一次性超声雾化器积水杯装置的改进设计

罗林聪 钱雷鸣 韦晓君

一次性超声雾化器积水杯装置的改进设计

罗林聪①钱雷鸣①韦晓君②

目的：设计一次性超声雾化器积水杯装置，以改善呼吸机在临床的辅助治疗。方法：基于超声雾化工作原理，对一次性积水杯进行接口兼容处理，实现在积水杯导入药物雾化治疗的功能，不进行雾化时可作为积水杯使用，将积水杯接入呼吸机管路，测试雾化与呼吸机的相关性能。结果：成功实现积水杯的雾化功能，雾化将不会对呼吸机本身功能造成影响。结论：超声雾化器积水杯的设计对一次性积水杯结构进行改造，提出新的呼吸机雾化方式，既经济、实用，又可解决呼吸机自带雾化器和高压气体喷射雾化出现的弊端。

医疗设备；呼吸机；超声雾化；一次性积水杯

DOI∶ 10.3969/J.ISSN.1672-8270.2015.11.018

[First-author’s address] Department of Equipment, Hangzhou Red Cross Hospital, Hangzhou, Zhejiang, 310003.

医院重症加强护理病房(intensive care unit，ICU)危重患者使用呼吸机辅助呼吸通气治疗的过程中，需要药物雾化导入配合治疗，而目前所采用的雾化模式主要是呼吸机自带的超声雾化装置及高压气体喷射雾化。这两种雾化模式存在雾量小、雾化效果不佳、雾化附件价格高、附件装置不可通用、使用寿命低以及消毒不彻底则容易交叉感染等弊端[1-2]。此外，应用高压气体喷射雾化，额外的气流将增大呼出气潮气量的监测值，降低触发灵敏度，在雾化过程中影响呼吸机的潮气量测量，吸入和呼出的潮气量产生不平衡，易触发呼吸机报警和脱机雾化而影响治疗。为此，本研究设计出一次性积水杯超声雾化杯装置，在改善呼吸机治疗应用的同时，解决呼吸机自带雾化器及高压气体喷射雾化存在的各种弊端。

1 超声雾化的工作原理

超声雾化器是由功率发生器产生的1.45 MHz以上的高频电流，经PZT压电陶瓷换能器使其将高频电流转换为相同频率的超声波。换能器产生的超声波直接作用于雾化杯中的药液，使药液表面的液体雾粒飞出，产生直径为1～5 μm的雾粒，其大小与肺泡的直径相近[3]。由于超声波而产生的雾化颗粒大小均一，动量极小，故容易随气流行走，雾粒的数量随超声波能量的增加而增多，即超声波的功率与雾粒的数量成正比[3]。超声雾化器具有构造简单、性能稳定及效果显著等特点[4]。

呼吸机治疗过程中，需要加温湿化器持续加温湿化，人工气道建立后人体的天然屏障作用消失，干燥、寒冷的气体直接进入下呼吸道，导致呼吸道黏膜干燥，形成溃疡及分泌物结痂等，肺部感染率随气道湿化程度的降低而升高，因而气道加温湿化是保持气道通畅、预防肺部感染的一项重要措施。现代呼吸机均装有湿化器自动湿化，调节温度为32～34 ℃，起到稀释痰液和加速呼吸道纤毛运动的作用，利于患者自行咳出痰液[5-6]。

2 超声雾化器积水杯结构设计

超声药物雾化在临床治疗中其效果优于喷射雾化，加温湿化后呼吸气体流经呼吸管路，产生一定的凝结水，残留在积水杯中[7-8]。由于目前市场上一次性呼吸管路积水杯的应用广泛，且PZT超声换能器雾化技术成熟、价格低廉，故将呼吸管路的积水杯进行技术改进，将积水杯集成积水和雾化的功能于一体，设计成一次性使用的超声雾化器积水杯[9-11]。超声雾化器积水杯主要由电路部分和雾化杯两部分组成。

2.1 电路结构

电路部分提供超声雾化所需的高频电流电源，由于电路部分不与患者接触，可以重复永久使用[12]。电路结构工作流程：接通市电电源→电源指示红灯亮→打开定时开关计时工作→隔离变压器通电→产生48 V低压交流电→经桥式整流稳压滤波后输出振荡电路→工作绿灯亮→由输出导线与积水杯接口连接来驱动超声换能器工作→调节电位器可以控制雾量的大小[13-14](如图1所示)。

