机械毕业设计64上海医疗器械高等专科学校呼吸机原理及应用设计.doc
机械毕业设计64上海医疗器械高等专科学校呼吸机原理及应用设计
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机械毕业设计64上海医疗器械高等专科学校呼吸机原理及应用设计,机械毕业设计论文
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呼吸机原理及应用 1 上海医疗器械高等专科学校 毕业设计（论文） 呼吸机原理及应用 姓 名 ： XXX 系 部 ： 医用电子仪器 专 业 ： 医用电子仪器 班 级 ： XXXX 指导教师 ： XXX 完成日期 2007 年 6 月 15 日 nts上海医疗器械高等专科学校 2 呼吸机原理及应用 摘要 呼吸机是麻醉、急救复苏及危重病人抢救必备之工具，其临床应用越来越普遍 。自从“铁肺”问世以来呼吸机在临床应用已有 60 多年的历史，所以呼吸机的工作原理也是从开始 的负压式到气动气控、电动电控、电控电动间歇正压式，目前国内也有少数的计算机控制智能 化多功能型，性能越来越完善。 KD-600C 是我公司一款高档呼吸机 ，它采用气动气控，时间、压力切换、流量切换，定容、定压型，十种通气模式，能监测吸入 /呼出潮气量、分钟呼气量、气道压力、呼吸频率、氧浓度、吸入气温度等 。 从它的主要功能指标可以看出，这款机器代表了一个时代的呼吸机原理。 熟练掌握呼吸机的工作原理和 性能标准能有效帮助医护人员轻松操作机器，达到有效的人机通气目的，实现更好的临床效果。 关键词 ： KD-600C 工作原理，使用方法 nts呼吸机原理及应用 3 ABSTRACT The life-support machine is a essence tool for anesthesia, first aid, anabiosis and salving dying patient. The clinical application is more and more popular. Since the “iron lung has been published, life-support machine already in clinical practice more than 60 years. The principle of work of life-support machine passes through from the primitive negative pressure the air operated gas to control, the electricity takes offense controls, the electrically controlled electrically controlled intermittent positive pressure type excessively to the present computer intellectualization multi-purpose, the performance consummates is more and more perfect. KD-600C is our top-grade life-support machine, it is used air operated gas to control, time and pressure switch, flux switch, predestine pressure, predestine pressure, ten ventilate mode and it can survey inhalation / exhalation tidal volume, minute exhalation volume, airway pressure, respiration rate, oxygen consistency, inhalation temperature and so on. Form its major function guidelines, we can see, this machine represent the principle of a centurys life-support machine. If