呼吸機用氧氣自動切換裝置的設計

馮定

水城縣人民醫(yī)院設備科 （貴州六盤水 553003）

呼吸機是臨床搶救、治療中較為重要的一種生命、急救支持類設備，能有效改善患者的呼吸衰竭癥狀，減少并發(fā)癥，挽救和延長患者的生命，保障患者的生命安全[1-2]?，F有的呼吸機通常使用中心供氧傳輸到設備帶上的氧源進行供氧，如設備帶上的氧氣供應故障，需要人工將氧氣連接到氧氣瓶上使用。這種供氧方式導致呼吸機在使用過程中存在安全隱患，為臨床治療帶來了不良影響，基于此，現設計一種呼吸機用氧氣自動切換裝置。

1 設計方案

1.1 設計框架

該裝置主要包括呼吸機、氧氣管、壓力開關、三通電磁閥、電源控制模塊等，結構示意見圖1。呼吸機的右端連接有輸氣口，輸氣口的內部連接有彈簧，彈簧的外側安裝有密封板，密封板的外側設有安裝槽，安裝槽的內部安裝有密封充氣囊，密封充氣囊的左側連接有連接管，連接管的左端安裝有固定管，固定管的外側有延伸管。氧氣管位于輸氣口的內側，其外側安裝有固定環(huán)。三通電磁閥安裝在氧氣管的右端，其前后兩側分別安裝有三通管和氧氣瓶，三通管的前端連接有設備帶氧氣源，三通管的右端安裝有壓力開關。

圖1 結構示意圖

1.2 設計結構

本裝置設計結構見圖2～5，圖中呼吸機1、輸氣口2、彈簧3、密封板4、安裝槽5、密封充氣囊6、氧氣管7、固定環(huán)8、固定管9、連接管10、延伸管11、三通電磁閥12、氧氣瓶13、三通管14、壓力開關15、設備帶氧氣源16。

圖2 俯剖結構示意圖

圖3 輸氣口側剖結構示意圖

圖4 輸氣口和固定管連接處側剖結構示意圖

圖5 圖2中的A處放大結構示意圖

2 實施方案

2.1 安裝說明

使用該裝置時，根據圖2～5所示的結構，先對整個裝置進行組裝，將圖2所示的呼吸機1與氧氣切換裝置進行連接。如圖5所示，將氧氣管7插入輸氣口2的內側，氧氣管7的外側分布有主剖面為三角形結構的固定環(huán)8，固定環(huán)8與密封板4和密封充氣囊6的接觸面均為弧形結構，故固定環(huán)8可推動密封板4移動，使得密封板4對彈簧3進行擠壓，氧氣管7向輸氣口2的內側繼續(xù)移動，直至固定環(huán)8的凸起處與密封板4內側的內凹處相吻合。此時，彈簧3便可帶動密封板4進行復位，卡到固定環(huán)8的外側，對氧氣管7進行擠壓定位，并通過擠壓力減少輸氣口2和氧氣管7的連接處縫隙，增加輸氣口2和氧氣管7的連接密封性。將圖5所示的延伸管11與外界充氣設備連接，將氣流輸送到固定管9內，固定管9通過連接管10將氣流輸送到密封充氣囊6中，對密封充氣囊6進行充氣，密封充氣囊6體積增加，與氧氣管7緊密貼合，在加強氧氣管7固定的同時，可進一步增加輸氣口2和氧氣管7的連接密封性。

2.2 控制原理

電氣控制原理見圖6，其中，壓力開關15的型號為PT610-01，三通電磁閥12的型號為VT307-5G1-02，其他元器件的選擇已在圖中標識。首先根據呼吸機1的使用參數設定壓力開關15的壓力參數上限值和下限值，當氧氣壓力在設置范圍內，壓力開關15正常工作；當氧氣壓力不在設定范圍時，壓力開關15的公共線黑線通過內部開關與低壓端引線白線接通，將24 V電壓通過電阻R1、R3和LED后為三極管VT提供基極電流，使三極管VT飽和導通驅動三通電磁閥12工作接通備用氧氣瓶13，三通電磁閥12同時關閉設備帶氧氣源16，即三通電磁閥12的通口3關閉，通口1、2導通，由于三極管VT飽和導通，有緣蜂鳴器Y的工作電源使Y發(fā)聲報警，開關S可以關閉Y的報警聲音；當壓力開關15檢測到氧氣壓力在設置范圍時，壓力開關15處于工作狀態(tài)，三通電磁閥12停電停止工作，設備帶氧氣源16導通，氧氣瓶13端氧源關閉，即三通電磁閥12通口3、2導通，通口1關閉，LED作為光指示燈。該設計具備聲光報警功能，其中，S可以關閉聲音報警功能，通過上述設計可實現氧氣的自動切換。

3 小結

呼吸機用氧氣自動切換裝置的設計，通過三通電磁閥和壓力開關的控制可自動對氧氣供應來源進行切換，避免因單一的氧氣供應來源故障而造成安全事故或醫(yī)務人員勞動量的增加，有利于降低使用安全風險，減輕醫(yī)務人員的工作量[3-4]。

圖6 電氣控制原理