可釋放負氧離子呼吸機的設計

摘" 要：呼吸機作為一種重要臨床治療設備，能夠使患者呼吸由主動方式變成被動方式，由機器維持肺的呼吸功能，在急危重癥患者治療期和康復期起著重要作用。但現有醫院及家庭中使用的呼吸機不僅結構復雜、操作繁瑣，而且在制氧過程中會降低空氣中負氧離子濃度，導致無法充分發揮負氧離子改善呼吸系統、神經系統、循環系統的功能。負氧離子在人類的生活環境、身體健康等許多方面具有積極作用，在醫學界享有“維他氧”“空氣維生素”“長壽素”等美稱，是人體健康不可或缺的。為此，該研究設計一種可釋放負氧離子的呼吸機，以期能夠實現呼吸機為病患提供氧氣的同時，會充分發揮負氧離子對人體健康的積極作用。

關鍵詞：負氧離子；呼吸機；結構設計；凈化組件；設計原理

中圖分類號：R197.39" " " 文獻標志碼：A" " " " " 文章編號：2095-2945（2023）28-0117-04

Abstract： As an important clinical treatment equipment， ventilator can change the patient's breathing from active to passive， and the lung respiratory function is maintained by the machine， which plays an important role in the treatment and rehabilitation of acute and critically ill patients. However， the ventilators used in existing hospitals and families are not only complex in structure and tedious to operate， but also reduce the concentration of negative oxygen ions in the air in the process of oxygen production， resulting in the inability to give full play to the functions of negative oxygen ions to improve the respiratory system， nervous system and circulatory system. The positive effects of negative oxygen ions on human living environment， health and many other aspects. Negative oxygen ions enjoy the laudatory names of \"vitamins\"， \"air vitamins\" and \"longevity elements\" in the medical field， thus indispensable to human health. For this reason， a ventilator which can release negative oxygen ions is designed in this study， which can not only provide oxygen for patients， but also give full play to the positive effect of negative oxygen ions on human health.

Keywords： negative oxygen ion; ventilator; structural design; purification assembly; design principle

呼吸機包括無創呼吸機和有創呼吸機，呼吸機是可以代替、控制、改變正常生理呼吸的一種設備，臨床上常用于呼吸衰竭、肺栓塞等呼吸困難的患者。本次設計基于一種環保的負氧離子濃縮液及制備方法，屬于建筑墻面裝飾材料技術領域，利用該發明最終得到的負氧離子濃縮液為無色透明的液體，黏度較低，在使用時采用去離子水稀釋后可以直接采用噴槍或藍光納米噴霧儀進行噴涂，施工方便，且耐水，耐擦拭，采用天然材料，不含甲醛、苯、二甲苯及其他揮發性有害物質，更安全環保。使用呼吸機會產生一些副作用，主要包括氣道黏膜損傷、氣道感染等。之所以會出現這個問題，主要有2個原因，一是由于呼吸機內設置空氣凈化類的裝置對空氣實施凈化工作，導致空氣中的負氧離子大多被阻攔或消耗，雖然使空氣更加干凈但會導致空氣中的負氧離子降低；二是與長時間使用有關，如果長時間使用呼吸機，患者會產生一定的依賴性，嚴重甚至會導致呼吸肌萎縮，出現脫機困難的情況。基于此，本次研究設計了一種可釋放負氧離子的呼吸機，以解決呼吸機凈化空氣時會降低負氧離子含量的技術問題。

1" 可釋放負氧離子呼吸機的結構

呼吸機是一種醫療設備，可幫助因各種情況而無法自行呼吸的患者進行呼吸。本質上，呼吸機使空氣進出肺部，幫助患者呼吸。呼吸機的工作原理是向肺部提供氣流或氧氣，讓患者吸入氧氣并呼出二氧化碳。這對于患有呼吸系統疾病的人來說尤其重要，因為可以幫助他們維持血液中的氧氣水平。