you proficiently grasp the principle of work and performance criterion, you can efficiently help medical personnel to easily operate the machine to reach the aim of artificial ventilation and to realize better clinic effect. Key Words: Principle of work, Method of application nts上海医疗器械高等专科学校 4 目 录 摘要 2 ABSTRACT 3 目 录 4 第 1 章 绪论 5 第 2 章 与呼吸机治疗有关的基础知识 6 2.1 呼吸机的机械通气的目的 6 2.2 呼吸机治疗的相对禁忌证 6 2.3 常见疾病 ARDS 与 COPD 6 2.3.1 成人呼吸窘迫综合症 6 2.3.2 成人呼吸窘迫综合症 7 2.4 机械通气方式及临床应用 8 2.4.1 间歇正压通气（ Intermittent Positive Pressure Ventilation ,IPPV） 8 2.4.2 同步间歇指 令性通气（ Synchronized Intermittent Mandatory Ventilation, SIMV） 9 2.4.3 呼吸末正压（ PEEP） 9 2.4.4 持续气道正压（ Continuous Positive Airway Pressure ,CPAP） 10 2.4.5 压力支持通气（ Pressure Support Ventilation, PSV） 10 2.4.6 压力控制通气 （ Pressure Controlled Ventilation, PSV） 11 第 3 章 KD-600C 多功能呼吸机系统概述 12 3.1 系统组成 12 3.2 功能特点 12 第 4 章 KD-600C 多功能呼吸机基本工作原理 14 4.1 基本工作原理概述 14 4.2 呼吸机的吸呼切换机理 15 4.2.1 吸气向呼气转化机理 15 4.2.2 呼气向吸气转化机理 15 第 5 章 KD-600C 多功能呼吸机的使用方法 17 5.1 IPPV 17 5.2 IPPB 与 SIGH 17 5.3 PCV 与 PSV 18 5.3 SIMV 与 SIMV+PSV 18 5.4 特殊功能使用方法 19 第 6 章 结论 20 谢 辞 21 附 录 23 血液气体及酸碱分析正常参考值 23 nts呼吸机原理及应用 5 第 1章 绪论 呼吸机作为一项人工替代通气功能的有效手段，已经普遍地应用于麻醉、各种原因 所致的呼吸衰竭及大手术后的呼吸支持治疗中，在现代医学中起着非常重要的作用。所以，了解呼吸机的基本工作原理，正确而熟练的应用呼吸机，能够预防和治疗呼吸衰竭、挽救或延长病人生命的作用，反之，则会加重病情使其恶化，甚至危及生命 。因此，本论文就我公司产品 KD 600C，对呼吸机的基本工作原理及正确的使用方法做详细的介绍 ，使广大读者对 呼吸机的使用有一写了解。 nts上海医疗器械高等专科学校 6 第 2 章 与 呼吸机 治疗有关的基础知识 2.1 呼吸机的机械通气的目的 呼吸机治疗的目的主要为： 1.维持适当的通气量，使肺泡通气量满足机体需要； 2.改善气体交换功能，维持有效的气体交换； 3.减少呼吸肌 做 功； 4.肺内雾化吸入治疗； 5.预防性机械通气，用于开胸手术后或败血症、休克、严重创伤情况下的呼吸衰竭预防性治疗。 2.2 呼吸机治疗的相对禁忌证 凡是病人出现了呼吸衰竭， 都 应进行机械通气。严格地说，用呼吸机治疗 没 有绝对的禁忌症。但对于一些特殊疾患，应采取一些必要的处理才能进行呼吸机机械通气或者采取特殊的通气方式，否则将给病人带来不利。具体来讲，以下疾病的病人应慎用： （一）大咯血或严重误吸引起的窒息性呼吸衰竭 大咯血或严重误吸引起的窒息，不宜立即用呼吸机进行正压通气。因为 气道被血块或误吸物堵塞，正压通气可能把血块、误吸物压入小支气管而发生阻塞性肺不张，应首先采取措施将血块或误吸物吸出再进行机械通气。 （二）伴有肺大泡的呼吸衰竭 伴有肺大泡的病人，机械正压通气可使大泡内压增高引起破裂而发生自发性 张力气胸 。 （三）张力性气胸病人 已有肺破裂张力性气胸的病人，一定要先采取闭式胸腔引流后再进行呼吸机械通气，否则将加重 气胸的程度。若为胸壁外伤所致的张力性气胸，可以先行正压通气，同时进行闭式胸腔引流。 （四）心肌梗塞继发的呼吸衰竭 过去认为心肌梗塞病人忌用呼吸机，因能增加心脏负担，使心排量减少和血压下降。现在认为，心肌梗塞若拌有肺水 肿、呼吸衰竭，在积极治疗原发病的同时，应积极给予呼吸机治疗。但要选择适当的通气方式，可用低压或高频通气，将机械通气对循环的影响降到最低程度，并且严密观察病情的变化，最好持续监测血流动力学的变化。 2.3 常见疾病 ARDS 与 COPD 2.3.1 成人呼吸窘迫综合症 成人呼吸窘迫综合症（ Adult Respiratory Distress Syndrome, ARDS） 是由多种病因（休克、肺循环栓塞、氧中毒、严重创伤、误吸、严重感染、输血输液过量、吸入刺激性气体、烧伤、大手术、有机磷中毒以及某些代谢性疾病等）引起的，以急性呼吸衰竭为特征的综合症。较确切的定义为：机体原来并无可以发生呼吸衰竭的心肺疾病，在遭受意外伤害或病因侵袭后数小时至数十小时内迅速发展起来的急性、进行性的呼吸困难，顽固的低氧血症。主要病理改变 是肺泡 毛细血管膜nts呼吸机原理及应用 7 损害导致毛细血管通透性增加，产生 间质性肺水肿和肺泡性肺水肿；型肺泡上皮损害，表面活性物质减少，产生肺泡萎陷；以及肺纤维化。其结果为肺有效容积减少、肺顺应性降低、通气 /血流比率失衡、肺内分流增加，产生难以纠正的低氧血症。引起本病症的病因较多，治疗困难，病死率高达 53%。 一 ARDS 的病理生理 不论病因如何， ARDS 的病理生理改变大致相同，均以非心源性肺水肿、肺表面活性物质减少及晚期的肺纤维化为主要病理基础。 肺间质和肺泡水肿、肺表面活性物质减少使肺泡委陷，间质水肿压迫小支气管，这样，导致肺顺应性下降、 FRC 减少、呼吸功增大、通气 /血 流比值失调，肺内分流增加。由于 C 2 的弥散作用比 2 强，所以， 在 ARDS 的早期主要是低氧血症，且因此使呼吸频率加快、出现呼吸性碱中毒。在晚期 由于肺纤维化，二氧化碳弥散也受阻，出现严重氧分压下降和二氧化碳分压升高，且合并代酸。 二 预防和一般治疗 1 预防 ARDS 可以通过尽可能恢复正常血流动力学和消除血液中各种血管活性物质、凝血酶、内毒素和颗粒性物质等来预防。对于可能引起 ARDS 的病症和因素首先要考虑到发生 ARDS 的可能性，要进行严密的观察，并给予合理的预防性处 理。 治疗休克：其目标不仅要恢复循环血量和重要脏器的功能，而且要恢复微循环灌注状态和体液平衡。应避免低渗透性逾量输液，要联合使用白蛋白和利尿药，以提高血浆胶体渗透压。但对血管严重渗漏的病人，输入的白蛋白也可能外渗而加重 肺间质水肿，应有所注意。适当地给予 654-2，以改善微循环功能。对血管收缩药的应用应慎重，它们可将体循环中的部分血容量驱入肺循环，加重肺动脉高压和淤血，对 ARDS 的预防不利。 尽早进行呼吸管理：对于严重创伤、大手术、肺栓塞等危重病人，应及早查血气。若有呼吸功能改变， 要及时建立人工气道。给予呼吸机辅助呼吸。 避免输入大量库存血液，并加用微孔滤过器，以滤掉血中的微栓。必要时可输入新鲜液、纤维蛋白 原 、凝血酶 原或成分输血。 合理处理严重创伤，尤其是多发性骨折、胸部挤压伤等。 防治各种严重感染，合理应用抗菌素。 避免长时间高浓度吸氧。 维持良好的机体营养，增加机体的抵抗力。 2 ARDS 的呼吸机治疗 机械通气是治疗 ARDS 的重要手段。应用呼吸机主要起到三方面的作用：精确的控制氧疗；减少自主呼吸 做 功，防止呼吸肌疲劳； PEEP 能防治肺泡萎陷 ，增加气体交换。早期积极应用呼吸机可以提高 ARDS 的治愈率和生存率。 2.3.2 成人呼吸窘迫综合症 慢性阻塞性肺疾病 （ chronic obstructive pulmonary diseases ,COPD）包括慢性支气管炎、出现不可逆性气道阻塞的晚期支气管哮喘及阻塞性肺气肿。这类疾病的晚期常合并有慢性肺原性心脏病。 COPD 是引起呼吸衰竭的最常见原因之一。当 COPD 患者在感染 等因素作用下进入急性发作状态时，在原有的阻塞性病变基础 上，气道阻塞进一步加重，加之 COPD 病人所常存在的呼吸肌疲劳，使患者的通气功能恶化，发生更为明显的低氧和二氧化碳潴留，即型呼吸衰竭。严重时引起肺性脑病等合并症。个别情况下， CPOD 急性发作的主要病变为范围相对局限的肺炎，可表现为型呼吸衰竭。