呼吸机硬件技术原理及进展
呼吸机的相关资料
呼吸机的相关资料1. 呼吸机简介呼吸机是一种医疗设备，用于支持或代替患者的呼吸功能。
它通过提供正压气流，帮助患者的肺部充分膨胀，从而维持氧气和二氧化碳的交换。
呼吸机广泛用于治疗各种呼吸系统疾病，如呼吸衰竭、哮喘、肺炎等。
2. 呼吸机的工作原理呼吸机通过以下几个主要部件实现其工作：气源系统呼吸机的气源系统通常包括气缸、气瓶、气泵等设备。
这些设备用于提供压缩氧气或空气作为患者的呼气和吸气源。
控制系统呼吸机的控制系统包括各种传感器和控制器，用于监测患者的呼吸参数（如呼吸频率、潮气量等）并相应地调整气流和压力。
呼吸回路呼吸回路是呼吸机与患者之间的连接管道，将气流传递给患者的呼吸道。
它通常包括呼气阀、吸气阀、面罩或气管插管等。
压力调节呼吸机的压力调节系统能够根据患者的需要，在适当的时间提供足够的正压气流，并在呼吸的不同阶段调整气流的压力。
3. 呼吸机的分类根据不同的功能和应用领域，呼吸机可以分为以下几种类型：3.1 呼吸机的临床应用分类•体外呼吸机：用于临床治疗重度呼吸衰竭患者，可以提供辅助呼吸或完全代替患者的呼吸功能。
•高频振荡呼吸机：用于治疗新生儿和婴儿的呼吸窘迫综合征等疾病，通过高频振荡的方式促进肺内气体交换。
•水封呼吸机：用于治疗胸腔和肺部的创伤，通过水封负压的方式增加胸腔内的负压，帮助恢复肺部功能。
3.2 呼吸机的工作模式分类•定时压力控制模式：呼吸机按照预设的时间和压力参数进行工作，适用于需要定时辅助呼吸的患者。
•呼气末正压模式：呼吸机在吸气结束后，在呼气阶段提供一定的正压气流，以维持气道的通畅。
•动态气道压力释放模式：根据患者的呼吸模式和需要，呼吸机在呼气时释放一定的气流，以降低气道压力。
4. 呼吸机的风险与注意事项呼吸机是一种重要的治疗设备，但其使用也存在一定的风险。
以下是一些使用呼吸机时应注意的事项：•使用前需要进行充分的检查和操作培训，确保正确设置和使用呼吸机。
•定期检查和维护呼吸机的各个部件，保持其正常工作状态。
呼吸机的一般结构及工作原理
呼吸机的一般结构及工作原理随着医学电子技术的发展，呼吸机的种类和形式越来越多，但它们一般的主要结构和原理基本相似，或者说，它们必须具备基本结构，现分述如下：一、机械呼吸机的动力机械呼吸机的动力来源于电力、压缩气体，或二者的结合。
压缩气体由中心供气管道系统提供或由呼吸机可配备的专用空气压缩机产生。
1. 气动机械呼吸机气动机械呼吸机的通气以压缩气体为动力来源，其所有控制系统也都是靠压缩气体来启动。
由高压压缩气体所产生的压力，通过机械呼吸机内部的减压阀、高阻力活瓣，或通过射流原理等方式而得到调节，从而提供适当的通气驱动压及操纵各控制机制的驱动压。
2．电动机械呼吸机单靠电力来驱动并控制通气的呼吸机，称为电动机械呼吸机。
电动机械呼吸机也需要应用压缩氧气，但只是为了调节吸入气的氧浓度，而不是作为动力来源。
电可通过带动活塞往复运动的方式来产生机械通气，或通过电泵产生压缩气体，压缩气体再推动风箱运动而产生通气。
3．电-气动机械呼吸机电-气动机械呼吸机，只有在压缩气体及电力二者同时提供动力的情况下才能正常工作与运转。
通常情况是，压缩空气及压缩氧气按不同比例混合后，既提供了适当氧浓度的吸入气体，也供给了产生机械通气的动力。
但通气的控制、调节，及各种监测、警报系统的动力则来自电力，所以这类呼吸机又称为气动-电控制呼吸机。
比较复杂的多功能定容呼吸机大多都采用这种动力提供方式。
二、供气装置贮气囊或气缸供气装置：这种供气装置常用折叠贮气囊或气缸来输送气体，其外部装有驱动装置。
供给病人的潮气量(VT)取决于贮气囊或气缸直径(D)和行程距离(L)VT=πD2/4·L驱动装置可以直线运动或旋转－直线运动。
由于气缸的顺应性小，故VT较为精确，因此，以气缸作为贮气装置的呼吸机适合于小儿科使用。
三、呼吸机的调控系统80年代以前，呼吸机的调控方式有两种形式：一种是直流电机驱动的呼吸机，通过电压的变化，使其转速发生改变，来控制VT、E:I等参数。
呼吸机工作原理
需要专业的程序比 如SyncPlusTM、 Autotrack等等
无创通气成功关键词
The success of NIV depends on several factors:
Proper patient selection －－－选择合适患者
条件变量 限 制 变 量 触 发 方 式 Cycle 变量 基线变量
没 有 最 好 的 呼 吸 机 模 式
阶段变量基本要素
触发方式 Trigger：（呼吸机开始送气的参数） 时间触发 ，流速触发，压力触发，混合触 发
限制变量 Limit：（呼吸机以什么样的方式进行送气） 压力限制，流速限制
转换方式 Cycle：（呼吸机怎么辨别吸气结束呼气开始） 时间转换，容量转换，流速转换，压力转换，混合
34
Pressure Triggering Sassoon 和 Gruer两人曾提到： 触发前期( pre-trigger phase)，若时间过长 (delay)会产生人机不同步(dyssynchrony)增加呼 吸功。 延迟(delay)的产生，可能是下列的错误： 压力讯号的传输速度、压力转换器(transducer) 的频率反应、压力转换器本身和位于呼吸管路的 位置、PEEP 设定值与实际值的差异。 延迟时间(delay time) < 150 ms。
4. 达到触发水平后， 呼吸机输送 气流
TG
对于触发机制， 什么才是最重要的？
阀门以及反应时间
Paw 气道 压力
ASB
蓝色: 绿色: 红色: 黑色:
快阀门和快速的反应时间 快阀门和较慢的反应时间 慢阀门和快速的反应时间 慢阀门和较慢的反应时间 吸入 气流
