一次性超聲霧化器積水杯裝置的改進設(shè)計

羅林聰 錢雷鳴 韋曉君

一次性超聲霧化器積水杯裝置的改進設(shè)計

羅林聰①錢雷鳴①韋曉君②

目的：設(shè)計一次性超聲霧化器積水杯裝置，以改善呼吸機在臨床的輔助治療。方法：基于超聲霧化工作原理，對一次性積水杯進行接口兼容處理，實現(xiàn)在積水杯導入藥物霧化治療的功能，不進行霧化時可作為積水杯使用，將積水杯接入呼吸機管路，測試霧化與呼吸機的相關(guān)性能。結(jié)果：成功實現(xiàn)積水杯的霧化功能，霧化將不會對呼吸機本身功能造成影響。結(jié)論：超聲霧化器積水杯的設(shè)計對一次性積水杯結(jié)構(gòu)進行改造，提出新的呼吸機霧化方式，既經(jīng)濟、實用，又可解決呼吸機自帶霧化器和高壓氣體噴射霧化出現(xiàn)的弊端。

醫(yī)療設(shè)備；呼吸機；超聲霧化；一次性積水杯

DOI∶ 10.3969/J.ISSN.1672-8270.2015.11.018

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

醫(yī)院重癥加強護理病房(intensive care unit，ICU)危重患者使用呼吸機輔助呼吸通氣治療的過程中，需要藥物霧化導入配合治療，而目前所采用的霧化模式主要是呼吸機自帶的超聲霧化裝置及高壓氣體噴射霧化。這兩種霧化模式存在霧量小、霧化效果不佳、霧化附件價格高、附件裝置不可通用、使用壽命低以及消毒不徹底則容易交叉感染等弊端[1-2]。此外，應用高壓氣體噴射霧化，額外的氣流將增大呼出氣潮氣量的監(jiān)測值，降低觸發(fā)靈敏度，在霧化過程中影響呼吸機的潮氣量測量，吸入和呼出的潮氣量產(chǎn)生不平衡，易觸發(fā)呼吸機報警和脫機霧化而影響治療。為此，本研究設(shè)計出一次性積水杯超聲霧化杯裝置，在改善呼吸機治療應用的同時，解決呼吸機自帶霧化器及高壓氣體噴射霧化存在的各種弊端。

1 超聲霧化的工作原理

超聲霧化器是由功率發(fā)生器產(chǎn)生的1.45 MHz以上的高頻電流，經(jīng)PZT壓電陶瓷換能器使其將高頻電流轉(zhuǎn)換為相同頻率的超聲波。換能器產(chǎn)生的超聲波直接作用于霧化杯中的藥液，使藥液表面的液體霧粒飛出，產(chǎn)生直徑為1～5 μm的霧粒，其大小與肺泡的直徑相近[3]。由于超聲波而產(chǎn)生的霧化顆粒大小均一，動量極小，故容易隨氣流行走，霧粒的數(shù)量隨超聲波能量的增加而增多，即超聲波的功率與霧粒的數(shù)量成正比[3]。超聲霧化器具有構(gòu)造簡單、性能穩(wěn)定及效果顯著等特點[4]。

呼吸機治療過程中，需要加溫濕化器持續(xù)加溫濕化，人工氣道建立后人體的天然屏障作用消失，干燥、寒冷的氣體直接進入下呼吸道，導致呼吸道黏膜干燥，形成潰瘍及分泌物結(jié)痂等，肺部感染率隨氣道濕化程度的降低而升高，因而氣道加溫濕化是保持氣道通暢、預防肺部感染的一項重要措施?，F(xiàn)代呼吸機均裝有濕化器自動濕化，調(diào)節(jié)溫度為32～34 ℃，起到稀釋痰液和加速呼吸道纖毛運動的作用，利于患者自行咳出痰液[5-6]。

2 超聲霧化器積水杯結(jié)構(gòu)設(shè)計

超聲藥物霧化在臨床治療中其效果優(yōu)于噴射霧化，加溫濕化后呼吸氣體流經(jīng)呼吸管路，產(chǎn)生一定的凝結(jié)水，殘留在積水杯中[7-8]。由于目前市場上一次性呼吸管路積水杯的應用廣泛，且PZT超聲換能器霧化技術(shù)成熟、價格低廉，故將呼吸管路的積水杯進行技術(shù)改進，將積水杯集成積水和霧化的功能于一體，設(shè)計成一次性使用的超聲霧化器積水杯[9-11]。超聲霧化器積水杯主要由電路部分和霧化杯兩部分組成。

2.1 電路結(jié)構(gòu)

電路部分提供超聲霧化所需的高頻電流電源，由于電路部分不與患者接觸，可以重復永久使用[12]。電路結(jié)構(gòu)工作流程：接通市電電源→電源指示紅燈亮→打開定時開關(guān)計時工作→隔離變壓器通電→產(chǎn)生48 V低壓交流電→經(jīng)橋式整流穩(wěn)壓濾波后輸出振蕩電路→工作綠燈亮→由輸出導線與積水杯接口連接來驅(qū)動超聲換能器工作→調(diào)節(jié)電位器可以控制霧量的大小[13-14](如圖1所示)。