对于 CPOD 的急性发作，在采取抗感染、扩支、祛痰、氧疗等保守性治疗措施后，部分能够缓解。若 治疗后呼吸功能仍无改善或呈进行性恶化，则需考虑机械通气治疗。机械通气是COPD 急性发作期合并严重型呼衰时最为有效的改善通气的措施。合理地使用机械通气可以显著地提高对 COPD 急性 发作期的治疗水平。 nts上海医疗器械高等专科学校 8 2.4 机械通气方式及临床应用 呼吸机治疗的目的是帮助病人完成有效的肺泡通气和交换。在应用呼吸机时必然考虑两个主要问题：一是病人自主呼吸的目前情况，需要让呼吸机完成哪方面的不足？若自主呼吸完全停止，毫无疑问需要呼吸机完成替代；若尚有自主呼吸，则需要呼吸机辅助自主呼吸；若肺泡气体交换障碍， 需用呼吸机提高功能残气量。二是呼吸机本身的功能是否满足病人的需要？怎样调节呼吸机才能保证既解决病人的通气不足，又能减少对病人的生理干扰？这些都涉及呼吸机的通气方式问题。现就目前临床应用的通气方式做一些简介。 2.4.1 间 歇 正 压 通 气 （ Intermittent Positive Pressure Ventilation ,IPPV） IPPV 也称机械控制通气。此方式时，呼吸机不管病人自主呼吸的情况如何，均按照预定的通气参数为病人间歇正压通气。主要用于无自主呼吸的病人。 一 分类和特点 1 定容 IPPV 特点：吸入潮气量恒定。预定 IPPV 频率。一般都需要预定吸气时间和吸气平台时间。呼气向吸气的转换常采用时间切换。在 IPPV 期间若病人的胸肺顺应性或气道阻力改变，也能保证通气量的供给，但气道压 力和气流速度发生相应的变化。易产生高气道压，有气压伤的危险。有漏气时，可产生通气不足。 2 定压 IPPV 特点：预调 IPPV 频率，呼气向吸气的转换常采用时间切换。预调 IPPV 吸气峰压，当吸气使气道压达到该预调值时即转向呼气。 一般无吸气平台。一般需要预调吸气流速。流速越快，吸气时间越短。在 IPPV 期间，若气道阻力增加或胸肺顺应性下降可发生通气量不足。所以定压 IPPV 通气，需要有潮气量监测和报警，以防发生通气量不足。由于压力控制通气方式的出现，定压 IPPV 临床已较少应用。 二 IPPV 的优缺点 1 优点：呼吸机构造简单、容易操作、使用方便。主要用于无自主呼吸或自主呼吸很微弱的病人及手术麻醉期间应用肌肉松弛剂者。 2 缺点：若有自主呼吸，可发生人机对抗。若调节不当可发生通气不足或过度，尤其是定压IPPV。不利于自主呼吸的锻炼。 三 吸气平台的应用 吸气平台又称吸气末停顿（ End-inspiratory， pause） 吸气末屏气，其含义为：在 IPPV 时，于吸气末呼气前，呼气活瓣通过呼吸机的控制装置再继续停留一个间期（ 0.3 3S），在此间期不再供给气流，但肺内的气体 可能发生再分布，使不易扩张的肺泡充气，气道压从峰压有所下降，形成一个平台压。意义和用途为： 1.吸气平台的时间为吸气的一部分。 2.吸气平台利于气体在肺内的再分布。 3.吸气平台利于吸入雾化药物在肺内的弥散。 4.利用平台压可以计算静态胸肺顺应性。 5.吸气平台对静脉回流、颅内压等有一定影响，尤其是平台时间延长时，一般不要超过吸气时间的 15%。 6.主要用于肺泡萎陷或肺顺应性较差的病人。 四 叹息（ sigh）的应用 在 IPPV 期间，每隔一定的 IPPV 或时间，供给一个 1.5 2 倍的潮气量。目的在于预防长期IPPV 时肺泡凹陷性肺不张。 1.实施方法： （ 1）定容呼吸机，设计时已定每隔 50 或 100 次 IPPV 或每间隔 1 3 分钟给一个预调 IPPV 的nts呼吸机原理及应用 9 2 倍或 1.5 倍潮气量。 （ 2）在恒流驱动、定时呼吸机，每隔一定时间或 IPPV 次数给一次双倍或 1.5 倍的吸气时间，实际上也是 TV 的增加。 （ 3）有的呼吸机，叹息的量和次数需要操作者调节。 2用途和注意事项： （ 1）叹息仅用于长时间 IPPV 通气时。 （ 2）对于有肺大泡的病人应慎用，以免引起肺泡破裂。 2.4.2 同 步 间 歇 指 令 性 通 气 （ Synchronized Intermittent Mandatory Ventilation, SIMV） SIMV 的含义为在病人自主呼吸 的同时，间隔一定的时间给予同步 IPPV 的通气，自主呼吸的 f和 TV 由病人控制。