呼吸机_精品文档
❖ 高流量警报指示灯闪烁红灯 可能原因：病人自主呼吸过频，自主触发使病 人自主呼吸增强 排除方法：评估病人，必要时调节高流量报警 设置，调节触发水平
❖ 低流量警报指示灯闪烁红灯 可能原因：病人自发呼吸过少，触发水平设置 不恰当，流量低限值小于指令通气分钟容量 排除方法：评估病人，必要时调节报警底线
呼吸机操作培训
❖ 呼吸机是一种能代替、控制或改变人的正常生理 呼吸，增加肺通气量，改善呼吸功能，减轻呼吸 消耗，节约心脏储备能力的装置。
❖ 呼吸机必须具备的功能：①能提供输送气体的动 力，代替人体呼吸肌的工作；②能产生一定的呼 吸节律，包括呼吸频率和呼吸比，以代替人体呼 吸中枢神经支配呼吸节律的功能；③能提供合适 的潮气量或分钟通气量以满足呼吸代谢的需要； ④供给的气体最好经过加温和湿化，代替人体鼻 腔高吸功入能，O2并浓能度供，给改高善于氧大合气。中所含的O2量，以提
行工作 ❖ 5、如果病人为新病人，通气前需先设置病人
的理想体重、病人类型（成人或小儿）和通气 类型（无创或有创）
❖ 6、连接模拟肺和呼吸回路。观察模拟肺的通 气情况， 通气正常脱去模拟肺，连接病人
❖ 7、连接病人和呼吸回路，启动通气。通气后 在床旁密切观察一段时间，注意病人的生命体 征，呼吸机通气状况是否出现异常
❖ 呼吸比：吸气靠呼吸机送气，呼气靠边膈及肺胸弹性回 缩力，一般为1:1.5～2
❖ 呼吸频率：设定呼吸机的机械通气频率应考虑通气模式 、潮气量的大小及患者自主呼吸能力等因素，成人12 ～14次/分，儿童18～20次/分
❖ 每分钟通气量：呼吸频率与潮气量之积
呼吸机的原理和应用场景
应用呼吸机的优势
改善呼吸 1
提供氧气，缓解呼吸困难。
促进康复 2
给予肺部休息，加速恢复。
提高生存率 3
维持生命体征，挽救生命。
增强生活质量 4
改善睡眠，提高活动能力。
呼吸机的使用流程
评估患者
1
评估患者病情，判断是否需要使用呼吸机。
2
选择模式
根据患者病情选择合适的呼吸模式。
设置参数
3
根据患者需要设置呼吸频率、潮气量等参数。
监测系统
实时监测患者的呼吸状态，如 呼吸频率、潮气量、血氧饱和 度等。
吸入系统的功能
空气或氧气供应
吸入系统负责提供空气或氧气，作为患者呼吸的来源。
压力调节
调节气流的压力，确保患者能够有效地吸入气体。
流量控制
控制进入患者气道的流量，根据患者的需要进行调节。
温度和湿度控制
调节气流的温度和湿度，避免患者气道干燥。
心肺复苏
在心肺复苏过程中，呼吸机可以提供持 续的人工呼吸，帮助患者恢复心肺功能
。
3
4
中毒性呼吸衰竭
当患者因药物中毒导致呼吸衰竭时，呼 吸机可以提供氧气，维持患者生命。
创伤性呼吸衰竭
当患者因外伤导致呼吸衰竭时，呼吸机 可以提供人工呼吸，帮助患者恢复呼吸
功能。
呼吸机在家庭护理中的应用
舒适便捷
患者可以在熟悉的家庭环境中接 受治疗，提高生活质量。
呼吸机在肺部疾病中的应用
慢性阻塞性肺病 (COPD)
COPD 患者呼吸困难，呼吸 机辅助吸入氧气，改善肺功能 ，提高生活质量。
肺炎
肺炎患者呼吸衰竭，呼吸机提 供人工呼吸，帮助肺部恢复， 预防感染。
肺栓塞ห้องสมุดไป่ตู้
呼吸机硬件技术原理及进展
呼吸机硬件技术原理及进展
近年来，呼吸机硬件技术发展迅速，它们主要依靠先进的硬件设计，
可以满足各种应用场景的需求。
它们用于支持患者的呼吸，并且可以更好
地控制和监护患者的生命体征。
本文将重点介绍呼吸机硬件技术的原理和
进展。
首先，呼吸机采用的硬件，具有非常复杂的的功能，能够有效地控制
和监护患者的生命体征，确保他们的安全和健康。
它们使用各种传感器，
如气液传感器、血气分析仪、血压检测仪等，可以实时测量患者的血氧饱
和度，以及呼吸深度、呼吸频率等其他生理参数。
根据患者的情况，呼吸
机可以自动调节气流速度，使其保持在较佳水平。
此外，先进的呼吸机机型配备了空气净化器，可以过滤各种有害气体，确保患者吸入的空气质量，预防可能的病毒感染。
此外，呼吸机也可以支持患者的语音控制，患者可以以语言控制呼吸机，调节气流速度，或者使用手势控制来控制，提高了其便携性。
最后，随着新型智能技术的发展，例如区块链技术，呼吸机可以实现
了更加准确、可靠和安全的数据记录和管理，可以支持更加智能化的服务。
总之，呼吸机的硬件设计以及它的智能技术逐渐完善，可以更好地支
持患者的呼吸。
呼吸机基本原理及典型介绍
压力传感器和流量传感器
监测患者呼吸过程中的压力和流 量变化，为呼吸机提供反馈信号。
气源
提供呼吸机所需的气体，一般为 空气或氧气。
控制电路
根据传感器反馈信号和预设参数， 控制呼吸机的运行状态。
03 典型呼吸机介绍
定压型呼吸机
工作原理
定压型呼吸机通过设定气道压力来驱动气体流动，使肺泡 通气。当设定的压力高于肺泡内压力时，气体将流入肺泡； 反之，气体将流出肺泡。
常见故障排除方法
呼吸机无法启动
检查电源线和插座是否连接良好，尝试更换 电源插座。
呼吸机报警
根据报警信息检查相应部件，如氧气压力、 气源连接等，及时排除故障。
呼吸机漏气
检查呼吸回路连接是否紧密，更换破损的呼 吸回路或面罩。
患者不适
检查呼吸参数设置是否合理，观察患者病情 变化，及时调整参数或寻求医生帮助。
1 2
急救领域
用于各种原因所致的呼吸衰竭、大手术期间的麻 醉呼吸管理、呼吸支持治疗和急救复苏等。
医疗领域
在治疗呼吸衰竭患者时，呼吸机可以辅助患者进 行呼吸，保证呼吸道通畅，以维持患者生命。
3
家用领域
随着技术的发展，家用呼吸机逐渐普及，为慢性 阻塞性肺疾病（COPD）等患者提供家庭治疗选 择。
02 呼吸机基本原理
小型化
呼吸机的小型化趋势将使其更加便携，方便患者在不同场景下使用， 如家庭、旅行等。
