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1、呼吸机硬件技术原理及进展,杨 东,呼吸机的定义,呼吸机 (Ventilator) 是借助机械力量和电子控制实施人工通气的装置。 作用:仿生学医学仪器,替代和改善外呼吸,主要解决肺的通气功能障碍.,呼吸机的发展,气动控制,半导体电子电路控制,微处理器计算机控制,控制系统,呼吸机的发展,普通流量旋钮控制 电磁比例阀控制,气动活瓣控制 悬浮电磁司服控制,通气执行机构,呼气控制装置,呼吸机的发展,混合器,呼吸机的发展,1928年,早期“铁肺”箱式负压通气装置,呼吸机的发展,早期“铁肺”箱式的负压呼吸装置,呼吸机的发展,气动呼吸机,半导体电子电路控制系统呼吸机,呼吸机的发展,MA-1,5060年代开始,
2、呼吸机的发展,各种不同的婴儿呼吸机,呼吸机的发展,胸甲式,CPU控制7200型,活塞式,限压式,呼吸机的发展Drger系列,Evita XL,Evita 4,Evita 2 Dura,Savina,呼吸机的发展PB系列,PB 840,Achieva,PB 740,PB 760,PB 820,LP6+/LP10,PB7200AE,呼吸机的发展MAQUET系列,Servo i,Servo 300A,Servo 900C,Servo S,呼吸机的发展VIASYS系列,Avea,Bear 1000,Vela,T-Bird,Bear 750VS,3100A/B,Bear 33,Bird AVIAN,呼吸
3、机的发展HAMILTON系列,G5,呼吸机的发展Newport系列,Newport 纽邦,E-150,E-200,E-100M,E-500,Infant Flow Advance,呼吸机的发展其他品牌（Teama，RESPIRONICS系列,Teama,Esprit,LTV 1000,BiPAP Synchrony,Vision,Focus,Stpehan产品线呼吸机,Alia,F120,Christina,Stephanie,CPAP,呼吸机的发展胸外负压通气系列,铁肺,雨披式,胸甲式,2008,呼吸机的发展GE系列,Centiva 5,Engstrm Carestation 呼吸看护工作站
4、,ivent 201,呼吸机的发展 灵智系列,目前情况:,呼吸机的发展,各种形式的呼吸机并存 通气模式和软件功能不断推出 电脑大屏幕显示和控制将占主导位置 硬件技术水平不断提高, 经历: 从正压负压通气阶段正压通气阶段,人工气道,呼吸机分类新论,上个世纪初第一台呼吸机问世 不同类型的呼吸机层出不穷 根据结构和功能分类,五花八门, 眼花缭乱,呼吸机分类新论,气动式、电/气动式、负压型、正压型，容量切换型、时间切换型、压力切换型、流量切换型、无创型、有创型、常频型、高频型、高频振荡型、小儿专用型、新生儿专用型、成人型、麻醉专用型和综合智能型。,呼吸机分类新论, 功能和模式多 类型组合复杂 确切分类
5、困难, 目前严格的分类对临床并不重要,重要的是什么？,呼吸机分类新论, 重要的是:, 知道 不同类型呼吸机与临床治疗的某 些内在关系 掌握 呼吸机的操作，性能和限制 了解 呼吸机各种通气模式的临床应用,构成？原理？硬件和软件？,呼吸机的系统构成,电/气控制主机 气源装置 辅助装置,组成:,气路控制系统(流量阀，混合器，呼气阀） 电路控制系统（CPU，软件，传感器）,主机结构:,湿化和管道系统 监测和打印装置,硬件基本组成,呼吸机硬件构成主要有气路、电路、传感检测和外围辅助装置构成 气路关键部件有混合器、流量阀和呼气阀等部件 电路主要部件有电气接口板电路、CPU控制主板和显示控制板等 传感检测部