若在等待触发时期 （称同步触发窗）内无自主呼吸，在触发窗结束时呼吸机自行给予 IPPV，这样无人机对抗产生。 一 SIMV 的优 缺 点 （一） 优点 1由于自主呼吸和 IPPV 有机结合，可保证病人的有效通气。 2临床上根据病人的自主 TV、 f 和 MV 变化，适当调节 SIMV 的频率和 TV，利于呼吸肌的锻炼。 SIMV 已成为撤机 前的必用手段。 3.在缺乏血气的监测的情况下，当二氧化碳分压过高或过低时，病人可以通过自主呼吸加以调整，这样减少了发生通气不足或过度的机会。 （二）缺点 1若病情恶化，自主呼吸突然停止时可能发生通气不足或缺氧。所以在用 SIMV 时最好将分钟通气量报警下限调在 SIMV 分钟通气量之上能维持病人需要之处，以便及早发现通气不足，及时处理。 2.由于自主呼吸存在，在一定程度上增加了呼吸功消耗。若应用不当，会导致呼吸肌 疲劳。 二 SIMV 的用途 1呼衰早期：病人 易于接受 SIMV，无人机对抗。 2和 CPAP 同用，治疗 ARDS。 3撤离呼吸机前使用，适当减少 SIMV 的频率和量，利于锻炼呼吸肌功能。 2.4.3 呼吸末正压 （ PEEP） 一 PEEP 的概念 吸气由病人自发或呼吸机产生，而呼气终末借助于装在呼气端的 限制气流活瓣等装置，使气道压力高于大气压。 二 PEEP 的主要作用 1呼气末正压的顶托作用呼气末小气道开放 利于二氧化碳排出。 2呼气末肺泡膨胀功能残气量（ FRC）利于氧合。 三 PEEP 的临床主要适 应症 1低氧血症，尤其是 ARDS 者，单靠提高输入氧浓度氧合改善不大，加 PEEP 可以提高氧合量。 2肺炎、肺水肿，加用 PEEP 除增加氧合外，还利于水肿和炎症的消退。 3大手术后预防、治疗肺不张。 4 COPD 患者，加用适当的 PEEP 可支撑小气道，防止呼气时在小气道形成“活瓣”作用，利于二氧化碳排出。 nts上海医疗器械高等专科学校 10 四 最佳 PEEP 的选择 最佳 PEEP 值为对循环无不良影响而达到最大的肺顺应性、最小的肺内分流、最高的氧输运输、最低的输入氧浓度时的最小 PEEP 值。选择时应从 2.5 水柱开始，逐步增加至有效改善血气状态，而动脉压、心排量无明显减少，中心静脉稍上升为止。一般在 10 水柱左右，多数病人使用 4-6 水柱即可。 六 应用 PEEP 的禁忌症 1严重循环功能衰竭。 2低血容量。 3肺气肿。 4气胸和支气管胸膜瘘等。 2.4.4 持 续 气 道 正 压 （ Continuous Positive Airway Pressure ,CPAP） 一 定义 病人通过按需活瓣或快速、持续正压 气流系统进行自主呼吸，正压气流 吸气气流，呼气活瓣系统对呼出气流给予一定的阻力（多用对射气流或球囊活瓣）使吸气期和呼气期气道压均高于大气压。呼吸机内装有灵敏的气道压测量和调节系统，随时调整正压气流的流速，维持气道压基本恒定在预调的 CPAP 水平，波动较小。 二 CPAP 的功能 1吸气期由于恒定正压气 流 吸气气 流 ，吸气省力，自觉舒服。 2呼气期气道内正压，起到 PEEP 作用：防止和逆转小气道闭合和肺萎陷 增加功能 残气量，降低分流量氧分压增高。同时胸内压增加。 三 CPAP 的注意事项 1只能用于呼吸中枢功能正常、有自主呼吸的病人。作为辅助呼吸，可锻炼呼吸肌功能。凡是主要因肺内流量增加引起的低氧血症都可应用 CPAP，但同时有呼吸道梗阻、通气不足者效果较差。 2插管病人可从 2 5cm 水柱开始，根据需要可增到 10 15cm 水柱，最高不超过 15cm 水柱，若超过 2 天 呼吸功能仍没恢复者应进行气管插管。 3未插管的病人使用 CPAP，应防止胃扩张、呕吐、恶心、鼻腔炎、泪囊炎等。 4 CPAP 可和 SIMV、 MMV、 PSV 等方式合用。 2.4.5 压力支持通气 （ Pressure Support Ventilation, PSV） 一 概念 自主呼吸期间，病人吸气相一开始，呼吸机即开始送气并使气道压迅速上升到预置的压力值，并维持气道压这一水平。当自主吸气流速降低到最高吸气流速的 25%时，送气停止 ，病人开始呼气。 二 PSV 的特点 1病人完全自主呼吸， f 和吸 /呼比由病人决定。 2 TV 的多少，取决于 PSV 压力高低和自主吸气强度：压力 20cm 水柱时，大部分 TV 由病人自主获得；压力 30cm 水柱时 TV 由呼吸机提供，相当于同步定压 IPPV。