呼吸機用氧氣自動切換裝置的設計

馮定

水城縣人民醫院設備科 （貴州六盤水 553003）

呼吸機是臨床搶救、治療中較為重要的一種生命、急救支持類設備，能有效改善患者的呼吸衰竭癥狀，減少并發癥，挽救和延長患者的生命，保障患者的生命安全[1-2]。現有的呼吸機通常使用中心供氧傳輸到設備帶上的氧源進行供氧，如設備帶上的氧氣供應故障，需要人工將氧氣連接到氧氣瓶上使用。這種供氧方式導致呼吸機在使用過程中存在安全隱患，為臨床治療帶來了不良影響，基于此，現設計一種呼吸機用氧氣自動切換裝置。

1 設計方案

1.1 設計框架

該裝置主要包括呼吸機、氧氣管、壓力開關、三通電磁閥、電源控制模塊等，結構示意見圖1。呼吸機的右端連接有輸氣口，輸氣口的內部連接有彈簧，彈簧的外側安裝有密封板，密封板的外側設有安裝槽，安裝槽的內部安裝有密封充氣囊，密封充氣囊的左側連接有連接管，連接管的左端安裝有固定管，固定管的外側有延伸管。氧氣管位于輸氣口的內側，其外側安裝有固定環。三通電磁閥安裝在氧氣管的右端，其前后兩側分別安裝有三通管和氧氣瓶，三通管的前端連接有設備帶氧氣源，三通管的右端安裝有壓力開關。

圖1 結構示意圖

1.2 設計結構

本裝置設計結構見圖2～5，圖中呼吸機1、輸氣口2、彈簧3、密封板4、安裝槽5、密封充氣囊6、氧氣管7、固定環8、固定管9、連接管10、延伸管11、三通電磁閥12、氧氣瓶13、三通管14、壓力開關15、設備帶氧氣源16。

圖2 俯剖結構示意圖

圖3 輸氣口側剖結構示意圖

圖4 輸氣口和固定管連接處側剖結構示意圖

圖5 圖2中的A處放大結構示意圖

2 實施方案

2.1 安裝說明

使用該裝置時，根據圖2～5所示的結構，先對整個裝置進行組裝，將圖2所示的呼吸機1與氧氣切換裝置進行連接。如圖5所示，將氧氣管7插入輸氣口2的內側，氧氣管7的外側分布有主剖面為三角形結構的固定環8，固定環8與密封板4和密封充氣囊6的接觸面均為弧形結構，故固定環8可推動密封板4移動，使得密封板4對彈簧3進行擠壓，氧氣管7向輸氣口2的內側繼續移動，直至固定環8的凸起處與密封板4內側的內凹處相吻合。此時，彈簧3便可帶動密封板4進行復位，卡到固定環8的外側，對氧氣管7進行擠壓定位，并通過擠壓力減少輸氣口2和氧氣管7的連接處縫隙，增加輸氣口2和氧氣管7的連接密封性。將圖5所示的延伸管11與外界充氣設備連接，將氣流輸送到固定管9內，固定管9通過連接管10將氣流輸送到密封充氣囊6中，對密封充氣囊6進行充氣，密封充氣囊6體積增加，與氧氣管7緊密貼合，在加強氧氣管7固定的同時，可進一步增加輸氣口2和氧氣管7的連接密封性。

2.2 控制原理

電氣控制原理見圖6，其中，壓力開關15的型號為PT610-01，三通電磁閥12的型號為VT307-5G1-02，其他元器件的選擇已在圖中標識。首先根據呼吸機1的使用參數設定壓力開關15的壓力參數上限值和下限值，當氧氣壓力在設置范圍內，壓力開關15正常工作；當氧氣壓力不在設定范圍時，壓力開關15的公共線黑線通過內部開關與低壓端引線白線接通，將24 V電壓通過電阻R1、R3和LED后為三極管VT提供基極電流，使三極管VT飽和導通驅動三通電磁閥12工作接通備用氧氣瓶13，三通電磁閥12同時關閉設備帶氧氣源16，即三通電磁閥12的通口3關閉，通口1、2導通，由于三極管VT飽和導通，有緣蜂鳴器Y的工作電源使Y發聲報警，開關S可以關閉Y的報警聲音；當壓力開關15檢測到氧氣壓力在設置范圍時，壓力開關15處于工作狀態，三通電磁閥12停電停止工作，設備帶氧氣源16導通，氧氣瓶13端氧源關閉，即三通電磁閥12通口3、2導通，通口1關閉，LED作為光指示燈。該設計具備聲光報警功能，其中，S可以關閉聲音報警功能，通過上述設計可實現氧氣的自動切換。

3 小結

呼吸機用氧氣自動切換裝置的設計，通過三通電磁閥和壓力開關的控制可自動對氧氣供應來源進行切換，避免因單一的氧氣供應來源故障而造成安全事故或醫務人員勞動量的增加，有利于降低使用安全風險，減輕醫務人員的工作量[3-4]。

圖6 電氣控制原理