無創(chuàng)呼吸機濕化器液體防回流裝置的設(shè)計

趙蕾，李鑫

1.徐州醫(yī)學院附屬醫(yī)院，江蘇 徐州 221002；2.江蘇省人民醫(yī)院 采購中心，江蘇 南京 210029

無創(chuàng)呼吸機濕化器液體防回流裝置的設(shè)計

趙蕾1，李鑫2

1.徐州醫(yī)學院附屬醫(yī)院，江蘇 徐州 221002；2.江蘇省人民醫(yī)院 采購中心，江蘇 南京 210029

本文闡述了一種無創(chuàng)呼吸機濕化器液體防回流裝置的研制過程，該裝置主要由不銹鋼支座、夾緊裝置、液位檢測及換向閥控制裝置組成，采用光電開關(guān)和液位計監(jiān)測濕化器液面傾斜程度，根據(jù)檢測結(jié)果用換向閥控制回路通斷，防止?jié)窕鲀?nèi)的液體反流至呼吸機。該裝置無需改動現(xiàn)有濕化器即可防止其中的水倒流回呼吸機，同時能與多種呼吸機配套使用，安全可靠、成本較低，值得推廣應(yīng)用。

無創(chuàng)呼吸機；濕化器；防回流；夾緊裝置；換向閥

0 前言

呼吸機是一種能代替、控制或改變?nèi)说恼Ｉ砗粑黾臃瓮饬?，改善呼吸功能，減輕呼吸功消耗，節(jié)約心臟儲備能力的裝置，是醫(yī)院關(guān)鍵環(huán)節(jié)的重點設(shè)備[1]。無創(chuàng)呼吸機通過面罩與患者連接，為了增加空氣濕度，為病人帶來舒適感，呼吸機產(chǎn)生的氧氣通過管道進入加濕器內(nèi)，氧氣在加濕器內(nèi)與水蒸氣混合，使干燥的空氣變濕潤，濕潤的空氣沿著管路進入患者鼻腔[2-4]。醫(yī)務(wù)人員在使用中若操作不當，會引起濕化器內(nèi)的水倒流進入呼吸機，不僅會造成設(shè)備的損壞，也給病患帶來窒息的危險[5]。目前國外品牌只有高端呼吸機集成防回流裝置，而且價格昂貴，國內(nèi)多數(shù)醫(yī)院采用的呼吸機仍是主機與濕化器分離，醫(yī)護人員在搬運和搶救患者時，一旦操作失誤造成濕化器中的水倒流回呼吸機，輕則呼吸機主板燒毀，重則危及患者生命[6-7]。本研究提出了一種簡單、安全、易操作的濕化器防倒流裝置，該裝置無需改動現(xiàn)有濕化器即可防止?jié)窕髦兴沽骰睾粑鼨C，同時能與多種呼吸機配套使用，安全可靠、成本較低，值得推廣應(yīng)用。

1 防回流裝置

1.1 結(jié)構(gòu)組成

本研究設(shè)計了一種無創(chuàng)呼吸機濕化器液體防回流裝置，該裝置由不銹鋼支座、夾緊裝置、液位檢測及換向閥等組成，見圖1。支座用于放置呼吸機和濕化器，夾緊裝置用來固定呼吸機，液位檢測裝置用來監(jiān)測濕化器液面高度，換向閥用來控制主氣路和備用氣路。呼吸機置于臺階式支座的定位板與夾緊裝置之間，用螺釘固定。濕化器置于支座下臺階的凹槽內(nèi)，確保呼吸機位置始終高于濕化器。主氣路由呼吸機、管路、三通、換向閥、濕化器構(gòu)成，備用氣路與主氣路并聯(lián)，加入了換向閥12并分別與三通8和11連接。本裝置采用浮標監(jiān)測濕化器液面，液面傾斜過大，光電傳感器會發(fā)出信號控制換向閥切斷供氧主氣路，防止?jié)窕鲀?nèi)的水回流至呼吸機和呼吸面罩，同時打開備用氣路，使呼吸機直接與呼吸面罩相連，實現(xiàn)短時供氧。另外該裝置還具備因突發(fā)因素導致呼吸機停止工作時的自動報警裝置和斷電自保護功能，具有方便、輕巧、安全和可靠的特點。

圖1 濕化器液體防回流裝置

1.2 工作原理

防回流裝置主要由供氧主氣路和備用氣路組成，其工作流程見圖2。呼吸機產(chǎn)生的氧氣經(jīng)管路、三通、換向閥、硬質(zhì)輔助管和浮標進入濕化器內(nèi)，浮標圓柱側(cè)面有孔，允許氣體通過，與加熱的水蒸氣混合成濕潤的氧氣，再經(jīng)過另一個浮標和硬質(zhì)輔助管從管路、換向閥、三通送至呼吸面罩供患者呼吸[8]。若濕化器內(nèi)的水無倒流，濕潤的空氣和氧氣正常進入呼吸面罩端；一旦濕化器水位傾斜過大，主氣路的換向閥13和換向閥12立即切斷管道，防止水倒流，此時換向閥12導通，備用氣路開啟并同時報警，呼吸機輸出的氧氣不再經(jīng)過濕化器，而是直接輸送至呼吸面罩，保證患者在短時間內(nèi)能夠依靠氧氣維持呼吸并提醒醫(yī)護人員進行緊急處理。