病人可以根 据二氧化碳分压的高低自行调节自主呼吸频率、吸气力量大小和时间长短来调整通气量的多少。 3吸气压力辅助，能有效地克服通气管道产生的阻力，病人呼吸 做 功减少，自觉舒服。有利于呼吸肌疲劳的恢复。 三 PSV 的临床应用 nts呼吸机原理及应用 11 1用于呼吸肌功能减弱者，可减少病人呼吸做功；合理使用 PSV，可使呼吸频率减慢。 2作为撤离呼吸肌的一种手段。 3可与 CPAP、 SIMV、 MMV 合用，以保证病人通气量和氧合。 4对于有人机对抗者，应用 PSV 易于使呼吸协调，可以减少镇静剂和肌肉松弛剂的用量 。 三 PSV 的不足 PSV 为辅助通气方式，与预置压力水平比较困难， TV 依病人吸气量变化， MV 依 TV 和自主呼吸频率而定。若病人自主呼吸的频率 、力量和吸气时间改变，有可能发生通气不足或过度。呼吸中枢、呼吸运动或肺功能不稳定者不宜单独使用，可和 SIMV、 MMV 合用。 2.4.6 压力控制通气 （ Pressure Controlled Ventilation, PSV） 一 定义 预先设置气道压力和吸气时间。吸气开始，气流速度很快进入肺，达到预置压力水平后，通过反馈系统使气流速度减慢，维持预置压 力水平至吸气末，然后呼气。表现为吸气压力波上升支较陡，平台时间较长，没有 尖峰 。它和吸气末停顿有区别，后者吸气平台期无气流供给，而 PCV 只是气流速度减慢。 二 PSV 的临床特点和用途 1气道压较低，没有峰压 出现气压伤少。 2吸气流速依胸 -肺顺应性和气道阻力大小而变化。 TV 的供给比定压 IPPV 多，也随胸 -肺顺应性和气道阻力而变化，但变化幅度较小。 3利于不易充盈的肺泡充气，改善通气 /血流比值，气体交换良好。 4可配合 IPPV、 SIMV、 PSV 应用。和定容方式合用，基本能保 证预调 TV 供给。 5多用于新生儿、婴幼儿及 ARDS 或 CPOD 引起的呼吸衰竭、严重通气 /血流比值失调的病人。管道漏气时也能保证 TV 的供给，漏气时气流速度增加。 6缺点： TV 随胸 -肺顺应性和气道阻力而变化，需要全面完善的监测系统作保障。有的先进呼吸机在 PCV 时，若期望的 TV 没有达到，会发出报警，提示操作者调节有关参数。 nts上海医疗器械高等专科学校 12 第 3 章 KD-600C 多功能呼吸机系统概述 3.1 系统组成 KD-600C 多功能呼吸机是北京康都医疗器械公司采用 Siemens servo 900C 呼吸机技术，根据我国呼吸机标准和该机在国内使用情况，自行设计生产的高档呼吸机。它的主要技术指标有： 工作压力 0 10KPa、呼吸频率 5 60 次 /min、吸气压力 0 5KPa、压力上限 1 10KPa、呼气量指示 030L/min（成人）、 0 3L/min（婴儿）、吸气阀和呼气阀采用步进电机驱动。从结构上看机器主要包括： 一 主机 1 KD-600C 多功能呼吸机气路箱； 2 KD-600C 多功能呼吸机主控箱； 3 KY-1 医用压缩机； 二 附件 4 AO-1 型空氧混 合器； 5 输气管道； 6 氧传感器及接头； 7 湿化器； 8 支架； 9 螺纹管； 10 疏水器； 11 模拟肺； 12 电源电缆； 3.2 功能 特点 一 多功能 1 IPPV（同步）； 2 SIGH； 3 PCV； 4 PSV； 5 SIMV； 6 SIMV PSV； 7 CPAP； 8 MAN（手动）； 9 PEEP； 二 整机可靠性 主机所有元件按军用标准老化筛选，电路设计裕度高。整机设计要求平均无故障工作时间大于 2000 小时。 三 供气量精确稳定 吸气回路 采用 PID 闭环自运控制，保证分钟通气量和潮气量精确稳定，不受负载（病人气道阻力和胸 -肺顺应性） 的 影响，其精度为 10% nts呼吸机原理及应用 13 四 分钟通气量范围大 高端为 20 升 /分，低端到 0.5 升 /分，因此， KD-600C 既适用于 成人又适用于儿童。 五 监测参数多 共 10 项。模拟实时指示分钟呼气量和气道压力。数字显示呼吸频率、氧浓度、吸气潮气量、呼气潮气量、分钟呼气量、峰值压力、屏气压力和平均压力。因此， KD-600C 可对病人通气状态实施有效监测。 六 有完善的安全报警功能 对于电 源中断、气源中断、窒息、气道压力超限、分钟呼气量超限、氧浓度超限、湿化气体超限都有声光报警，确保病人安全。 