6、件有压力传感器、流量传感器和温度传感器等 外围辅助装置有压缩机和湿化器等装置,基本原理,基本框图,基本原理,基本框图,复杂？,简单？,基本原理常规电/气图(7200型),基本原理常规电/气图(840型),基本原理常规电/气图(Drager),基本原理高频震荡呼吸机,基本原理常规电/气图(拉菲尔),基本原理常规电/气图(西门子),Servo i,基本原理电/气图(西门子900C),基本原理常规电/气图(灵智),基本原理独立自主呼吸气路图（纽邦）,基本原理面罩呼吸机气路图,基本原理风箱式气路图,Achieva,基本原理活塞式,基本原理活塞式,氧气,空气,混合,基本原理Vision面罩呼吸机气路图,
7、Vision,基本原理Vision面罩呼吸机方框图,呼吸机气路图有那些硬件？主要作用？,气路三大主要部件：混合器流量阀呼气阀, 作用:呼吸机空气和氧气混合比例控制调节部件,目的调节氧浓度. 形式: - 机械气动式 - 电磁阀组合式 - 集氧流量调节式 - 比例电磁阀控制式 - 比例步进调节式,气路关键部件-混合器,气路关键部件-混合器,机械式,气路关键部件-混合器,电磁阀组合式,气路关键部件-混合器,电磁阀组合式(微处理器控制),气路关键部件-混合器, 步进控制式步进电机调节氧浓度,步进电机,步进计数光检测器,气路关键部件-混合器, 集氧流量调节式, 多用于活塞式呼吸机，通过墙式氧流量计曲线调
8、节氧流量，在呼气相时积聚在集氧器中进行氧浓度的混合。,呼吸机关键硬件技术混合器,Achieva 增氧气路图,即低压给氧，气囊相当于集氧器。,Achieva混氧气路图,呼吸机关键硬件技术混合器,即高压给氧，与低压空气混合。,所谓：混氧，增氧,混合器,气路关键部件-混合器,比例电磁阀控制式,温度/流量传感器, 流量控制装置是控制调节患者吸气（通气）流量的组件，是直接实现通气模式的关键部件之一 形式: 普通电磁阀配合调节阀控制流量 涡轮供气控制流量 比例电磁阀控制 高速步进调节阀控制 活塞控制,气路关键部件流量控制装置,气路关键部件-流量控制装置,普通电磁阀配合调节阀控制流量,涡轮供气控制流量,气路
9、关键部件流量控制装置,最大流速: 180l/min 涡轮无须随每次送气而加速 伺服阀针对即时流量输送反应迅速,涡轮直接控制流量,气路关键部件流量控制装置,鸟牌（VIASYS）：较大规格的涡轮机，低噪音，超长40000小时或5年保修！,涡轮供气控制流量,气路关键部件流量控制装置,Vision,涡轮供气控制流量,气路关键部件流量控制装置,涡轮供气控制流量,气路关键部件流量控制装置,气路关键部件流量控制装置,比例电磁阀控制,气路关键部件流量控制装置,司服比例控制原理,气路关键部件流量控制装置,高速步进调节阀控制,气路关键部件流量控制装置,高速步进调节阀控制,活塞控制,NEWPORT WAVE CON
10、CEPTSBIAS FLOW,It takes a total of 40 milliseconds for the servoid valve to open completely from the fully closed position.,40 msec,NEWPORT WAVE CONCEPTSBIAS FLOW,It takes 30 milliseconds to open the valve from the closed to the slightly open position. If you pre-open the valve slightly, it responds
11、 faster to a trigger signal. Only 10 milliseconds!,10 msec,气路关键部件流量控制装置,风箱式,活塞控制,气路关键部件流量控制装置,非线性,气路关键部件流量控制装置,Drager红宝石高压伺服阀,Drager流量阀,气路关键部件流量控制装置,气路关键部件流量控制装置,Drager红宝石高压伺服阀,气路关键部件呼气阀,吸气相和呼气相的切换控制，吸气时封闭呼气回路，保证气体能施给到患者肺部，调节通气压力、呼气末正压PEEP及配合流量控制装置进行通气模式的调节控制。 被动呼气阀和主动呼气阀 形式有气囊活瓣气控、电机机械控制、气流封闭限制、比例悬
