CN1045036A

CN1045036A - 高频振荡呼吸机

Info

Publication number: CN1045036A
Application number: CN 89105872
Authority: CN
Inventors: 马松轩
Original assignee: Chongqing University
Current assignee: Chongqing University
Priority date: 1989-02-27
Filing date: 1989-02-27
Publication date: 1990-09-05

Abstract

本发明高频振荡呼吸机属于通气医疗装置。本发明采用高频振荡通气，解决了氧——润滑油脂氧化发热及气体变质问题，解决了缸——活塞泄漏问题，本发明可临床连续运行，既适合婴儿也适宜成年人，在通气时不与自主呼吸对抗，肺气伤最小，在临床使用中，病人始终感觉气体新鲜，本发明结构简单，价格低廉，制造容易，便于推广使用。

Description

本发明高频振荡呼吸机属于通气医疗装置，适用于辅助病人的呼吸需要。

现有的呼吸机大致可分为压力型和流量型，如美国的Bennetf呼吸机就是属于压力型，而Servo900属于流量型。压力型呼吸机当压力最大时，气体流动为零;而流量型呼吸机当压力最大时，气体流动接近于最大。当气体流动速度为零时，在肺脏中的气体运动主要通过弥散来进行。但对于肺部疾患的病人来说，他的弥散活动减弱，若高压加于病人肺部，严重时会引起血管损伤。

本发明旨在研制一种新型高频振荡呼吸机。它安全可靠，结构简单，操作方便，价格低廉，既能定压定量，又可分别调节呼吸频率，潮气量、吸气呼气，呼气及吸气时间比;既可适用于成年人也可适用于早产新生儿。

本发明是以下述方案实现的：

本发明由电控部分和气动机械部分组成。

电控部分（如附图1所示）由分频器11、加温器13、加湿器14构成。

分频器11的基本结构是一个数字集成电路。它的工作原理是：由秒发生器产生每分钟60拍频，经过双D触发器分频达到仿生呼吸周期，吸呼比由单稳触发器，经固态继电器驱动二位三通电磁阀，根据病人生理需要由医生操作达到每分钟10次、15次或20次高频间断通气，分频器的作用是在病人呼吸暂停时，调节吸呼比及吸呼周期，医生只要调节时间旋钮，便可获得1∶1，1∶2，1∶3的时间比。

吸气温度对呼吸道有影响，温度超过40℃即使水蒸气饱和，纤毛活动也会消失。并有喉痉挛、发热、出汗、呼吸功增加等症状;温度低于30℃纤毛运动也会受到抑制，所以采取湿化措施的同时，还要注意吸气温度。

本发明的加温器13是由一组30W电热丝、秒发生器、双D触发器，单稳触发器、固态继电器组成。

本发明气体加温器原理如下：

设电热丝在额定交流电压下的功率为P_H交流电的频率为f则每秒钟交流半周波的个数为2f。在额定电压下工作时则每一个半周波在电热丝上所消耗电功为，P_H/2f，设在每一个控制周期时间T内，交流半周波的总个数N，而实际控制导通的半周波个数为n，不导通的半周波为（N-n）则在时间T内电热丝，所消耗的电能量W_T应为

W_T＝ (n·P)/(2f) （1）

在时间T内电阻丝的平均功率为

P_T= (nP_H)/(2fT) （2）

电热丝连续通电K个周期后，则所消耗的电能W为

W = (nP_HK)/(2f) （3）

通电K个控制周期的时间t＝T·K故将K＝ (t)/(T) 代入（3）得

W＝P_T·t

从上述推导过程可见，这种方式在每一个控制周期时间T内调整的是电源在加热丝上的电功率P_T，因此采用秒发生器、双D触发器、单稳触发器、固态继电器构成一个调节系统来调整加热丝的功值，达到调整气体温度目的。

呼吸道的充分湿化对气管支气管粘膜具有保护作用。本发明设置了一加湿器14以配合高频振荡呼吸临床应用。加湿器14可采用气管内直接滴注，也可间歇式连续滴注。间歇滴注每隔10～15分钟一次，每次2毫升，每昼夜滴入量不少于200毫升。滴入时可通气管15的孔用注射器注入，也可用倒悬输液瓶通过静脉输液，滴速为4～6滴/分钟。另外，湿化液中可以根据需要加入抗菌素或其他药物。