七 便于清洗消毒 呼吸机在更换有传染性病人时，应对呼气回路进行消毒，在长时间（累计 1000 小时或半年）工作后，吸气回路也要进行消毒，并更换易损件。 所以本呼吸机所有气体输送元件都设计成可拆卸件，全部拆卸一次只需几分钟，对使用和维护工作都方便。 nts上海医疗器械高等专科学校 14 第 4 章 KD-600C 多功能呼吸机基本工作原理 4.1 基本工作原理概述 从 KD-600C 简化框图（上图所示）可以看出，该图上部为主机的气路部分，下部虚线框内为主机的电子控制部分。 来自空气源（由空气压缩机提供） 和氧气源（由氧气瓶或医院集体供氧提供）的两股气体在空氧混合器中按所需氧浓度进行混合，然后通过进气阀和细菌过滤器后进入储气囊。囊中的压力称为工作压力，由 设在气路箱中的一只压力表指示，可以通过调节弹簧压力来改变。当压力超限（ KD-600C 定为 10KPa）时，安全阀自动打开排气。储气囊输 出气体时弹簧就压缩气囊，同时进气阀打开，随即补充气体，使气体囊中气体压力下降不多，基本保持恒定，故该系统又称恒压器。储气囊停止输出气体时，工作压力回升，当与弹簧压力相等时，进气阀 关闭。以上过程随着呼吸节拍反复进行。从气囊出来的气流，经过吸气流量传感器，转换成控制系统用的电压信号，然后经过吸气阀进入湿化器。在湿化器里气体被湿化并加温到人体所需温度，然后经输气管道送至病人。病人呼出气体通过管道流过呼气流量传感器，转变成呼气调节用的电信号，然后经过呼气阀和止回阀排出机外。 空氧混合器 氧气 进 气 阀 细菌过滤器 恒压储气囊 安全阀 吸气流量传感器 吸气阀 吸气压力传感器 湿 化 器 病 人 肺 呼气流量传感器 呼气压力传感器 呼气阀 工作压力表 监控报警 呼气调节 定时控制 吸气调节 基准信号 面板旋钮 大气 空气 nts呼吸机原理及应用 15 以上简单叙述了空氧混合气体进出病 人肺部的输送过程。其中控制气体进出的是两只伺服阀，其运动部分如剪刀状，又称剪刀阀。它 们受驱动元件控制，吸气阀和呼气阀的驱动元件都是步进电机，结构相同。吸气时吸气伺服阀打开（打开程度决定于每分钟通气量的大小）、呼气伺服阀关闭；呼气时刚好相反，即吸气伺服阀关闭，呼气伺服阀打开。整个过程受电子控制系统（主控箱）的控制。在简化图中定时控制部分提供整机工作的各种节拍，包括时钟脉冲、呼吸频率、 SIMV 频率、吸气时间、屏气时间和呼气时间。基准信号部分提供两种基本的吸气波形，即方波与加速波。吸气调节部分用以控制潮气量和吸气 压力，并保证其精度和稳定。呼气调节部分在设定 PEEP 电平时，实现 PEEP 控制，在无 PEEP 控制时保证病人呼出气及时排出 。监控报警部分是一个独立的分系统，它提供监测显示和安全报警功能。稳压电源部分提供主机所需的四种电压（ +5V、 15V、+24V）。上面各分系统的功能都是通过面板上的旋钮、按键来设定和调节的。 4.2 呼吸机的吸呼切换机理 4.2.1 吸气向呼气转化机理 呼吸机产生正压将气体压入肺部完成吸气以后，接着应完成向呼气的切换。目前常用的切换方式有四种，即压力切换 (Pressure cycling)、流速切换 （ Flow cycling)、容量切换 （ Volume cycling)和时间切换 （ Time cycling)。 有一种切换方式是必需的。但现代先进的呼吸机可有 2 3种切换方式供临床根据不同情况选择。 一 压力切换 以压力切换完成吸气向呼气转化的呼吸机称为定压呼吸机。在这种呼吸机内装有压力感知系统。当吸入气道压力达到预定值时，即停止吸气。吸气时间、流速和气量均受预定压力、气道阻力及胸 -肺顺应性的影响。 压力切换机理可以为气控、电控或二者结合， KD-600C 是采用电控机理，通过压力传感 器转换成电信号，然后传送到电控箱，由电路控制吸气转向呼气。 二 流速切换 所谓流速切换，是指在呼吸机内装有一个流速感应阀（ Flow-sensitive valve），当吸气流速小于一定值（ 1 4L/min）时，即停止吸气，完成吸 -呼切换，转入呼气。流速切换呼吸机只保证完成吸 -呼切换时的流速恒定，肺内压、吸入气量和吸入时间都不恒定。 三、容量切换 容量切换是指呼吸机将预调的吸入气量送入肺后即转向呼气，不论肺和气道的情况如何，都压入预定的吸入气量，而气道压力和流速则不定。容量切换呼吸机称为定容呼吸机。容量切换多 采用间接驱动，也可直接驱动。容量切换机理为气控、电控或二者的结合。 