12、浮电磁控制和步进司服控制方式。,气路关键部件呼气阀,气囊活瓣气控 电磁阀直接开启气动控制呼气活瓣膨胀,气路关键部件呼气阀,电机机械控制电机连动机械间接封闭（俗称剪刀阀）控制,气流封闭限制 吸气相时呼气阀驱动反向气流替代封闭活瓣的作用,气路关键部件呼气阀,比例悬浮电磁控制和步进司服控制方式,被动呼气阀和主动呼气阀,气路关键部件呼气阀,比例悬浮电磁控制 比例电磁阀主动控制活瓣,步进司服控制 步进电机直接驱动控制活瓣,比例电磁阀和步进电机在主动司服控制上都能发挥一定作用，但比例电磁阀更灵活一些。,气路关键部件呼气阀,气路关键部件呼气阀,气路关键部件呼气阀（主动原理）,驱动电流撤消，EV 打开(呼气开
13、始) 提供最大电流关闭 EV (吸气开始) 提供一定量的电流(由软件控制)，稳定 EV ，产生 PEEP 或由压力控制的呼吸形态,呼吸机原理, CPU控制的主电路、 气路控制接口电路、 显示操作控制电路,基本框图,呼吸机原理,CPU控制的主电路 -呼吸机的电脑指挥系统 气路控制接口电路 -接收各传感器的反馈信号,控制和驱动 气路元器件 显示操作控制电路 -参数设置，数据和波形显示和报警,呼吸机有那些传感器？,呼吸机原理压力传感器,压力传感器 -气源部分（高压） -系统压力（中压） -呼吸回路压力（低压） 作用:监测气路各部分的压力和压差数据,主流品牌系列: 美国Sensym的SCX系列和霍尼韦
14、尔Honeywell公司Micro Switch的136PC系列和140，160PC系列,呼吸机原理压力传感器,压力传感器,呼吸机原理压力传感器,典型压力传感器电路图,呼吸机原理流量传感器,流量传感器 -测压式（含压差式和压力应变式） -热丝式 -超声式 作用:容量和流量监测,呼吸机原理流量传感器,流量传感器 -测压式（含压差式和压力应变式）,呼吸机原理流量传感器,热丝式流量传感器,呼吸机原理流量传感器,热丝式流量传感器,呼吸机原理流量传感器,超声流量传感器,呼吸机原理流量传感器,超声流量传感器,呼吸机原理生物电传感器,电极传感器 -体外测量式 -体内测量式 作用:呼吸中枢触发同步,呼吸机原理
15、生物电传感器,Edi 导管经口或经鼻放置过程连接Edi模块连线,Neural Adjusted Ventilatory Assist（NAVA）,神经-肌肉偶联,Servoi,生物电传感器,生物电传感器,与非生物电传感触发比较,呼吸机原理化学发应传感器,氧电池：,呼吸机原理温度传感器,设置位置： 呼吸回路 机器内部气路,温度传感器,作用： 保证患者通气气体的合适温度 设备内部气路温度的监测 ，,呼吸机原理其他装置,压缩机 湿化器 雾化器,辅助装置,医用气源要求 压缩系统：过滤、气缸无油、滤水干燥， 稳压和监测等。 设计形式：单缸，双缸，离心，活塞，卷轴泵。 安装形式：卧式和悬吊式。 目前使用:
16、配置小型后备压缩机，螺旋式和活塞式，,呼吸机原理其他辅助装置,空气压缩机,呼吸机原理其他辅助装置,空气压缩机,呼吸机原理其他辅助装置,空气压缩机,呼吸机原理其他辅助装置,空气压缩机,空气压缩机,定期保养，一般500，1000，2500，5000小时保养套件。,空气压缩机气路图,空气压缩机调试,设置安全阀 关输出阀，设释放阀 设置主输出阀压力 设置流量限制 测试低压报警,空气压缩机除湿问题,高分子膜式空气干燥器,符号：,呼吸机原理其他辅助装置,湿化和雾化装置,湿化和雾化装置,37C, 44mg/L,Aeroneb Pro 技术,湿化和雾化装置,呼吸机主要部件硬件归纳小结,小 结,呼吸机发展迅速的原因： 计算机软硬件技术、电子器件、机械和材 料的水平不断提高。 临床应用日趋广泛，已经积累了不少经验。 呼吸机对人体影响的了解，亟待解决问题的 发现。 临床新的要求，促进了呼吸机的发展。,小 结,目前呼吸机状况: 性能较