本次研究設計的可釋放負氧離子呼吸機的整體結構如圖1所示，機器主體上安裝有顯示屏，所述機器主體上分別安裝控制按鈕、指示燈和警報器。密封蓋與機器主體螺紋連接，且所述密封蓋上連接有把手。控制按鈕分別與顯示屏、指示燈、警報器、風機、空氣凈化器、流量傳感器和負氧離子傳感器電性連接。機器主體內安裝有風機，所述風機進氣端連接有進氣口，所述風機出氣端連接有空氣凈化器，所述機器主體內安裝有流量傳感器，所述流量傳感器上連接有出氣口。

圖2為可釋放負氧離子呼吸機的剖面結構示意圖。

本次研究設計的可釋放負氧離子呼吸機機器主體內設置有凈化組件，所述凈化組件包括密封蓋，所述密封蓋上連接有負氧離子支撐架，所述負氧離子支撐架上連接負氧離子套筒，所述負氧離子套筒內分別連接第一負氧離子濾網和第二負氧離子濾網，且所述負氧離子套筒、負氧離子支撐架、第一負氧離子濾網和第二負氧離子濾網表面均噴涂有經過去離子水稀釋的負氧離子濃縮液，所述機器主體內安裝有負氧離子傳感器。負氧離子套筒與機器主體活動連接，且第一負氧離子濾網和第二負氧離子濾網均與負氧離子套筒固定連接。第一負氧離子濾網設置有多個，且多個所述第一負氧離子濾網均呈空心圓臺形。負氧離子套筒結構如圖3所示。

2" 可釋放負氧離子呼吸機的原理與作用

2.1" 可釋放負氧離子呼吸機的原理

本次研究設計的可釋放負氧離子呼吸機的實施原理如下：首先，使用人員按下控制按鈕開啟呼吸機，風機啟動后通過進氣口吸氣并將空氣送入空氣凈化器中，之后通過空氣凈化器將空氣中的雜質去除提升空氣純度，凈化后的空氣進入負氧離子套筒內，通過負氧離子套筒、負氧離子支撐架、第一負氧離子濾網和第二負氧離子濾網表面噴涂的稀釋后的負氧離子濃縮液釋放負氧離子，從而增加空氣中的負氧離子濃度，之后空氣通過出氣口、管路和呼吸罩被人體吸收。

其次，在呼吸機工作時通過負氧離子傳感器檢測空氣中的負氧離子濃度，當空氣中的負氧離子濃度過低時警報器開啟且指示燈閃爍，從而提醒使用人員空氣中的負氧離子濃度較低，稀釋后的負氧離子濃縮液涂層可能消耗完畢，同時通過流量傳感器檢測空氣流量，當空氣流量較低時警報器開啟且指示燈閃爍，從而提醒使用人員空氣流量較低，呼吸機內部可能出現堵塞現象。

最后，更換負氧離子結構，當稀釋后的負氧離子濃縮液涂層消耗完畢后，使用人員通過把手轉動密封蓋從而將負氧離子套筒拆卸下，之后使用人員將新的負氧離子套筒塞入機器主體中并通過把手旋轉密封蓋，從而完成更換。

2.2" 可釋放負氧離子呼吸機的作用

負氧離子能有效加強氣管黏膜上皮的纖毛運動，影響上皮絨毛內呼吸酶的活性，改善肺泡的分泌功能以及肺的通氣和換氣功能，緩解支氣管痙攣、增加肺活量、調整呼吸頻率、鎮咳等。負氧離子還能促進鼻黏膜上皮細胞的再生，恢復黏膜的分泌功能。對哮喘、氣管炎、兒童百日咳等疾病有良好效果。

負氧離子改善肺功能，加快呼吸道纖維毛組織運動，使呼吸系數增加（試驗表明：吸入負離子30 min后，肺吸收氧氣量增加20%，排出二氧化碳量增加14.5%），加強氣管黏膜上皮纖毛運動，腺體分泌增加，同時還能促進鼻黏膜上皮細胞的再生，恢復黏膜的分泌功能。本次研究所設計的可釋放負氧離子呼吸機能夠盡可能地提高患者吸入的負氧離子濃度，保護患者氣管黏膜，降低副作用發生率。