四、时间切换 达到预调的吸气时间，即停止吸气，转向呼气。 这样，吸气期的气道压、气流速度和吸入气量均因肺部情况不同而变化。 时间切换 机制包括气控、电控或电机械控制。可以是直接驱动，也可是间接驱动， KD-600C 是通过电子计时器来完成的。 4.2.2 呼气向吸气转化机理 呼吸机从呼气末转入吸气，可通过三种方法： 1 病人自主吸气，触发呼吸机进行吸气称为自主切换（ patient cycling）； 2 预调的呼气时间完成后转入吸气称为时间切换（ time cycling）； 3人工手控，称为人工切换（ manual cycling）。 一种切换方式是必要的，现代先进呼吸机可同时具有三种切换方式。 一、自主切换 病人自主切换是指呼吸机对病人的呼气动作发生反应，继而给予控制吸气，这种方式也称为同nts上海医疗器械高等专科学校 16 步控制呼吸。 KD-600C 是采用负压触发呼吸机的方式送气，在 KD-600C 的面板上有一个触发压力调节 旋 钮 ，范围在 0 -20cm 水柱，当病人自主吸气时气道内会产生一个瞬时负压，若负压经流量传感器转换成的电信号达到预先设定的值时，呼吸机触发送气。 二、时间切换 当呼气期达到预定的时间后，呼吸机打开吸气阀，进入吸气期，这种方式称为时间切换。 时间切换常用于自主切换的安全保障，即当在预置的呼气时间结束时，病人没有自主呼吸或自主呼吸不能触发呼吸机，呼吸机自动以时间切换进入吸气期。 时间切换的原理可以是气控、流体逻辑控制、电机械控制和电子控制，其过程和吸气向呼气转化相似，只不过方向相反而已。 三、人工切换 现代较先进的呼吸机上都装有人工切换开关，供操作者随时触动以供给一个吸气。有的呼吸机的人工切换还可以 人工控制吸气时间的长短和吸入潮气量的多少。 nts呼吸机原理及应用 17 第 5 章 KD-600C 多功能呼吸机的使用方法 5.1 IPPV IPPV 间歇正压通气或称控制呼吸。特点是病人不能控制气流释放，所有呼吸运动均依呼吸机设定条件进行。使用方法如下： 1按需要设定合适的氧浓度，以氧浓度显示值作为实测的氧浓度。 2气路箱工作压力一般调至 6KPa，通气量 小于 5 升 /分时可调至 4KPa，通气量大于 15 升 /分时可调至 8KPa。 3选择 IPPV 通气方式。 4设定呼吸频率 f。 5设定吸气时间 Ti 和屏气时间 Tp，吸呼比可按公式计算： I/E=（ Ti+Tp） /（ 100-Ti-Tp） 6设定通气量： 一般取每公斤体重的潮气量为 10 毫升，再以病人的理想体重即为所需潮气量。一面调节分钟吸气量旋钮，一面观察 VT 吸显示，使读数值达到所需潮气量为止。 7 选择吸气波形：一般选择方波恒定气流。 8吸气压力电平设定： IPPV 方式时此旋钮不起作用。可将吸气压力电平设定值置零。 9触发灵敏度设定：这种通气方式不希望病人触发，因此触发灵敏度设定得低些，如果病人有自主呼吸与呼吸机形成对抗，可用肌松药等暂时抑制病人自主呼吸，以保证控制呼吸的顺利进行。 10气道压力上限制设定：开机时设定得高些，待 IPPV 方式正常运行后，从气道压力表读取气道压力峰值 ，然后将压力上限设定得比气道压力峰值高 1KPa 即可。 11分钟呼气量表指示值：在环路没有漏气的情况下，应与分钟吸气量设定值基本相等。如指示值偏低，则应检查环路（包括病人气管插管套囊）有无漏 气。 12分钟呼气量下限设定：设定值与分钟呼气量表的正常指示值一致。 13分钟呼气量上限设定：设定值与分钟呼气量表的正常指示值一致。 14成人 /婴儿按键设定：成人（ 0-30 升 /分）为弹出位置，婴儿 （ 0-3 升 /分）为按下位置。注意在成人使用时不要按下，否则分钟呼气量表指针容易打坏。 15氧浓度下限设定：设定值与氧浓度正常显示值一致。 16氧浓度上限设定：设定值与氧浓度正常显示值一致。 17 PEEP 电平设定：如不用 PEEP，则 PEEP 按键处于弹出位置， 如用 PEEP，则按下按键，PEEP 电平根据需要设定。 18数字监测参数显示：根据需要可以选择 8 个参数中的一个。 5.2 IPPB 与 SIGH IPPB 或称辅助呼吸。特点是病人能控制呼吸频率，但呼吸的潮气量、吸气和屏气时间仍由呼吸机控制。对于神志清醒，有自主呼吸努力，但给不出足够的呼吸功的病人，需要呼吸机辅助其呼吸。 SIGH
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