呼吸機原理與常見故障分析

福建省立醫院設備科 鄭沁春

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，減輕呼吸功消耗的裝置。機械通氣作為生命支持和呼吸治療的有效手段，已成為ICU、急診科、麻醉科、呼吸科的常用設備。隨著醫學科技的進步，呼吸機的發展經歷了從簡易的機械控制到全電腦控制的智能化過程，所能控制和監測的項目越來越多，設備越來越復雜，故障也相應地越來越復雜。掌握呼吸機的基本運行原理有助于維護工作的順利開展，本文對呼吸機的原理結構進行簡要分析并介紹部分常見故障。

1 呼吸機的工作原理和構成

1.1 呼吸機工作原理

肺的呼吸過程如下：呼吸肌收縮時，胸廓容積增大，肺泡膨脹形成負壓，從外界吸入空氣；呼氣時，呼吸肌放松，肺泡因彈性收縮，使肺內壓力增大，向外呼出氣體。因此，呼吸氣流是由肺泡和大氣壓之間的壓力差形成的。呼吸機就是利用機械的辦法建立這一壓力差，從而實現強制的人工呼吸過程。呼吸機通過模擬肺的呼吸機制，加上必要的監測與控制，實現用人工的方法對無法從大氣中正常自然呼吸的病人肺部進行通氣。其基本工作過程為：打開吸氣閥、關閉呼氣閥完成向患者的送氣過程，再關閉吸氣閥、打開呼氣閥使患者完成呼氣過程；同時進行必要的安全性監測，如氣道壓力和漏氣檢測、氣源監測和窒息報警等。工作原理見圖1。

由圖1 可見，氧氣和空氣在空氧混合器（blender system）混合后輸出，經過氧氣傳感器、壓力安全閥、壓力傳感器的控制后，得到合適的濃度、恰當壓力的空氧混合氣體，再經過濕化器（humidifier）和溫度傳感器后隨患者的呼吸同步送入肺內，并將患者的二氧化碳同步排向大氣，完成血氣交換。由于輸出的是寒冷、干燥的氣體，有必要進行加溫和濕化，并進行溫控以避免濕化器溫度失控燙傷病人氣道。

圖1 呼吸機工作原理圖

1.2 呼吸機構成

呼吸機主要由操作控制面板、電路部分、氣路部分等三部分組成。其結構圖見圖2。

圖2 呼吸機結構圖

操作控制面板主要由顯示器、按鍵、觸摸屏和圖像控制板組成，可設置和調節參數、顯示測量值和報警等指示。電路部分的中央控制單元（主板）是整個電路的核心部分，通過總線對馬達控制板、氧濃度監測板、操作面板、流量傳感器、壓力傳感器、電磁閥、霧化及各種報警等實施通訊和控制。氣路部分由兩大支路組成：吸氣支路和呼氣支路。吸氣支路主要部件有細菌過濾器、空氧混合器、氧傳感器、吸氣流量傳感器、壓力傳感器、安全閥、濕化器等；呼氣支路主要部件有壓力傳感器、呼氣閥和呼氣流量傳感器等。氣路部分是呼吸機各種通氣模式和功能的執行部件。

2 故障分析

維修技術人員只有在熟悉儀器組成和原理的基礎上，對儀器出現的故障現象才能有清晰的判斷，及時找到解決辦法?，F對呼吸機的常見故障簡單舉例分析如下：

2.1 供氣壓力低報警

氣路部分分為吸氣部分和呼氣部分，若吸氣部分或呼氣部分有漏氣，呼氣閥處的檢測流量低于設定值即發生報警。遇到低壓報警，首先從氣源端開始考慮。呼吸機的供氣源，包括氧氣瓶供氣、中央供氣和空氣壓縮機供氣。由于提供給患者的必須是純凈、干燥的空氣，在呼吸機的進氣口或空壓機內均置有過濾干燥濾芯，如果工作一段時間沒有更換濾芯，雜質可能把空壓機內的干燥泵堵塞，導致出氣壓力不夠，引發報警。解決方法：去除濾芯上的灰塵或更換新的濾芯。其次考慮進氣口，在呼吸機的空氣輸入口有水分離器，檢查其是否有積水或者堵塞。解決方法：手動排水，如果堵塞則更換濾芯。再其次考慮是否回路漏氣。一般潮氣量檢測是在呼氣閥端進行，不論是在壓控還是在容控模式，盡管有漏氣的分流，呼吸機提供的通氣要滿足設定值才會停止送氣。當漏氣量較大時，氣源氣體無法及時供應則引發報警。此時仔細檢查各個接水杯、濕化器和各管道結合處。常見的故障是呼吸管路漏氣。進口的硅膠管道質量較好但價格高；國產的普通塑料管道彈性較差，在各結合處有可能產生隱性漏氣。解決方法：仔細檢查呼吸管路各結合處，或更換一套較好的管道。如果氣路的故障排除后還不能解決，就要考慮報警值是否設定過低，或者是各壓力傳感器是否在設置上有問題還是因故障失效了。

2.2 監測潮氣量比設定值低

首先檢查呼吸管道、濕化器等是否有漏氣現象。其次檢查流量傳感器，在呼氣閥的流量傳感器接口處因為經常拔插，有可能導致傳感器接口處氧化，影響其阻值進而影響其測量精度；由于進氣端流量作為呼吸機控制輸入流量的依據，正常而言，輸入量>輸出量，如果輸出值>設定值，那肯定就至少是有1 個流量傳感器壞了。解決方法：更換流量傳感器。再其次就是檢查呼氣閥，因為是在患者的呼出端，容易受到霧化、患者的粘液等影響，導致堵塞或膜片損壞。解決方法：更換呼氣閥，并告知護理人員有關流量傳感器和呼氣閥消毒注意事項和正確的保養方法。

2.3 氧濃度不準

首先考慮是否到了電池的有效期或者是氧電池的品牌問題，因為不論用與不用，氧電池過了有效期就無使用價值。如果呼吸機有兩個氧電池，更換時兩個要一起更換；因為不同的品牌可能對應同樣的氧濃度有不同的電壓值，使用中要注意比對；其次要對氧電池做定標，如果氧濃度設定值與顯示值偏差在5%以內，說明基本沒有問題；再次考慮是否氣源有問題，有可能在空氧混合階段也有可能是進氣的氧氣純度不夠；再有可能就是潮氣量不準引起，解決辦法可參照本文2.2 點。

[1] 孫念軍.呼吸機常見故障的排除[J].醫療衛生裝備，2006，27（10）：104-105.

[2] 吳明，曹根皓.呼吸機原理與維修[J].蕪湖職業技術學院學報，2003，5（3）：9-10.

[3] 蔣躍金.呼吸機的質量控制技術探討[J].中國醫學裝備，2011，8（2）：41-42.