呼吸機和通氣率測量簡介

本應(yīng)用說明介紹了呼吸機及其基本功能。它討論了如何測量通氣率，并提供了確定氣體交換潮氣量是否足以滿足患者的公式。涉及的系統(tǒng)子功能包括空氣-氧氣混合物傳感、空氣-氧氣混合物控制、吸入控制、與技術(shù)人員/醫(yī)生的通信接口以及警報系統(tǒng)。

概述

呼吸機是一種機電（或可能完全機械）設(shè)備，旨在提供將氣體移入和移出人體肺部所需的全部或部分努力。

需要肺部的氣體交換來為血液充氧以分配到身體細胞，并從血液收集的血液中去除二氧化碳。肺部的交換只發(fā)生在最小的氣道和肺泡，微小的氣體交換囊中。為了確定是否交換了足夠的氣體來維持一個人的生命，需要測量通風(fēng)率。通氣率表示為在給定時間內(nèi)進入或離開肺部的氣體量。它可以通過將呼吸期間吸入或呼出的氣體體積（潮氣量）乘以呼吸頻率 [例如，0.4 升（或 0.4 升）× 15 次呼吸/分鐘 = 6 升/分鐘]。

因此，呼吸機需要產(chǎn)生潮氣量和呼吸頻率，以提供足夠的通風(fēng)，但不能過多的通風(fēng)，以滿足身體的氣體交換需求。

呼吸機系統(tǒng)的功能框圖。

操作

該過程從創(chuàng)建正確的空氣-氧氣混合物開始，以便為患者提供所需的氧氣濃度，從 21% 到 100%。吸氣期是患者被迫吸氣的時期，通過關(guān)閉電磁閥進行控制。最大吸氣壓力由吸氣閥的安全設(shè)置設(shè)置。當(dāng)吸氣閥打開時，空氣-氧氣混合物被排放到大氣中，患者呼氣。但是，如果可以，患者可以在吸氣閥打開時自由吸氣和呼氣。因此，呼吸機會定期強制吸氣，但不會限制吸氣。

呼吸機是一種生命攸關(guān)的設(shè)備。如果單個組件發(fā)生故障，它必須默認為安全條件，并且必須監(jiān)視自己的活動并在必要時發(fā)出警報。與控制系統(tǒng)分開的報警系統(tǒng)監(jiān)控臨界壓力，并在檢測到超壓或欠壓故障情況時采取行動，或者如果靈感事件的時間超出預(yù)設(shè)限制。

系統(tǒng)需要監(jiān)視和控制的主要子功能可分為以下幾類：

空氣-氧氣混合物傳感通過監(jiān)測兩種氣體流量的壓力，控制器可以計算出正確的混合物。

空氣-氧氣混合控制控制器可以通過操縱連接輸入氣體的電磁閥的狀態(tài)來改變混合物。

吸氣控制可調(diào)節(jié)瓣膜設(shè)置最大氣道壓力，電磁閥以治療師確定的速率強制定期吸氣。控制該電磁閥的系統(tǒng)具有多種模式，使治療師能夠處理從偶爾幫助到全面支持的各種患者需求。

與技術(shù)人員/醫(yī)生的通信接口這需要能夠顯示信息以及接收醫(yī)療團隊的輸入。這可能包括 LCD 驅(qū)動器、觸摸屏控制器和音頻警報（嗶嗶聲、提示音等）。

報警系統(tǒng)必須監(jiān)控對安全運行至關(guān)重要的所有方面，包括電源狀態(tài)、最大和最小吸入壓力以及定時完整性。該報警系統(tǒng)必須與控制系統(tǒng)分開，并且某些組件（例如壓力傳感器）可能會相應(yīng)地重復(fù)。

考慮到獲得FDA批準所需的時間和費用，呼吸機制造商必須選擇具有以客戶為導(dǎo)向的停產(chǎn)政策的供應(yīng)商，以確保系統(tǒng)組件將可用多年。

審核編輯：郭婷