第三节
呼吸机的基本工作原理
一、呼吸机的功能

当前在世界上应用的呼吸机多达数百种，从简单的气动定压型呼吸机到装有电子计算机及各种辅助设备的定容型多功能呼吸机。国内临床上常用的亦有数十种之多。这些呼吸机的设计、构造、操作方法等都互不相同，很难以一个统一的模式来加以阐述。但无论如何复杂的呼吸机，按各部分构造的功能不同，大致可分为以下几个功能组成部分(表12-3-1)。
表12-3-1　呼吸机的功能组成

二、呼吸机的组成和工作原理

呼吸机的结构取决于其类型和工作原理。早期的呼吸机大部分是气控气动型的，由压力调节装置、气动逻辑元件和管路组成，操作使用和维护比较简单，体积也随生产工艺水平的发展和提高而越来越小和精巧。但在呼吸机家族中占主导地位的还是电控气动式的呼吸机，其结构和工作原理也比较有代表性。
(一)呼吸机的组成
电控气动呼吸机大多数是由主机、混合器，湿化器和空气压缩机等组成，这种分离式结构的优点是易于选择，维护和更换，缺点是体积大、占位多、使用和管理麻烦。近年来由于计算机技术的飞速发展和普及，新型呼吸机已向一体化方向发展，结构更加精巧和美观，多参数监测和报警功能也大大加强，并具一定的智能化，其主机一般都带有显示屏幕，能够动态显示通气参数和波形，从而使机械通气治疗更加直观和安全。
1.主机结构
电控气动呼吸机主机是由控制、监测单元和内部气路组成，是呼吸机的主体，其人机界面一般都是采用带旋钮的面板，面板上还有一些显示基本参数的数码管和压力表等，这种方式的面板能够一目了然，操作直观，即使紧急的情况下也不易出错。另外还有一些呼吸机是采用触摸键加显示屏的方式。
2.呼吸机还有多种辅助装置，主要包括:
(1)湿化器:
湿化器是接入呼吸机外部吸气回路中，对患者吸入的气体进行加温和加湿的装置，是机械通气过程中必不可少的，短时间通气和急救的情况可除外。目前，常用的湿化器有冷水湿化器、加热湿化器、超声雾化湿化器和热湿交换湿化器(人工鼻)等，临床以使用加热湿化器居多，且效果也最好。
(2)空氧混合器:
其功能是完成空气和氧气的混合及吸入氧浓度的调节，混合器通常有机械式和电子控制式两种。
(3)呼吸机的监护装置:
包括:呼吸机监护仪(监测呼吸机的机械参数、脱机参数、autoPEEP、P0.1、RVR、Pmax、呼吸系统无效腔、功能残气量)、二氧化碳监护仪(主流或旁流)、简易肺功能仪、记录仪等，有的呼吸机将食管压测定(计算Ptp、并且可以分别计算胸廓与肺的顺应性)和新陈代谢模块的检测(氧耗量与CO2产量)放到呼吸机主机中，使呼吸机的监护功能更完善。有些装置可根据用户需求予以选配。
(4)支持设备:
是支持呼吸机临床应用的辅助设备，如血气分析仪、心输出量测定仪、肺功能测试仪、电动吸引器或中心负压等，其中血气分析仪和负压吸引是必不可少的医疗设备，也是机械通气治疗过程中必不可少的支持设备。
(5)呼吸机用气源:
医用气体种类较多，常用的有氧气、负压吸引气、压缩空气、氮气、二氧化碳和笑气等，这些气体的供应既可以采用瓶气供给，也可以采用中心供气的方式供给。采用中心供气具有调节方便，安全可靠，维护简便，能够降低医疗成本，减轻医护人员劳动强度，改善医院工作条件，促进医院技术现代化和管理规范化。
(二)工作原理
呼吸机可采用全气动逻辑元件结构或电子控制机械结构的方法来实现，呼吸机采用不同的控制方法会导致其性能和结构方面的根本差异，但呼吸机的基本工作原理和目标是相似的，即打开吸气阀、关闭呼气阀完成向患者的送气过程，然后再关闭吸气阀、打开呼气阀使患者完成呼气过程。电控类呼吸机还要同时进行必要的安全性监测，如气道压力和漏气监测、气源和窒息报警等等。电控气动呼吸机基本工作原理见图12-3-1。

