呼吸机用氧气自动切换装置的设计

冯定

水城县人民医院设备科 （贵州六盘水 553003）

呼吸机是临床抢救、治疗中较为重要的一种生命、急救支持类设备，能有效改善患者的呼吸衰竭症状，减少并发症，挽救和延长患者的生命，保障患者的生命安全[1-2]。现有的呼吸机通常使用中心供氧传输到设备带上的氧源进行供氧，如设备带上的氧气供应故障，需要人工将氧气连接到氧气瓶上使用。这种供氧方式导致呼吸机在使用过程中存在安全隐患，为临床治疗带来了不良影响，基于此，现设计一种呼吸机用氧气自动切换装置。

1 设计方案

1.1 设计框架

该装置主要包括呼吸机、氧气管、压力开关、三通电磁阀、电源控制模块等，结构示意见图1。呼吸机的右端连接有输气口，输气口的内部连接有弹簧，弹簧的外侧安装有密封板，密封板的外侧设有安装槽，安装槽的内部安装有密封充气囊，密封充气囊的左侧连接有连接管，连接管的左端安装有固定管，固定管的外侧有延伸管。氧气管位于输气口的内侧，其外侧安装有固定环。三通电磁阀安装在氧气管的右端，其前后两侧分别安装有三通管和氧气瓶，三通管的前端连接有设备带氧气源，三通管的右端安装有压力开关。

图1 结构示意图

1.2 设计结构

本装置设计结构见图2～5，图中呼吸机1、输气口2、弹簧3、密封板4、安装槽5、密封充气囊6、氧气管7、固定环8、固定管9、连接管10、延伸管11、三通电磁阀12、氧气瓶13、三通管14、压力开关15、设备带氧气源16。

图2 俯剖结构示意图

图3 输气口侧剖结构示意图

图4 输气口和固定管连接处侧剖结构示意图

图5 图2中的A处放大结构示意图

2 实施方案

2.1 安装说明

使用该装置时，根据图2～5所示的结构，先对整个装置进行组装，将图2所示的呼吸机1与氧气切换装置进行连接。如图5所示，将氧气管7插入输气口2的内侧，氧气管7的外侧分布有主剖面为三角形结构的固定环8，固定环8与密封板4和密封充气囊6的接触面均为弧形结构，故固定环8可推动密封板4移动，使得密封板4对弹簧3进行挤压，氧气管7向输气口2的内侧继续移动，直至固定环8的凸起处与密封板4内侧的内凹处相吻合。此时，弹簧3便可带动密封板4进行复位，卡到固定环8的外侧，对氧气管7进行挤压定位，并通过挤压力减少输气口2和氧气管7的连接处缝隙，增加输气口2和氧气管7的连接密封性。将图5所示的延伸管11与外界充气设备连接，将气流输送到固定管9内，固定管9通过连接管10将气流输送到密封充气囊6中，对密封充气囊6进行充气，密封充气囊6体积增加，与氧气管7紧密贴合，在加强氧气管7固定的同时，可进一步增加输气口2和氧气管7的连接密封性。

2.2 控制原理

电气控制原理见图6，其中，压力开关15的型号为PT610-01，三通电磁阀12的型号为VT307-5G1-02，其他元器件的选择已在图中标识。首先根据呼吸机1的使用参数设定压力开关15的压力参数上限值和下限值，当氧气压力在设置范围内，压力开关15正常工作；当氧气压力不在设定范围时，压力开关15的公共线黑线通过内部开关与低压端引线白线接通，将24 V电压通过电阻R1、R3和LED后为三极管VT提供基极电流，使三极管VT饱和导通驱动三通电磁阀12工作接通备用氧气瓶13，三通电磁阀12同时关闭设备带氧气源16，即三通电磁阀12的通口3关闭，通口1、2导通，由于三极管VT饱和导通，有缘蜂鸣器Y的工作电源使Y发声报警，开关S可以关闭Y的报警声音；当压力开关15检测到氧气压力在设置范围时，压力开关15处于工作状态，三通电磁阀12停电停止工作，设备带氧气源16导通，氧气瓶13端氧源关闭，即三通电磁阀12通口3、2导通，通口1关闭，LED作为光指示灯。该设计具备声光报警功能，其中，S可以关闭声音报警功能，通过上述设计可实现氧气的自动切换。

3 小结

呼吸机用氧气自动切换装置的设计，通过三通电磁阀和压力开关的控制可自动对氧气供应来源进行切换，避免因单一的氧气供应来源故障而造成安全事故或医务人员劳动量的增加，有利于降低使用安全风险，减轻医务人员的工作量[3-4]。

图6 电气控制原理