本應用說明介紹了呼吸機及其基本功能。它討論了如何測量通氣率，并提供了確定氣體交換潮氣量是否足以滿足患者的公式。涉及的系統子功能包括空氣-氧氣混合物傳感、空氣-氧氣混合物控制、吸入控制、與技術人員/醫生的通信接口以及警報系統。

概述

呼吸機是一種機電（或可能完全機械）設備，旨在提供將氣體移入和移出人體肺部所需的全部或部分努力。

需要肺部的氣體交換來為血液充氧以分配到身體細胞，并從血液收集的血液中去除二氧化碳。肺部的交換只發生在最小的氣道和肺泡，微小的氣體交換囊中。為了確定是否交換了足夠的氣體來維持一個人的生命，需要測量通風率。通氣率表示為在給定時間內進入或離開肺部的氣體量。它可以通過將呼吸期間吸入或呼出的氣體體積（潮氣量）乘以呼吸頻率 [例如，0.4 升（或 0.4 升）× 15 次呼吸/分鐘 = 6 升/分鐘]。

因此，呼吸機需要產生潮氣量和呼吸頻率，以提供足夠的通風，但不能過多的通風，以滿足身體的氣體交換需求。

呼吸機系統的功能框圖。

操作

該過程從創建正確的空氣-氧氣混合物開始，以便為患者提供所需的氧氣濃度，從 21% 到 100%。吸氣期是患者被迫吸氣的時期，通過關閉電磁閥進行控制。最大吸氣壓力由吸氣閥的安全設置設置。當吸氣閥打開時，空氣-氧氣混合物被排放到大氣中，患者呼氣。但是，如果可以，患者可以在吸氣閥打開時自由吸氣和呼氣。因此，呼吸機會定期強制吸氣，但不會限制吸氣。

呼吸機是一種生命攸關的設備。如果單個組件發生故障，它必須默認為安全條件，并且必須監視自己的活動并在必要時發出警報。與控制系統分開的報警系統監控臨界壓力，并在檢測到超壓或欠壓故障情況時采取行動，或者如果靈感事件的時間超出預設限制。

系統需要監視和控制的主要子功能可分為以下幾類：

空氣-氧氣混合物傳感通過監測兩種氣體流量的壓力，控制器可以計算出正確的混合物。

空氣-氧氣混合控制控制器可以通過操縱連接輸入氣體的電磁閥的狀態來改變混合物。

吸氣控制可調節瓣膜設置最大氣道壓力，電磁閥以治療師確定的速率強制定期吸氣。控制該電磁閥的系統具有多種模式，使治療師能夠處理從偶爾幫助到全面支持的各種患者需求。

與技術人員/醫生的通信接口這需要能夠顯示信息以及接收醫療團隊的輸入。這可能包括 LCD 驅動器、觸摸屏控制器和音頻警報（嗶嗶聲、提示音等）。

報警系統必須監控對安全運行至關重要的所有方面，包括電源狀態、最大和最小吸入壓力以及定時完整性。該報警系統必須與控制系統分開，并且某些組件（例如壓力傳感器）可能會相應地重復。

考慮到獲得FDA批準所需的時間和費用，呼吸機制造商必須選擇具有以客戶為導向的停產政策的供應商，以確保系統組件將可用多年。

審核編輯：郭婷