无创呼吸机湿化器液体防回流装置的设计

赵蕾，李鑫

1.徐州医学院附属医院，江苏 徐州 221002；2.江苏省人民医院 采购中心，江苏 南京 210029

无创呼吸机湿化器液体防回流装置的设计

赵蕾1，李鑫2

1.徐州医学院附属医院，江苏 徐州 221002；2.江苏省人民医院 采购中心，江苏 南京 210029

本文阐述了一种无创呼吸机湿化器液体防回流装置的研制过程，该装置主要由不锈钢支座、夹紧装置、液位检测及换向阀控制装置组成，采用光电开关和液位计监测湿化器液面倾斜程度，根据检测结果用换向阀控制回路通断，防止湿化器内的液体反流至呼吸机。该装置无需改动现有湿化器即可防止其中的水倒流回呼吸机，同时能与多种呼吸机配套使用，安全可靠、成本较低，值得推广应用。

无创呼吸机；湿化器；防回流；夹紧装置；换向阀

0 前言

呼吸机是一种能代替、控制或改变人的正常生理呼吸，增加肺通气量，改善呼吸功能，减轻呼吸功消耗，节约心脏储备能力的装置，是医院关键环节的重点设备[1]。无创呼吸机通过面罩与患者连接，为了增加空气湿度，为病人带来舒适感，呼吸机产生的氧气通过管道进入加湿器内，氧气在加湿器内与水蒸气混合，使干燥的空气变湿润，湿润的空气沿着管路进入患者鼻腔[2-4]。医务人员在使用中若操作不当，会引起湿化器内的水倒流进入呼吸机，不仅会造成设备的损坏，也给病患带来窒息的危险[5]。目前国外品牌只有高端呼吸机集成防回流装置，而且价格昂贵，国内多数医院采用的呼吸机仍是主机与湿化器分离，医护人员在搬运和抢救患者时，一旦操作失误造成湿化器中的水倒流回呼吸机，轻则呼吸机主板烧毁，重则危及患者生命[6-7]。本研究提出了一种简单、安全、易操作的湿化器防倒流装置，该装置无需改动现有湿化器即可防止湿化器中水倒流回呼吸机，同时能与多种呼吸机配套使用，安全可靠、成本较低，值得推广应用。

1 防回流装置

1.1 结构组成

本研究设计了一种无创呼吸机湿化器液体防回流装置，该装置由不锈钢支座、夹紧装置、液位检测及换向阀等组成，见图1。支座用于放置呼吸机和湿化器，夹紧装置用来固定呼吸机，液位检测装置用来监测湿化器液面高度，换向阀用来控制主气路和备用气路。呼吸机置于台阶式支座的定位板与夹紧装置之间，用螺钉固定。湿化器置于支座下台阶的凹槽内，确保呼吸机位置始终高于湿化器。主气路由呼吸机、管路、三通、换向阀、湿化器构成，备用气路与主气路并联，加入了换向阀12并分别与三通8和11连接。本装置采用浮标监测湿化器液面，液面倾斜过大，光电传感器会发出信号控制换向阀切断供氧主气路，防止湿化器内的水回流至呼吸机和呼吸面罩，同时打开备用气路，使呼吸机直接与呼吸面罩相连，实现短时供氧。另外该装置还具备因突发因素导致呼吸机停止工作时的自动报警装置和断电自保护功能，具有方便、轻巧、安全和可靠的特点。

图1 湿化器液体防回流装置

1.2 工作原理

防回流装置主要由供氧主气路和备用气路组成，其工作流程见图2。呼吸机产生的氧气经管路、三通、换向阀、硬质辅助管和浮标进入湿化器内，浮标圆柱侧面有孔，允许气体通过，与加热的水蒸气混合成湿润的氧气，再经过另一个浮标和硬质辅助管从管路、换向阀、三通送至呼吸面罩供患者呼吸[8]。若湿化器内的水无倒流，湿润的空气和氧气正常进入呼吸面罩端；一旦湿化器水位倾斜过大，主气路的换向阀13和换向阀12立即切断管道，防止水倒流，此时换向阀12导通，备用气路开启并同时报警，呼吸机输出的氧气不再经过湿化器，而是直接输送至呼吸面罩，保证患者在短时间内能够依靠氧气维持呼吸并提醒医护人员进行紧急处理。

图2 防回流装置工作流程图

2 湿化器液面检测装置

2.1 工作原理

湿化器液面检测装置的工作原理是在湿化器的通气口内加装浮标，浮标受到水的浮力作用随湿化器内液面变化上下浮动，与回路连接软管的摩擦力增大，加装的硬质辅助管是用来防止弯曲的气管对浮标产生影响[9-11]。通过固定在支座上的光电发射器发射信号，探测浮标的具体位置。当液面处于正常位置时，接受器能收到发射器信号，换向阀不工作，主回路处于导通状态，备用回路关闭；当探测到液面（浮标位置）倾斜过大时，接受器无法收到发射器信号，主回路2个电磁阀关闭，备用回路电磁阀打开，从而切断管路，保证液体不会倒流（图3）。整个浮标的长度为80mm，浮标靠近加湿器底部20mm和顶部10mm距离内为不透光区域，剩余50mm的中间区域为透光区。

图3 湿化器液面检测装置

2.2 控制回路

控制回路需要解决主气路断开和备有气路启用的同步问题，还要考虑报警电路的接通问题[12-13]。本研究选用3个二位二通电磁换向阀，且均为常闭型。在医护人员操作设备以前，换向阀均处于关闭状态，当医护人员启用设备时，主气路2个换向阀通电，保证氧气经由主气路通过加湿器加湿后进入患者呼吸端，备有气路换向阀处于断电关闭状态；当呼吸机与加湿器处于非正常工作状态时，主气路2个换向阀断电关闭，备用气路换向阀通电开启并报警，短时间内维持患者呼吸，控制回路见图4。

图4 电气控制原理图

2.3 气控回路

供气回路原理图见图5。呼吸机、湿化器、电磁换向阀和面罩通过气管连接，在未通电状态下，3个电磁换向阀的1DT、2DT、3DT均不通电，气路不通，湿化器的进口B和出口C两端均与主气路断开，湿化器内的液体既不能流入呼吸机端，也不能流入病人呼吸端，从而保证在设备在断电状态下的安全性和可靠性。

图5 供气回路原理图

3 结论

本研究以我院使用的呼吸机、湿化器为研究对象，提出了一种简单、易操作的湿化器防倒流装置，具有以下特点：① 改动后的湿化器与呼吸机配套使用，湿化器内的液体（使用或不使用）不会倒流入呼吸机；② 仅在湿化器上安装防倒流装置即可，简单易行、改动成本小；③ 可与不同型号呼吸机配套使用，适用性强、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，高级工程师。

通讯作者邮箱：515600456@qq.com