趙蕾，李鑫

1.徐州醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院，江蘇 徐州 221002；2.江蘇省人民醫(yī)院 采購(gòu)中心，江蘇 南京 210029

無創(chuàng)呼吸機(jī)濕化器液體防回流裝置的設(shè)計(jì)

趙蕾1，李鑫2

1.徐州醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院，江蘇 徐州 221002；2.江蘇省人民醫(yī)院 采購(gòu)中心，江蘇 南京 210029

本文闡述了一種無創(chuàng)呼吸機(jī)濕化器液體防回流裝置的研制過程，該裝置主要由不銹鋼支座、夾緊裝置、液位檢測(cè)及換向閥控制裝置組成，采用光電開關(guān)和液位計(jì)監(jiān)測(cè)濕化器液面傾斜程度，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果用換向閥控制回路通斷，防止?jié)窕鲀?nèi)的液體反流至呼吸機(jī)。該裝置無需改動(dòng)現(xiàn)有濕化器即可防止其中的水倒流回呼吸機(jī)，同時(shí)能與多種呼吸機(jī)配套使用，安全可靠、成本較低，值得推廣應(yīng)用。

無創(chuàng)呼吸機(jī)；濕化器；防回流；夾緊裝置；換向閥

0 前言

呼吸機(jī)是一種能代替、控制或改變?nèi)说恼Ｉ砗粑?，增加肺通氣量，改善呼吸功能，減輕呼吸功消耗，節(jié)約心臟儲(chǔ)備能力的裝置，是醫(yī)院關(guān)鍵環(huán)節(jié)的重點(diǎn)設(shè)備[1]。無創(chuàng)呼吸機(jī)通過面罩與患者連接，為了增加空氣濕度，為病人帶來舒適感，呼吸機(jī)產(chǎn)生的氧氣通過管道進(jìn)入加濕器內(nèi)，氧氣在加濕器內(nèi)與水蒸氣混合，使干燥的空氣變濕潤(rùn)，濕潤(rùn)的空氣沿著管路進(jìn)入患者鼻腔[2-4]。醫(yī)務(wù)人員在使用中若操作不當(dāng)，會(huì)引起濕化器內(nèi)的水倒流進(jìn)入呼吸機(jī)，不僅會(huì)造成設(shè)備的損壞，也給病患帶來窒息的危險(xiǎn)[5]。目前國(guó)外品牌只有高端呼吸機(jī)集成防回流裝置，而且價(jià)格昂貴，國(guó)內(nèi)多數(shù)醫(yī)院采用的呼吸機(jī)仍是主機(jī)與濕化器分離，醫(yī)護(hù)人員在搬運(yùn)和搶救患者時(shí)，一旦操作失誤造成濕化器中的水倒流回呼吸機(jī)，輕則呼吸機(jī)主板燒毀，重則危及患者生命[6-7]。本研究提出了一種簡(jiǎn)單、安全、易操作的濕化器防倒流裝置，該裝置無需改動(dòng)現(xiàn)有濕化器即可防止?jié)窕髦兴沽骰睾粑鼨C(jī)，同時(shí)能與多種呼吸機(jī)配套使用，安全可靠、成本較低，值得推廣應(yīng)用。

1 防回流裝置

1.1 結(jié)構(gòu)組成

本研究設(shè)計(jì)了一種無創(chuàng)呼吸機(jī)濕化器液體防回流裝置，該裝置由不銹鋼支座、夾緊裝置、液位檢測(cè)及換向閥等組成，見圖1。支座用于放置呼吸機(jī)和濕化器，夾緊裝置用來固定呼吸機(jī)，液位檢測(cè)裝置用來監(jiān)測(cè)濕化器液面高度，換向閥用來控制主氣路和備用氣路。呼吸機(jī)置于臺(tái)階式支座的定位板與夾緊裝置之間，用螺釘固定。濕化器置于支座下臺(tái)階的凹槽內(nèi)，確保呼吸機(jī)位置始終高于濕化器。主氣路由呼吸機(jī)、管路、三通、換向閥、濕化器構(gòu)成，備用氣路與主氣路并聯(lián)，加入了換向閥12并分別與三通8和11連接。本裝置采用浮標(biāo)監(jiān)測(cè)濕化器液面，液面傾斜過大，光電傳感器會(huì)發(fā)出信號(hào)控制換向閥切斷供氧主氣路，防止?jié)窕鲀?nèi)的水回流至呼吸機(jī)和呼吸面罩，同時(shí)打開備用氣路，使呼吸機(jī)直接與呼吸面罩相連，實(shí)現(xiàn)短時(shí)供氧。另外該裝置還具備因突發(fā)因素導(dǎo)致呼吸機(jī)停止工作時(shí)的自動(dòng)報(bào)警裝置和斷電自保護(hù)功能，具有方便、輕巧、安全和可靠的特點(diǎn)。

圖1 濕化器液體防回流裝置

1.2 工作原理

防回流裝置主要由供氧主氣路和備用氣路組成，其工作流程見圖2。呼吸機(jī)產(chǎn)生的氧氣經(jīng)管路、三通、換向閥、硬質(zhì)輔助管和浮標(biāo)進(jìn)入濕化器內(nèi)，浮標(biāo)圓柱側(cè)面有孔，允許氣體通過，與加熱的水蒸氣混合成濕潤(rùn)的氧氣，再經(jīng)過另一個(gè)浮標(biāo)和硬質(zhì)輔助管從管路、換向閥、三通送至呼吸面罩供患者呼吸[8]。若濕化器內(nèi)的水無倒流，濕潤(rùn)的空氣和氧氣正常進(jìn)入呼吸面罩端；一旦濕化器水位傾斜過大，主氣路的換向閥13和換向閥12立即切斷管道，防止水倒流，此時(shí)換向閥12導(dǎo)通，備用氣路開啟并同時(shí)報(bào)警，呼吸機(jī)輸出的氧氣不再經(jīng)過濕化器，而是直接輸送至呼吸面罩，保證患者在短時(shí)間內(nèi)能夠依靠氧氣維持呼吸并提醒醫(yī)護(hù)人員進(jìn)行緊急處理。