3" 可釋放負氧離子呼吸機的設計

負氧離子呼吸機是一種通過釋放負氧離子來改善空氣質量并提供健康效益的設備。以下是一個基本的負氧離子呼吸機設計。

負離子發生器：負離子發生器是負氧離子呼吸機的核心組件，負責產生負氧離子。通常使用電子放電來產生負離子，通過將空氣中的氧分子電離而產生負氧離子。

過濾系統：負氧離子呼吸機應該配備適當的過濾系統，以去除空氣中的顆粒物和有害氣體。這可以通過預過濾器、活性碳過濾器等實現，確保用戶吸入的空氣干凈健康。

負離子釋放裝置：負氧離子呼吸機應該有一個合理的負離子釋放裝置，用于將已生成的負離子釋放到周圍環境中。可以通過設置適當的釋放通道和速率來控制負離子的濃度和分布。

控制系統：負氧離子呼吸機應配備一個智能控制系統，用于監測和控制設備的運行狀態。這可以包括調節負離子釋放速率、監測空氣質量指標、控制過濾系統等功能。

設計安全性：在設計負氧離子呼吸機時，應考慮用戶的安全性。確保設備外殼絕緣并符合相關的安全標準，同時遵循電磁輻射和電氣安全方面的規定。

本次設計的可釋放負氧離子呼吸機采用如下技術方案：一種可釋放負氧離子的呼吸機，包括機器主體，所述機器主體內設置有凈化組件，所述凈化組件包括密封蓋，所述密封蓋上連接有負氧離子支撐架，所述負氧離子支撐架上連接有負氧離子套筒，所述負氧離子套筒內分別連接有第一負氧離子濾網和第二負氧離子濾網，且所述負氧離子套筒、負氧離子支撐架、第一負氧離子濾網和第二負氧離子濾網表面均噴涂有經過去離子水稀釋的負氧離子濃縮液，所述機器主體內安裝有負氧離子傳感器。

機器主體內安裝風機，所述風機進氣端連接有進氣口，所述風機出氣端連接有空氣凈化器，所述機器主體內安裝有流量傳感器，所述流量傳感器上連接有出氣口。

風機啟動后通過進氣口吸氣并將空氣送入空氣凈化器中，之后通過空氣凈化器將空氣中的雜質去除提升空氣純度，凈化后的空氣通過出氣口、管路和呼吸罩被人體吸收。

流量傳感器檢測空氣流量，當空氣流量較低時警報器開啟且指示燈閃爍，從而提醒使用人員空氣流量較低，呼吸機內部可能出現堵塞現象。

稀釋后的負氧離子濃縮液涂層消耗完畢后，使用人員通過把手轉動密封蓋從而將負氧離子套筒拆卸下，之后使用人員將新的負氧離子套筒塞入機器主體中并通過把手旋轉密封蓋從而完成更換。

另外，機器主體上安裝有顯示屏，機器主體上分別安裝有控制按鈕、指示燈和警報器。控制按鈕分別與各部件電性連接，工作人員通過按鈕可以控制所有部件。

綜上所述，本次研究設計的可釋放負氧離子呼吸機主要具有以下有益效果。

通過凈化組件的設置，負氧離子套筒、負氧離子支撐架、第一負氧離子濾網和第二負氧離子濾網表面所噴涂的經過去離子水稀釋的去氧離子濃縮液，在日常使用中釋放負氧離子從而使呼吸機輸出的空氣中的負氧離子濃度增加，負氧離子濃縮液生成的負氧離子被人體吸入后，肺可增加吸收氧氣20%，同時多排出14.5%的二氧化碳，可提高紅細胞攜帶氧氣的能力，增加血液中的氧氣含量，且產生負氧離子的過程為純物理過程，無輻射、無附帶危害、不需要能源消耗，本技術方案使呼吸機治療時的效率增加，時長縮短，提高了設備效率，降低了副作用的危害。

本次研究采用的負氧離子傳感器品牌型號為新普惠的FYLZ01空氣負氧離子監測傳感器，流量傳感器的品牌型號為凱士達的LUGB-2310氣體流量計DN100氣體流量傳感器。

