大時，氣源氣體無法及時供應(yīng)則引發(fā)報警。此時仔細(xì)檢查各個接水杯、濕化器和各管道結(jié)合處。常見的故障是呼吸管路漏氣。進(jìn)口的硅膠管道質(zhì)量較好但價格高；國產(chǎn)的普通塑料管道彈性較差，在各結(jié)合處有可能產(chǎn)生隱性漏氣。解決方法：仔細(xì)檢查呼吸管路各結(jié)合處，或更換一套較好的管道。如果氣路的故障排除后還不能解決，就要考慮報警值是否設(shè)定過低，或者是各壓力傳感器是否在設(shè)置上有問題還是因故障失效了。

2.2 監(jiān)測潮氣量比設(shè)定值低

首先檢查呼吸管道、濕化器等是否有漏氣現(xiàn)象。其次檢查流量傳感器，在呼氣閥的流量傳感器接口處因?yàn)榻?jīng)常拔插，有可能導(dǎo)致傳感器接口處氧化，影響其阻值進(jìn)而影響其測量精度；由于進(jìn)氣端流量作為呼吸機(jī)控制輸入流量的依據(jù)，正常而言，輸入量>輸出量，如果輸出值>設(shè)定值，那肯定就至少是有1 個流量傳感器壞了。解決方法：更換流量傳感器。再其次就是檢查呼氣閥，因?yàn)槭窃诨颊叩暮舫龆?，容易受到霧化、患者的粘液等影響，導(dǎo)致堵塞或膜片損壞。解決方法：更換呼氣閥，并告知護(hù)理人員有關(guān)流量傳感器和呼氣閥消毒注意事項(xiàng)和正確的保養(yǎng)方法。

2.3 氧濃度不準(zhǔn)

首先考慮是否到了電池的有效期或者是氧電池的品牌問題，因?yàn)椴徽撚门c不用，氧電池過了有效期就無使用價值。如果呼吸機(jī)有兩個氧電池，更換時兩個要一起更換；因?yàn)椴煌钠放瓶赡軐?yīng)同樣的氧濃度有不同的電壓值，使用中要注意比對；其次要對氧電池做定標(biāo)，如果氧濃度設(shè)定值與顯示值偏差在5%以內(nèi)，說明基本沒有問題；再次考慮是否氣源有問題，有可能在空氧混合階段也有可能是進(jìn)氣的氧氣純度不夠；再有可能就是潮氣量不準(zhǔn)引起，解決辦法可參照本文2.2 點(diǎn)。

[1] 孫念軍.呼吸機(jī)常見故障的排除[J].醫(yī)療衛(wèi)生裝備，2006，27（10）：104-105.

[2] 吳明，曹根皓.呼吸機(jī)原理與維修[J].蕪湖職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2003，5（3）：9-10.

[3] 蔣躍金.呼吸機(jī)的質(zhì)量控制技術(shù)探討[J].中國醫(yī)學(xué)裝備，2011，8（2）：41-42.