多功能化
呼吸机将集成更多功能，如血氧饱和度监测、呼气末正压通气等，以 满足不同患者的需求。
未来研究方向和挑战
精准医疗
01
如何实现呼吸机的个性化设置，以满足不同患者的精准医疗需
求，是未来的研究方向之一。
舒适性提升
呼吸机工作原理ppt课件
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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
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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。。。。
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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、比例悬浮电磁控制和步进司 服控制方式。
10 msec
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气路关键部件—流量控制装置
步进电机
活塞
活塞控制
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风箱式
气路关键部件—流量控制装置
非线性
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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
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气路关键部件—流量控制装置
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Drager红宝石高压伺服阀
Evita 2 Dura
E实v用it文a档4
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呼吸机的发展－PB系列
PB 740
PB 820
PB 760
PB 840
LP6+实/用L文P档10
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PB7200AE
呼吸机的发展－MAQUET系列
Servo i
Servo S
Servo 300A
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Servo 900C
呼吸机的发展－VIASYS系列
Q EXH
• 被动呼气阀和主动呼气阀．
EV
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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。
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气路关键部件—呼气阀
F ro m S O L 4 T oP E E P / C P A P F H & E B F
•PCV •PEEP •PEEP
—混合器
所谓：混氧，增氧
混氧阀
氧气压力调节器
氧气输入
实用文档
气路关键部件--混合器
比例电磁阀控制式
温度/流量传感器
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气路关键部件—流量控制装置
◆ 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
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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 计曲线调节氧流量， 在呼气相时积聚在集 氧器中进行氧浓度的 混合。
氧气
混合
空气
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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。
Air Oxygen
Exhaled Gas
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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
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NEWPORT WAVE CONCEPTS
BIAS FLOW
• It takes a total of 40 milliseconds for the servoid valve to open completely from the fully closed position.
Q 3 /T 3
40 msec
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NEWPORT WAVE CONCEPTS
BIAS 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 faster to a trigger signal. Only 10 milliseconds!