圖2 防回流裝置工作流程圖

2 濕化器液面檢測裝置

2.1 工作原理

濕化器液面檢測裝置的工作原理是在濕化器的通氣口內(nèi)加裝浮標，浮標受到水的浮力作用隨濕化器內(nèi)液面變化上下浮動，與回路連接軟管的摩擦力增大，加裝的硬質(zhì)輔助管是用來防止彎曲的氣管對浮標產(chǎn)生影響[9-11]。通過固定在支座上的光電發(fā)射器發(fā)射信號，探測浮標的具體位置。當液面處于正常位置時，接受器能收到發(fā)射器信號，換向閥不工作，主回路處于導通狀態(tài)，備用回路關(guān)閉；當探測到液面（浮標位置）傾斜過大時，接受器無法收到發(fā)射器信號，主回路2個電磁閥關(guān)閉，備用回路電磁閥打開，從而切斷管路，保證液體不會倒流（圖3）。整個浮標的長度為80mm，浮標靠近加濕器底部20mm和頂部10mm距離內(nèi)為不透光區(qū)域，剩余50mm的中間區(qū)域為透光區(qū)。

圖3 濕化器液面檢測裝置

2.2 控制回路

控制回路需要解決主氣路斷開和備有氣路啟用的同步問題，還要考慮報警電路的接通問題[12-13]。本研究選用3個二位二通電磁換向閥，且均為常閉型。在醫(yī)護人員操作設(shè)備以前，換向閥均處于關(guān)閉狀態(tài)，當醫(yī)護人員啟用設(shè)備時，主氣路2個換向閥通電，保證氧氣經(jīng)由主氣路通過加濕器加濕后進入患者呼吸端，備有氣路換向閥處于斷電關(guān)閉狀態(tài)；當呼吸機與加濕器處于非正常工作狀態(tài)時，主氣路2個換向閥斷電關(guān)閉，備用氣路換向閥通電開啟并報警，短時間內(nèi)維持患者呼吸，控制回路見圖4。

圖4 電氣控制原理圖

2.3 氣控回路

供氣回路原理圖見圖5。呼吸機、濕化器、電磁換向閥和面罩通過氣管連接，在未通電狀態(tài)下，3個電磁換向閥的1DT、2DT、3DT均不通電，氣路不通，濕化器的進口B和出口C兩端均與主氣路斷開，濕化器內(nèi)的液體既不能流入呼吸機端，也不能流入病人呼吸端，從而保證在設(shè)備在斷電狀態(tài)下的安全性和可靠性。

圖5 供氣回路原理圖

3 結(jié)論

本研究以我院使用的呼吸機、濕化器為研究對象，提出了一種簡單、易操作的濕化器防倒流裝置，具有以下特點：① 改動后的濕化器與呼吸機配套使用，濕化器內(nèi)的液體（使用或不使用）不會倒流入呼吸機；② 僅在濕化器上安裝防倒流裝置即可，簡單易行、改動成本??；③ 可與不同型號呼吸機配套使用，適用性強、成本低。

[1]陳麗麗,李紅.機械通氣系統(tǒng)不同階段效能影響因素研究進展[J].護理學雜志,2011,26（3）：92-94.

[2]鄒青.機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指導教程[M].北京：機械工業(yè)出版社,2010.

[3]哈爾濱工業(yè)大學理論力學教研室.理論力學[M].第六版.北京：高等教育出版社,2008.

[4]于駿一,鄒青.機械制造技術(shù)基礎(chǔ)[M].第2版.北京：機械工業(yè)出版社,2010.

[5]劉玉英.呼吸機應(yīng)用不規(guī)范原因分析及護理措施[J].全科護理,2010,8（30）：2794-2795.

[6]豐繼華,李文娟,張榆鋒.呼吸機控制策略與工作模式[J].儀器儀表學報,2006,27（z1）：515-517.

[7]楊培元,朱福元.液壓系統(tǒng)設(shè)計簡明手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社,1999.

[8]萬啟超,魏田和.Pro/ENGINEER Wildfire 3.0結(jié)構(gòu)、熱、運動分析基礎(chǔ)與典型范例[M].北京：電子工業(yè)出版社,2008.

[9]劉鴻文.材料力學[M].第4版.北京：高等教育出版社,2004：33.

[10]張軒,黃薇.工程圖學基礎(chǔ)[M].北京：機械工業(yè)出版社,2004.

[11]管殿柱.AutoCAD2005機械制圖[M].北京：機械工業(yè)出版社,2006.

[12]機械設(shè)計手冊編委會.機械設(shè)計手冊[M].新版第2卷.北京：機械工業(yè)出版社,2004.

[13]金鑫,許鳴,章玲,等.呼吸機質(zhì)量控制結(jié)果及討論[J].中國醫(yī)療設(shè)備,2013,28（9）：56-58.

Design of a Non-Invasive Ventilator Humidifier Liquid Backflow Prevention Device

ZHAO Lei1, LI Xin2
1.The Affiliated Hospital of Xuzhou Medical College, Xuzhou Jiangsu 221002, China；2.Procurement Center, Jiangsu Province Hospital, Nanjing Jiangsu 210029, China

This paper presents research and development of a non-invasive ventilator humidifier liquid backflow prevention device, which is mainly composed of a stainless steel seat, a clamping device, a liquid level detecting and reversing valve control device.A photoelectric switch and a liquid level meter are adapted to monitor the inclination degree of the humidification liquid level.Then, the connection/disconnection of the circuit is controlled by the reversing valve control device according to the detection results so as to prevent the liquid inside the humidifier from flowing back to the ventilator.The device demonstrates its safe, reliable and cost-effective features in preventing liquid backflow in the humidifier without any changes to the current humidifier, which can be used together with multiple ventilators and deserve wider application and promotion.

non-invasive ventilator；humidifier；backflow prevention；clamping device；reversing valve

R472.9

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2015.07.011

1674-1633（2015）07-0033-03

2014-11-04

修回日期：2015-03-03

李鑫，高級工程師。

通訊作者郵箱：515600456@qq.com