电动呼吸机发展史

　　1 前言

　　呼吸机有着不同的分类方法,例如按照动力来源分类的方法有:气动气控呼吸机,气动电控呼吸机,电动电控呼吸机,3 种类型的呼吸机。这里将介绍电动电控呼吸机的发展过程,通过了解和研究这种呼吸机的发展过程希望能够对临床医生、设备维修和研究人员在应用此类呼吸机时得到一点帮助。

　　2 电动呼吸机分类

　　呼吸机是一个肺通气装置( Lungventilator) ,因为它只能起到将气体送到肺内和排出肺外的作用,而并没有参与呼吸的全过程,它并不能代替肺的全部功能( 指换气功能) 。所以有人认为将其称之为“通气机”更为确切,从英文直译也是这个意思。完成通气机的功能人们最早想到的就是“打气筒”原理,其目的就是利用一种机械装置将气体增压送入人体,如将手动打气的动作演变为采用自动控制技术来完成,也就形成了电动呼吸机的送气工作原理。形式上有“单腔增压式”,例如:折叠气囊、气缸活塞、滚膜。另外还有“多腔增压式”,例如:微泵、微涡轮。

　　3 各类电动呼吸机的介绍

　　电动呼吸机内部的电动装置自身可使气体增压所以不需要压缩气源,在许多缺少或没有气源的场合得到广泛的应用,针对这一应用市场人们研究了许多不同原理的电动呼吸机,它们都有着各自不同的特点在临床应用中各自扮演着不同的角色。下面列举几个在市场上常见的电动呼吸机分别介绍一下它们的上市的年代、特点以及应用。

　　3.1 折叠气囊式

　　70 年代- 80 年代电动呼吸机多采用的是折叠气囊形式,它是一种用弹性橡胶材料制成的容腔,利用皱褶的伸长和层叠使得容积改变达到增压的目的。折叠囊的往复运动是用电机来驱动消耗的是电力因此称之为电动呼吸机。工作原理是这样的:吸气时折叠囊被电机驱动机构挤压将囊中气体增压通过单向活瓣挤压进病人气道内,呼气时电机驱动机构向相反的方向运动使折叠囊伸长,利用产生的负压将外界空气通过单向活瓣吸入囊内准备下一次的循环。KONTRON ( 法国) 、ACOMA( 日本) 的麻醉呼吸机均采用的是此种技术。折叠囊式的电动呼吸机优点是结构简单制造成本低,随着微电子技术的发展和人们对呼吸机研究的不断进步,折叠囊已经跟不上控制的需要,例如容量的精度问题,一般单腔增压式的控制是采用电机驱动的行程和容积的正比关系来实现的,由于折叠囊是一个弹性体当气体被压缩时会产生直径方向的膨胀,随着气道压力的变化其膨胀程度也会不同,这样就改变了行程和容积的正比关系,人们想了一些办法例如在折叠囊的凹褶上箍上一个钢丝圈以减少直径方向的膨胀,同时适度增加了材料的硬度, 但是仍然达不到现代呼吸机的精度要求。另一个问题是响应时间的问题,现代呼吸机要求的响应时间一般都在 20ms 以内, 性能差一些的在 50ms 左右,而橡胶折叠囊式的响应时间还要大于这个值,原因是橡胶本身的弹性变形所造成的,还有是因为这种机构采用的都是步进电机作为驱动力的。大家都知道,步进电机在启动时有一个变频的过程, 而且频率也不能太快,导致开始供气时速度比较慢,也就常说的供气延时,这种延时可达 100ms 以上。另外,由于是弹性腔体,触发也就变得很困难,所以在过去更多的应用是在麻醉呼吸机或是简易急救呼吸机上,病人没有自主呼吸,不需要触发通气的场合。呼吸机因机械执行机构的延迟造成控制与气体输出之间的时差过大使得病人无法感到舒适,得不到良好的治疗效果。因此现在的治疗呼吸机上不使用这种技术,现在也很少有人在麻醉呼吸机上应用了。