圖2 防回流裝置工作流程圖

2 濕化器液面檢測(cè)裝置

2.1 工作原理

濕化器液面檢測(cè)裝置的工作原理是在濕化器的通氣口內(nèi)加裝浮標(biāo)，浮標(biāo)受到水的浮力作用隨濕化器內(nèi)液面變化上下浮動(dòng)，與回路連接軟管的摩擦力增大，加裝的硬質(zhì)輔助管是用來防止彎曲的氣管對(duì)浮標(biāo)產(chǎn)生影響[9-11]。通過固定在支座上的光電發(fā)射器發(fā)射信號(hào)，探測(cè)浮標(biāo)的具體位置。當(dāng)液面處于正常位置時(shí)，接受器能收到發(fā)射器信號(hào)，換向閥不工作，主回路處于導(dǎo)通狀態(tài)，備用回路關(guān)閉；當(dāng)探測(cè)到液面（浮標(biāo)位置）傾斜過大時(shí)，接受器無法收到發(fā)射器信號(hào)，主回路2個(gè)電磁閥關(guān)閉，備用回路電磁閥打開，從而切斷管路，保證液體不會(huì)倒流（圖3）。整個(gè)浮標(biāo)的長(zhǎng)度為80mm，浮標(biāo)靠近加濕器底部20mm和頂部10mm距離內(nèi)為不透光區(qū)域，剩余50mm的中間區(qū)域?yàn)橥腹鈪^(qū)。

圖3 濕化器液面檢測(cè)裝置

2.2 控制回路

控制回路需要解決主氣路斷開和備有氣路啟用的同步問題，還要考慮報(bào)警電路的接通問題[12-13]。本研究選用3個(gè)二位二通電磁換向閥，且均為常閉型。在醫(yī)護(hù)人員操作設(shè)備以前，換向閥均處于關(guān)閉狀態(tài)，當(dāng)醫(yī)護(hù)人員啟用設(shè)備時(shí)，主氣路2個(gè)換向閥通電，保證氧氣經(jīng)由主氣路通過加濕器加濕后進(jìn)入患者呼吸端，備有氣路換向閥處于斷電關(guān)閉狀態(tài)；當(dāng)呼吸機(jī)與加濕器處于非正常工作狀態(tài)時(shí)，主氣路2個(gè)換向閥斷電關(guān)閉，備用氣路換向閥通電開啟并報(bào)警，短時(shí)間內(nèi)維持患者呼吸，控制回路見圖4。

圖4 電氣控制原理圖

2.3 氣控回路

供氣回路原理圖見圖5。呼吸機(jī)、濕化器、電磁換向閥和面罩通過氣管連接，在未通電狀態(tài)下，3個(gè)電磁換向閥的1DT、2DT、3DT均不通電，氣路不通，濕化器的進(jìn)口B和出口C兩端均與主氣路斷開，濕化器內(nèi)的液體既不能流入呼吸機(jī)端，也不能流入病人呼吸端，從而保證在設(shè)備在斷電狀態(tài)下的安全性和可靠性。

圖5 供氣回路原理圖

3 結(jié)論

本研究以我院使用的呼吸機(jī)、濕化器為研究對(duì)象，提出了一種簡(jiǎn)單、易操作的濕化器防倒流裝置，具有以下特點(diǎn)：① 改動(dòng)后的濕化器與呼吸機(jī)配套使用，濕化器內(nèi)的液體（使用或不使用）不會(huì)倒流入呼吸機(jī)；② 僅在濕化器上安裝防倒流裝置即可，簡(jiǎn)單易行、改動(dòng)成本??；③ 可與不同型號(hào)呼吸機(jī)配套使用，適用性強(qiáng)、成本低。

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Design of a Non-Invasive Ventilator Humidifier Liquid Backflow Prevention Device

ZHAO Lei1, LI Xin2
1.The Affiliated Hospital of Xuzhou Medical College, Xuzhou Jiangsu 221002, China；2.Procurement Center, Jiangsu Province Hospital, Nanjing Jiangsu 210029, China

This paper presents research and development of a non-invasive ventilator humidifier liquid backflow prevention device, which is mainly composed of a stainless steel seat, a clamping device, a liquid level detecting and reversing valve control device.A photoelectric switch and a liquid level meter are adapted to monitor the inclination degree of the humidification liquid level.Then, the connection/disconnection of the circuit is controlled by the reversing valve control device according to the detection results so as to prevent the liquid inside the humidifier from flowing back to the ventilator.The device demonstrates its safe, reliable and cost-effective features in preventing liquid backflow in the humidifier without any changes to the current humidifier, which can be used together with multiple ventilators and deserve wider application and promotion.

non-invasive ventilator；humidifier；backflow prevention；clamping device；reversing valve

R472.9

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2015.07.011

1674-1633（2015）07-0033-03

2014-11-04

修回日期：2015-03-03

李鑫，高級(jí)工程師。

通訊作者郵箱：515600456@qq.com