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基本原理—常规电/气图(西门子)
Servo i
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基本原理—电/气图(西门子900C)
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基本原理—常规电/气图(灵智)
INSPIRATION PNEUMATIC SYSTEM
SOL1 CV1
SOL2 CV2
TOP P1
DP1
RES FS1
SOL3
OS OMP
FILTER
CAPS
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呼吸机分类新论
● 功能和模式多 ● 类型组合复杂 ●确切分类困难
● 目前严格的分类对临床并不重要 重要的是什么？
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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？
RESPIRONICS系列
BiPAP® Synchrony
Esprit
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Vision
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LTV 1000
Stpehan产品线－呼吸机
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Christina
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呼吸机的发展－胸外负压通气系列
铁肺
2008
雨披式
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呼吸机的发展－GE系列
SOL3
OS COMP
FILTER
CAPS
SOL4
PV1
DP2
P2
FS2 COP
ABV
HUM NEB
DP3
P3
PV2
PROX CONNECTOR
EV
PROX SENSOR
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气路关键部件--混合器
电磁阀组合式(微处理器控制)
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气路关键部件--混合器
◆ 步进控制式—步进电机调节氧浓度
步进计数光检测器 步进电机 AIR O2 混合阀
M ix e d G a s A tm o s p h e re
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基本原理—高频震荡呼吸机
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基本原理—独立自主呼吸气路图（纽邦）
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基本原理—风箱式气路图
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基本原理—常规电/气图(840型)
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呼吸机硬件技术原理及进展
杨东
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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.
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呼吸机的发展
控制系统 • 气动控制 • 半导体电子电路控制 • 微处理器计算机控制
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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
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基本原理
• 基本框图
显示设置 控制
CPU 主电路板
电气接口 控制
气体输入 混合器控制
电源
治疗
呼气
吸气
辅助装置 控制监测 控制监测
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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
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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
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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
呼吸机的发展
• 通气执行机构 普通流量旋钮控制
• 呼气控制装置
电磁比例阀控制