图12-3-1　电控气动呼吸机基本工作原理
①吸气流量传感器;②呼气流量传感器;③气道压力传感器
呼吸机气体控制流程是:空气和氧气通过混合器按一定比例混合后进入恒压缓冲装置，后以设定的通气模式和可在一定范围内调节的潮气量、分钟通气量、通气时序(通气频率、吸气时间、屏气时间)控制呼吸机的吸气阀，将混合气体送入吸气回路，经过接入吸气回路中的湿化器加温加湿后，经气管插管将气体送到患者肺内(气体交换)，再通过控制呼气阀将废气排出来，这样完成一个送气周期并不断地重复。

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　IC卡水表的基本功能分析　　中国是个大国，各地供用水的情况差异较大。为了满足全国不同地区，不同形式的供用水管理要求，智能IC卡水表在功能考虑上应当尽可能完善，并考虑功能可扩展的问题。而这个问题恰好是很多水司关心不够的问题。这样，使本来功能可以很强大的智能IC卡水表的优越性没有充分发挥出来，使一些人认为采用智能IC卡水表与一般的水表也没有什么大的不同。其实，这两种表的区别是很大的。设计的好，智能IC卡水表可以实现许多功能。

对于智能IC卡水表，哪些功能是必备的呢，下面来做一个简要分析。　
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　2、从管理部门的角度看。IC卡水表应当具备一些基本功能。　　1） 统计功能。是采用每个月进行一次统计的方案。比如，每个月的zui后一天，水表会将本月份的用水数据进行汇总并进行存储。当用户将IC卡插入（或感应）水表时，这些数据会自动回写到IC卡卡片上并通过卡片回写到计算机内。水表应当可以存储用户十年中每个月的用水量。这个功能对于供水部门系统掌握用户用水的情况具有十分重要的意义。　　欠费记录。当水表出现故障或其它意而外导致阀门在没有金额的情况下还处于开启状态时，水表可进行欠费记录，包括用水量的增量记录和所欠水费的增量记录。该记录也应当可以通过卡片回写到计算机上。但这个功能不是必须的。　　3） 基础水量和超计划用水管理设定功能。某些自来水公司出于某种原因，会提出基础水量的设置要求，该基础水量的含义为，当用户的用水量没有达到基础水量时，按基础水量进行计量和收费。当超出基本水量，超出的水量可按高于基础水量计价和收费。　　4） 一户一卡的功能。通过设立用户密码和用户校验码的方式实现一户一卡。即一个水表只能使用一个用户专用卡，其它卡片无效。这对提高水表使用的安全性具有帮助。　　5） 补卡功能。用户的卡片有丢失的可能性，遇到这样的情况时，可以进行补。此时会发生两种可能性：一是卡片中没有金额时丢失，一是卡片中含有金额时丢失，这两种情况都给予了考虑。补卡通过管理软件进行作业。　　6） 三种卡或者四种卡的设置方案。三种卡是指初始化卡、时钟化卡和用户卡。以上三种卡的功能和作用一般为：a）初始化卡 其作用是对水表进行初始化操作，使水表程序处于起始状态，所有数据清零。在此状态下，管理部门可以对水表进行重新时钟化处理和开户处理。当然，还可以增加其它功能。b）时钟化卡 其作用是将日历时间通过卡片写入水表。同时，操作由时钟控制的部分子程序。c）用户化卡其*个作用是在*次插卡时将用户化数据写入水表中以实现一表一卡。用户化数据是指用户的姓名、地址、用户号、、购水次数、购水金额、购水单价、超计划用水水量、超计划用水单价、报警金额等。第二个作用是传递购水金额，实现用水交易。第三个作用是将水表中的相关数据回写到卡片上，并通过卡片传递到计算机的管理软件中。当然，还可以设置其它功能。