無創呼吸機濕化器液體防回流裝置的設計

趙蕾，李鑫

1.徐州醫學院附屬醫院，江蘇 徐州 221002；2.江蘇省人民醫院 采購中心，江蘇 南京 210029

無創呼吸機濕化器液體防回流裝置的設計

趙蕾1，李鑫2

1.徐州醫學院附屬醫院，江蘇 徐州 221002；2.江蘇省人民醫院 采購中心，江蘇 南京 210029

本文闡述了一種無創呼吸機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、液位檢測及換向閥控制裝置組成，采用光電開關和液位計監測濕化器液面傾斜程度，根據檢測結果用換向閥控制回路通斷，防止濕化器內的液體反流至呼吸機。該裝置無需改動現有濕化器即可防止其中的水倒流回呼吸機，同時能與多種呼吸機配套使用，安全可靠、成本較低，值得推廣應用。

無創呼吸機；濕化器；防回流；夾緊裝置；換向閥

0 前言

呼吸機是一種能代替、控制或改變人的正常生理呼吸，增加肺通氣量，改善呼吸功能，減輕呼吸功消耗，節約心臟儲備能力的裝置，是醫院關鍵環節的重點設備[1]。無創呼吸機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，呼吸機產生的氧氣通過管道進入加濕器內，氧氣在加濕器內與水蒸氣混合，使干燥的空氣變濕潤，濕潤的空氣沿著管路進入患者鼻腔[2-4]。醫務人員在使用中若操作不當，會引起濕化器內的水倒流進入呼吸機，不僅會造成設備的損壞，也給病患帶來窒息的危險[5]。目前國外品牌只有高端呼吸機集成防回流裝置，而且價格昂貴，國內多數醫院采用的呼吸機仍是主機與濕化器分離，醫護人員在搬運和搶救患者時，一旦操作失誤造成濕化器中的水倒流回呼吸機，輕則呼吸機主板燒毀，重則危及患者生命[6-7]。本研究提出了一種簡單、安全、易操作的濕化器防倒流裝置，該裝置無需改動現有濕化器即可防止濕化器中水倒流回呼吸機，同時能與多種呼吸機配套使用，安全可靠、成本較低，值得推廣應用。

1 防回流裝置

1.1 結構組成

本研究設計了一種無創呼吸機濕化器液體防回流裝置，該裝置由不銹鋼支座、夾緊裝置、液位檢測及換向閥等組成，見圖1。支座用于放置呼吸機和濕化器，夾緊裝置用來固定呼吸機，液位檢測裝置用來監測濕化器液面高度，換向閥用來控制主氣路和備用氣路。呼吸機置于臺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階的凹槽內，確保呼吸機位置始終高于濕化器。主氣路由呼吸機、管路、三通、換向閥、濕化器構成，備用氣路與主氣路并聯，加入了換向閥12并分別與三通8和11連接。本裝置采用浮標監測濕化器液面，液面傾斜過大，光電傳感器會發出信號控制換向閥切斷供氧主氣路，防止濕化器內的水回流至呼吸機和呼吸面罩，同時打開備用氣路，使呼吸機直接與呼吸面罩相連，實現短時供氧。另外該裝置還具備因突發因素導致呼吸機停止工作時的自動報警裝置和斷電自保護功能，具有方便、輕巧、安全和可靠的特點。

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。呼吸機產生的氧氣經管路、三通、換向閥、硬質輔助管和浮標進入濕化器內，浮標圓柱側面有孔，允許氣體通過，與加熱的水蒸氣混合成濕潤的氧氣，再經過另一個浮標和硬質輔助管從管路、換向閥、三通送至呼吸面罩供患者呼吸[8]。若濕化器內的水無倒流，濕潤的空氣和氧氣正常進入呼吸面罩端；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，此時換向閥12導通，備用氣路開啟并同時報警，呼吸機輸出的氧氣不再經過濕化器，而是直接輸送至呼吸面罩，保證患者在短時間內能夠依靠氧氣維持呼吸并提醒醫護人員進行緊急處理。

圖2 防回流裝置工作流程圖

2 濕化器液面檢測裝置

2.1 工作原理

濕化器液面檢測裝置的工作原理是在濕化器的通氣口內加裝浮標，浮標受到水的浮力作用隨濕化器內液面變化上下浮動，與回路連接軟管的摩擦力增大，加裝的硬質輔助管是用來防止彎曲的氣管對浮標產生影響[9-11]。通過固定在支座上的光電發射器發射信號，探測浮標的具體位置。當液面處于正常位置時，接受器能收到發射器信號，換向閥不工作，主回路處于導通狀態，備用回路關閉；當探測到液面（浮標位置）傾斜過大時，接受器無法收到發射器信號，主回路2個電磁閥關閉，備用回路電磁閥打開，從而切斷管路，保證液體不會倒流（圖3）。整個浮標的長度為80mm，浮標靠近加濕器底部20mm和頂部10mm距離內為不透光區域，剩余50mm的中間區域為透光區。

圖3 濕化器液面檢測裝置

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，還要考慮報警電路的接通問題[12-13]。本研究選用3個二位二通電磁換向閥，且均為常閉型。在醫護人員操作設備以前，換向閥均處于關閉狀態，當醫護人員啟用設備時，主氣路2個換向閥通電，保證氧氣經由主氣路通過加濕器加濕后進入患者呼吸端，備有氣路換向閥處于斷電關閉狀態；當呼吸機與加濕器處于非正常工作狀態時，主氣路2個換向閥斷電關閉，備用氣路換向閥通電開啟并報警，短時間內維持患者呼吸，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、濕化器、電磁換向閥和面罩通過氣管連接，在未通電狀態下，3個電磁換向閥的1DT、2DT、3DT均不通電，氣路不通，濕化器的進口B和出口C兩端均與主氣路斷開，濕化器內的液體既不能流入呼吸機端，也不能流入病人呼吸端，從而保證在設備在斷電狀態下的安全性和可靠性。

圖5 供氣回路原理圖

3 結論

本研究以我院使用的呼吸機、濕化器為研究對象，提出了一種簡單、易操作的濕化器防倒流裝置，具有以下特點：① 改動后的濕化器與呼吸機配套使用，濕化器內的液體（使用或不使用）不會倒流入呼吸機；② 僅在濕化器上安裝防倒流裝置即可，簡單易行、改動成本??；③ 可與不同型號呼吸機配套使用，適用性強、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，高級工程師。

通訊作者郵箱：515600456@qq.com