第二章 生理参数测量仪器 - 生物医学工程研究所.pptVIP

第五章 生理功能辅助仪器 ; 生理功能辅助仪器 ;5.1 呼吸机 ; 1940年，Frenkner和Crafoord合作，在“Spiropulsator”的基础上进行改进，使之能与环丙烷同时使用，成为第一台麻醉呼吸机。 1948年美国工程师Bennett研制成功间歇正压呼吸机TV-2P，以治疗急、慢性呼吸衰竭。1951年瑞典的Engstrom Medical公司生产出第一台定容呼吸机Engstrom100，取代了当时的“铁肺”，救治了大量的由流行性小儿麻痹引起的呼吸衰竭病人。许多工程师、医师等投入呼吸机的研究，欧洲各国纷纷生产出代表呼吸机达到10种类型。; 进入60年代，呼吸机的应用更为广泛，1964年Emerson的术后呼吸机，是一台电动控制呼吸机，呼吸时间能随意调节，配备压缩空气泵，各种功能均由电子调节，根本改变过去呼吸机纯属简单的机械运动的时代而跨入精密的电子时代。 1970年利用射流原理的射流控制的气动呼???机研制成功，它是气流控制的呼吸机。全部传感器、逻辑元件、放大器和调节功能都是采用射流原理，而无任何活动的部件，但具有与电路相同的效应。80年代后计算机技术的迅猛发展，使新一代多功能电脑型呼吸机具备了以往不可能实现的功能，如监测、报警、记录等。进入90年代，呼吸机不断向智能化发展，计算机技术的应用使呼吸机的性能更臻完善。; 我国呼吸机的研制起步较晚，1958年在上海制成钟罩式正负压呼吸机。1971年制成电动时间切换定容呼吸机。 呼吸机按其工作方式可分为气动—手动、电动—电控（电子控制或计算机控制）、气动—电控等，现代呼吸机大都采用气动—电控方式。按其应用范围又可分为成人、小儿及新生儿呼吸机，最先进的呼吸机可一机多用，适合各种不同的患者。; 呼吸机的组成可分为气路系统和电路系统两大部分。呼吸气体用的是空气压缩机压缩的空气（即所谓气动方式），有的呼吸机还可将氧气通过氧气管道与压缩空气混合。储气室中的压缩空气经调节阀进入脉动缓冲室，调节阀的出口压力一般调节在20磅/平方英寸。当吸气时，吸气单向阀自动打开，脉动缓冲室中的压缩空气经过气流量控制阀、吸气流量传感器和吸气单向阀进入患者气道。患者气道出口是一个三通管，一路是吸气通道，一路是气道压力测量通道，一路是呼气通道。当呼气时，吸气单向阀自动关闭，呼气单向阀自动打开，呼出的气体经呼气控制阀、呼气流量传感器及呼气单向阀排入大气。;呼吸机气路系统组成框图 ; 气路系统是由电路系统（计算机控制、监测、显示及报警系统）控制的。控制对象有：2个控制阀门（进气流量控制阀，控制范围为6毫升～180升/分；呼气控制阀，进行开关动作控制），2个流量测量传感器（吸气流量传感器和呼气流量传感器，测量范围6毫升～180升/分），3个压力测量传感器（系统压力传SCS感器（0～30磅/平方英寸）、进气压力传感器（0～40厘米水柱）和气道压力传感器（-20～140厘米水柱））。 各种传感器的输出经放大后到A/D转换器，经A/D数字化后进行计算机处理。计算机通过接口控制驱动电路，从而控制吸气流量控制阀的开启程度及呼气控制阀的通断。计算机一般采用1～2个单片机芯片。; 呼吸机能根据设定值，由微机自动检测及自动控制。老式的呼吸机多采用开环控制，现代呼吸机则采用闭环控制。主要控制的通气方式有以下4种： ⑴ 间歇式正压通气方式（IPPV）。 ⑵ 同步间歇式强制通气方式（SIMV）。 ⑶ 潮气量支持通气方式（PSV）。 ⑷ 可调压潮气量控制通气方式（PCV）。; 间歇式正压通气方式（IPPV）的气道压力控制波形如图，要求控制参数为：呼吸率15次/分 (呼吸周期T1=4秒)，吸气时间T2=1.2秒，上升时间T3=0.08秒，暂停时间T4=0.2秒，呼气时间T5 (余量)=2.6秒，潮气量 (每次吸入)500ml，压力上限P=50cmH2O。 ; 计算机可对压力、流量等参数进行自动检测及显示 (有数码显示、LCD显示及电子模拟显示等多种显示方式)，有的呼吸机还用液晶显示屏实时动态地显示压力波形、流量波形及潮气量波形。计算机还可以自动测量峰值压力、平均压力、呼气末压力、自主呼吸同步控制方式时的呼吸率、吸气呼气时间比、吸气容量、呼气容量、呼气每分钟容量等。对某些重要参数(如气道压力、潮气量、每分钟通气量、供氧浓度等)可进行上、下限越限报警。 ; 现代呼吸机的发展趋势是呼吸监护仪，即不但控制呼吸，而且还能实时监视血氧饱和度，以判断呼吸效率如何。另外高频呼吸机也是一种发展方向。现代呼吸机继续发展各种新的通气方式，研究最先进的软件技