凈化組件包括密封蓋，密封蓋一側連接用于對結構支撐和釋放負氧離子的負氧離子支撐架，負氧離子支撐架外表面連接用于結構支撐和釋放負氧離子的負氧離子套筒，負氧離子套筒內分別連接用于釋放負氧離子的第一負氧離子濾網和第二負氧離子濾網，濾網上設置有通孔減少對空氣流通造成的影響，同時增大負氧離子釋放面積，且負氧離子套筒、負氧離子支撐架、第一負氧離子濾網和第二負氧離子濾網表面均噴涂有經過去離子水稀釋的負氧離子濃縮液，負氧離子濃縮液制備方法基于申請號為CN202010390492.5的技術方案，機器主體內部上方安裝有用于監測空氣中負氧離子濃度的負氧離子傳感器，使呼吸機治療時的效率增加，時長縮短，提高了設備效率，降低了副作用的危害。

如圖4所示，負氧離子套筒與機器主體拆卸連接，且第一負氧離子濾網和第二負氧離子濾網均與負氧離子套筒固定連接，密封蓋與機器主體螺紋連接，且密封蓋上連接有把手，第一負氧離子濾網805設置有多個，且多個第一負氧離子濾網均呈空心圓臺形，增加空氣中的負氧離子濃度。

盡管已經示出和描述了可釋放負氧離子呼吸機的實施例，但本具體實施例僅僅是對可釋放負氧離子呼吸機的解釋，其并不是對呼吸機研究的限制，描述的具體特征、結構、材料或特點可以在任何一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合，可以根據需要對實施例做出沒有創造性貢獻的修改、替換和變型等，但只要在本次研究的權利要求范圍內都受到專利法的保護。

4" 結束語

本次研究設計了一種可釋放負氧離子的呼吸機，涉及呼吸機技術領域，主要包括機器主體，機器主體內設置有凈化組件，凈化組件包括密封蓋，密封蓋上連接有負氧離子支撐架，負氧離子支撐架上連接有負氧離子套筒，負氧離子套筒內分別連接有第一負氧離子濾網和第二負氧離子濾網。通過凈化組件的設置，負氧離子套筒、負氧離子支撐架、第一負氧離子濾網和第二負氧離子濾網表面所噴涂的經過去離子水稀釋的去氧離子濃縮液，在日常使用中釋放負氧離子從而使呼吸機輸出的空氣中負氧離子濃度增加，本技術方案使呼吸機治療時的效率增加，時長縮短，提高了設備效率，降低了副作用的危害。

參考文獻：

[1] 李春，張玉萍，孫瑞.基于服務設計理念的家用呼吸機設計研究[J].包裝工程，2020，41（6）：232-238.

[2] 楊震，楊坤，高磊，等.呼吸機濕化器可自動補液系統設計[J].中國醫療設備，2017，32（11）：44-47，65.

[3] 黃芳芳，程炎芳，戴啟鳳，等.呼吸機濕化液滴入接頭的設計與應用[J].全科護理，2015，13（29）：2987-2988.

[4] 鄔巧玲，陳學斌，趙學軍，等.共享呼吸機智能化感染控制模塊設計的初步研究[J].中國感染控制雜志，2019，18（8）：763-767.

[5] 祁智，楊萍.自動止液管及呼吸機濕化罐的設計和應用[J].解放軍護理雜志，2022，39（3）：92-94.

[6] 周興香，劉麗紅.無創呼吸機濕化罐加水裝置的設計探討[J].健康必讀，2019（8）：294.

[7] 尤天志.Draeger呼吸機設計原理[J].中國醫療器械信息，2020，26（13）：49-51，58.

[8] 楊春艷，馮英璞，李翔，等.一種密閉式呼吸機冷凝水負壓收集裝置的設計[J].當代護士（下旬刊），2022，29（1）：162-163.

[9] 戴啟鳳，程炎芳，溫麗芳，等.新型呼吸機濕化液滴入接頭的設計與應用[J].醫療衛生裝備，2017，38（5）：42-44，47.

[10] 沈御珊，姚衛武，林吉躍.PB840呼吸機的工作原理和故障檢修[J].醫療裝備，2017，30（1）：70-71.