图1 电路部分结构示意图

2.2 雾化杯

雾化杯为代替呼吸管路中的湿化积水杯，采用PZT超声换能器雾化杯中的治疗药物，雾化杯集成超声换能器和高频电流输入接口。雾化杯工作流程：电路输出导线与积水杯接口接通→超声换能器得到功率发生器的高频电流→转化成1.45 MHz以上的超声波→直接作用于积水杯中药物液体→液体表面产生5 μm以下雾化颗粒→伴随呼吸机送气气流进入患者肺泡→直接作用于患者以达到辅助呼吸治疗的目的。

2.3 雾化杯的应用

一次性雾化杯在有创和无创呼吸机中使用时，将稀释的治疗药物加入一次性雾化杯，接入呼吸管回路的患者吸入端，靠近Y型端口。雾化杯超声驱动接口接通驱动缆线，超声控制器接通AC220电源，打开电源定时开关，红灯亮待用并倒计时。根据药物量的大小，设置大概的雾化时间，打开旋钮开关绿灯亮，积水杯药物开始雾化，通过观察雾化杯中雾量的大小，调节旋钮控制雾化量。呼吸机通过呼吸管给患者送气，将雾化杯中雾化的药物由吸入端送入患者肺部，一次性超声雾化杯在呼吸机中的应用如图2所示。

图2 一次性超声雾化杯在呼吸机中应用示图

3 讨论

本研究设计的一次性超声雾化器积水杯与丁新波等[1]改制的雾化吸入器原理不同，本设计在呼吸回路中加入一次性超声雾化杯后，实际临床雾化治疗过程中设置参数与原呼吸机相同，呼吸机参数显示吸入、呼出潮气量均衡相等，呼吸回路未增加或减少气体，气道压力无变化，呼吸压力波形、流量波形和潮气量波形均无明显改变[15-16]。由此表明，回路中增加雾化杯对呼吸机的性能和治疗参数无影响，不会改变呼吸机的治疗效果。由于设计的雾化杯将换能器和高频电流输入接口集成，由高分子材料注塑成型可有效避免漏液。

设计的超声雾化器积水杯为定位一次性使用，未设计液位控制器及引入霍尔开关等防干烧功能，因此，雾化完成后超声雾化杯无需拆除，可当一般的湿化积水杯继续使用。在临床使用中将湿化杯接入靠近Y型端口，虽已远离湿化器，但不可避免的存在湿化水的凝结再次雾化，易触发积水杯细菌吸入感染，因此实际应用中积水后的雾化杯不能再作雾化治疗使用，临床治疗过程中可使用带加热导丝的湿化器，防止呼吸管路湿化水的凝结[17]。

4 结语

一次性超声雾化器积水杯在医院ICU患者有创及无创呼吸机中使用时，医护人员应严密监视使用的过程，确保患者使用安全可靠。临床观察一次性超声雾化器积水杯符合临床药物雾化治疗要求，在使用过程中，换能器产生的热量聚集，明显手感雾化杯内温度上升，此现象有待升级时进行改进，采用超声换能器的散热设计[18-19]。

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The improved designation of disposable ultrasonic atomizing cup device

LUO Lin-cong,QIAN Lei-ming, WEI Xiao-jun

China Medical Equipment,2015,12(11)∶55-57.

Objective∶ To design ultrasonic atomization device making use of disposable water cup, to improve ventilation therapy in clinical application. Methods∶ The design take advantage of working principal of ultrasonic atomization, do a simple interface compatible work to the disposable water cup, the water cup can realize the ability of medicine atomization treatment, collecting the water when not do atomization; the water cup access into the ventilator pipe, to test the influence between the atomization and ventilator function. Results∶ The disposable water cup realized ultrasonic atomization successfully, and shows no influence between the atomization and ventilator self-function. Conclusion∶ The design has made some simple improvement of the disposable water cup on the structure, proposed a new way of ventilator atomization practically and economically.

Medical equipment; Ventilato; Ultrasonic atomization; Disposable water cup

罗林聪，男，(1984- )，硕士，工程师。杭州市红十字会医院设备科，从事医疗设备管理及维修。

1672-8270(2015)11-0055-03

R197.39

A

2015-01-27

①杭州市红十字会医院设备科 浙江 杭州 310003

②杭州市红十字会医院ICU 浙江 杭州 310003