气动机械部分由振荡器10，混合器6，喷针16，1号气体输入口1，2号气体输入口21，压力计2、4、18、20，压力调整阀3、19等组成。

本发明的振荡器由气缸113、气缸体102、活塞103、橡皮领环104、连杆111、进出喷嘴105、夹板106、活瓣体108、偏心轴110等组成。活塞103置于气缸体102内，用金属铝或金属钛制成。橡皮邻环为一厚度为0.8mm薄片，领环的边缘有一个环心筋，其断面为圆形，以提高橡皮领环密封性。橡皮领环由一夹板紧固在活塞上方，能使活塞与缸体间隙宽度有正确的位置，此缸体与活塞振动时碰撞。当偏心轴110由电机轴带动旋转带动活塞103上下移动时，流动的气体压力呈P_t＝P_oSinWt变化，此时领环也和活塞一起运动，领环振动与扬声器纸盆振动的方程式相似。因此采用橡皮领环能使活塞线性运动好，易起振，能量消耗少，且没有摩擦热。在气缸体上部有一个气缸盒113，盒内安装一活瓣体和一活瓣108。活瓣体的作用是支承活瓣及气体导向用，活瓣起着限定高频振荡气体流向的作用。活瓣为一厚度0.5mm薄橡皮片，其材料为NR+IR+RR混合而成，也可用纯NR，以满足高弹性、高密封性要求。稀2钐钴磁体112（Smco-3），其体积为5×5×2.5mm³，用环氧树脂或JC-311型胶粘剂粘合钐钴磁体，粘合后在干燥箱中60℃保温2小时以提高粘结强度，磁体安装在连杆上，霍尔元件101可用南京半导体总厂出产的型号为CS837A元件，它的工作电压为5V，磁感应强度为≤750×10^-4T。霍尔元件中心面与钐钴磁体中心面的距离约2～3mm。霍尔元件与磁体偶合组成了连杆动作测速装置，连杆每进行一次往复，霍尔元件发出0或1脉冲，再由LED数码管显示气体振荡频率。

混合器6由1号单向阀5，2号单向阀8，3号单向阀17及安全阀7组成。混合器是一个由材料1Cr13制成的不锈钢空筒。单向阀用以保证1号气体和2号气体单向流入和（1号气体+2号气体）流出单向性。混合器的作用是：

1、供经振荡器输入端稳定的背压以保证输入端活瓣无高次谐波（不颤动）。

2、保证输入两种气体充分混合。

3、气体中的有害杂质，如：不纯水及固体物得到沉淀。

4、多余压力气可通过安全阀7自行排出。

喷气针16为一不锈钢毛细管，长为150mm，内径为φ1.6～φ2.4mm。由于高频振荡器作高频振荡通气时，效果决定于无效腔体积（口腔及气管），输气无效腔越小，气体压力损失也越小，因此采用了毛细管作为喷气针。

本发明的工作过程如下：

氧气气流通过1号气体输入口1，经1号压力计2、1号单向阀5进入混合器6;其气体气流分别自2号气体输入口21，经4号压力计20、3号单向阀17进入混合器6。混合器内的气体压力可预调，若压力超过预定值，可通过安全阀7将余气排出。混合后的气体通过2号单向阀8流入振荡器10，振荡器将振荡后的正弦波气体流入气体加热器（若气体的温度超过30℃，则加热器不需加热），加热后的振荡气体通过喷嘴侧管15、喷气针16喷入病人气管内，若通气时间过长则经喷嘴侧管注入适量水份。

本发明采用高频振荡通气，解决了氧-润滑油脂氧化发热及气体变质问题，解决了缸-活塞泄漏问题，本发明可临床连续运行。既适合婴儿也适宜成年人，在通气时不与自主呼吸对抗，肺气伤最小，在临床使用中，病人始终感觉气体新鲜。本发明结构简单，价格低廉，制造容易，便于推广使用。

以下结合附图对本发明作进一步说明：

附图1为本发明高频振荡器呼吸机结构示意图，其中1为1号气体输入口，2为1号压力计，3为1号减压阀，4为2号压力计，5为1号单向阀，6为混合器，7为安全阀，8为2号单向阀，9为1号三通阀，10为振荡器，11为分频器，12为2号三通阀，13为加热器，14为加湿器，15为气管侧管，16为喷气针，17为3号单向阀，18为3号压力计，19为2号减压阀，20为4号压力计。

附图2为本发明的振荡器结构示意图，其中101为霍尔件，102为气缸体，103为活塞，104为橡皮领环，105为进出气接头，106为夹板，107为活瓣盖板，108为活瓣体，109为排气口，110为偏心轴，111为连杆，112为钴磁体，113为气缸盒。

高频振荡气体应用病人的气道中我们使用高频气体（分别为25HZ，和50HZ）由于振荡气体近似正弦波（准正弦波）加速气体的弥散，而使群集式气体输送减至最小。（低潮气量低气道压）本发明在狗体上所做的试验，及后来人体临床的应用表明用高频振荡通气，在25HZ左右，血样从挠动脉处获取，并用血气分析仪对所采血样中氧分压及P_aCO₂和PH值进行分析，证明高频振荡通氧比常规呼吸通气装置，有更好的氧合能力，最小的肺气伤，病人在承受振荡通气时，明显较常规通气舒适。

Claims

1、一种高频振荡呼吸装置，由电控部分和气动机械部分组成，其特征在于电控部分是由分频器，加温器、加湿器构成一个呼吸调节系统；分频器由秒发生器，双口触发器，单稳态触发器及固态继电器组成；加温器由秒发生器，相应的双口触发器、单稳触发器、固态继电器及电热丝组成；气动机械部分由振荡器、混合器、喷气针、气体输入口、减压阀组成；振荡器由铝或钛制成的气缸体、铝或钛制成的活塞、边缘有一个环形筋的橡皮领环、连接于活塞上的连杆、位于缸盖上的进出喷嘴，置于气缸盒内的活瓣体及活瓣、置于活瓣体上端的夹板，霍尔元件，钐钴磁体组成。