呼吸机和通气率测量简介

本应用说明介绍了呼吸机及其基本功能。它讨论了如何测量通气率，并提供了确定气体交换潮气量是否足以满足患者的公式。涉及的系统子功能包括空气-氧气混合物传感、空气-氧气混合物控制、吸入控制、与技术人员/医生的通信接口以及警报系统。

概述

呼吸机是一种机电（或可能完全机械）设备，旨在提供将气体移入和移出人体肺部所需的全部或部分努力。

需要肺部的气体交换来为血液充氧以分配到身体细胞，并从血液收集的血液中去除二氧化碳。肺部的交换只发生在最小的气道和肺泡，微小的气体交换囊中。为了确定是否交换了足够的气体来维持一个人的生命，需要测量通风率。通气率表示为在给定时间内进入或离开肺部的气体量。它可以通过将呼吸期间吸入或呼出的气体体积（潮气量）乘以呼吸频率 [例如，0.4 升（或 0.4 升）× 15 次呼吸/分钟 = 6 升/分钟]。

因此，呼吸机需要产生潮气量和呼吸频率，以提供足够的通风，但不能过多的通风，以满足身体的气体交换需求。

呼吸机系统的功能框图。

操作

该过程从创建正确的空气-氧气混合物开始，以便为患者提供所需的氧气浓度，从 21% 到 100%。吸气期是患者被迫吸气的时期，通过关闭电磁阀进行控制。最大吸气压力由吸气阀的安全设置设置。当吸气阀打开时，空气-氧气混合物被排放到大气中，患者呼气。但是，如果可以，患者可以在吸气阀打开时自由吸气和呼气。因此，呼吸机会定期强制吸气，但不会限制吸气。

呼吸机是一种生命攸关的设备。如果单个组件发生故障，它必须默认为安全条件，并且必须监视自己的活动并在必要时发出警报。与控制系统分开的报警系统监控临界压力，并在检测到超压或欠压故障情况时采取行动，或者如果灵感事件的时间超出预设限制。

系统需要监视和控制的主要子功能可分为以下几类：

空气-氧气混合物传感通过监测两种气体流量的压力，控制器可以计算出正确的混合物。

空气-氧气混合控制控制器可以通过操纵连接输入气体的电磁阀的状态来改变混合物。

吸气控制可调节瓣膜设置最大气道压力，电磁阀以治疗师确定的速率强制定期吸气。控制该电磁阀的系统具有多种模式，使治疗师能够处理从偶尔帮助到全面支持的各种患者需求。

与技术人员/医生的通信接口这需要能够显示信息以及接收医疗团队的输入。这可能包括 LCD 驱动器、触摸屏控制器和音频警报（哔哔声、提示音等）。

报警系统必须监控对安全运行至关重要的所有方面，包括电源状态、最大和最小吸入压力以及定时完整性。该报警系统必须与控制系统分开，并且某些组件（例如压力传感器）可能会相应地重复。

考虑到获得FDA批准所需的时间和费用，呼吸机制造商必须选择具有以客户为导向的停产政策的供应商，以确保系统组件将可用多年。

审核编辑：郭婷