圖1 電路部分結(jié)構(gòu)示意圖

2.2 霧化杯

霧化杯為代替呼吸管路中的濕化積水杯，采用PZT超聲換能器霧化杯中的治療藥物，霧化杯集成超聲換能器和高頻電流輸入接口。霧化杯工作流程：電路輸出導線與積水杯接口接通→超聲換能器得到功率發(fā)生器的高頻電流→轉(zhuǎn)化成1.45 MHz以上的超聲波→直接作用于積水杯中藥物液體→液體表面產(chǎn)生5 μm以下霧化顆?！殡S呼吸機送氣氣流進入患者肺泡→直接作用于患者以達到輔助呼吸治療的目的。

2.3 霧化杯的應用

一次性霧化杯在有創(chuàng)和無創(chuàng)呼吸機中使用時，將稀釋的治療藥物加入一次性霧化杯，接入呼吸管回路的患者吸入端，靠近Y型端口。霧化杯超聲驅(qū)動接口接通驅(qū)動纜線，超聲控制器接通AC220電源，打開電源定時開關(guān)，紅燈亮待用并倒計時。根據(jù)藥物量的大小，設(shè)置大概的霧化時間，打開旋鈕開關(guān)綠燈亮，積水杯藥物開始霧化，通過觀察霧化杯中霧量的大小，調(diào)節(jié)旋鈕控制霧化量。呼吸機通過呼吸管給患者送氣，將霧化杯中霧化的藥物由吸入端送入患者肺部，一次性超聲霧化杯在呼吸機中的應用如圖2所示。

圖2 一次性超聲霧化杯在呼吸機中應用示圖

3 討論

本研究設(shè)計的一次性超聲霧化器積水杯與丁新波等[1]改制的霧化吸入器原理不同，本設(shè)計在呼吸回路中加入一次性超聲霧化杯后，實際臨床霧化治療過程中設(shè)置參數(shù)與原呼吸機相同，呼吸機參數(shù)顯示吸入、呼出潮氣量均衡相等，呼吸回路未增加或減少氣體，氣道壓力無變化，呼吸壓力波形、流量波形和潮氣量波形均無明顯改變[15-16]。由此表明，回路中增加霧化杯對呼吸機的性能和治療參數(shù)無影響，不會改變呼吸機的治療效果。由于設(shè)計的霧化杯將換能器和高頻電流輸入接口集成，由高分子材料注塑成型可有效避免漏液。

設(shè)計的超聲霧化器積水杯為定位一次性使用，未設(shè)計液位控制器及引入霍爾開關(guān)等防干燒功能，因此，霧化完成后超聲霧化杯無需拆除，可當一般的濕化積水杯繼續(xù)使用。在臨床使用中將濕化杯接入靠近Y型端口，雖已遠離濕化器，但不可避免的存在濕化水的凝結(jié)再次霧化，易觸發(fā)積水杯細菌吸入感染，因此實際應用中積水后的霧化杯不能再作霧化治療使用，臨床治療過程中可使用帶加熱導絲的濕化器，防止呼吸管路濕化水的凝結(jié)[17]。

4 結(jié)語

一次性超聲霧化器積水杯在醫(yī)院ICU患者有創(chuàng)及無創(chuàng)呼吸機中使用時，醫(yī)護人員應嚴密監(jiān)視使用的過程，確?；颊呤褂冒踩煽?。臨床觀察一次性超聲霧化器積水杯符合臨床藥物霧化治療要求，在使用過程中，換能器產(chǎn)生的熱量聚集，明顯手感霧化杯內(nèi)溫度上升，此現(xiàn)象有待升級時進行改進，采用超聲換能器的散熱設(shè)計[18-19]。

[1]丁新波.自制霧化吸入器應用于呼吸機輔助呼吸患者[J].護理學雜志：外科版，2009(4)：88.

[2]徐曉波，白春學.霧化吸入療法的質(zhì)控要求[J].中國臨床醫(yī)生，2009，37(2)：3-4.

[3]孫志奎，裘定心.超聲霧化器的日常保養(yǎng)和故障排除[J].中國醫(yī)學裝備，2007，4(3)：57-58.

[4]袁林.醫(yī)用超聲霧化器的工作原理及其改進[J].醫(yī)療設(shè)備信息，2002，17(2)：42-43.

[5]楊威，楊倩娜.超聲霧化藥物導入床的作用及實現(xiàn)[J].醫(yī)療衛(wèi)生裝備，2013，34(4)：29-31.

[6]王靜，魚麗榮，石曉霞.3種不同人工氣道濕化方法的效果比較[J].護理研究，2010(13)：1172-1173.

[7]趙敬娜，程雪梅，張莉娜，等.危重機械通氣患者氣道濕化護理進展[J].中國誤診學雜志，2009，9(35)：8581-8582.

[8]薛文東.不同霧化吸入方式的正確選擇[J].中國處方藥，2013，11(5)：42-45.

[9]張青梅.兩種霧化吸入治療呼吸道感染的研究[J].中國實用醫(yī)藥，2012，7(6)：75-76.

[10]溫艷鵬.超聲霧化吸入的臨床應用及護理體會[J].臨床合理用藥，2014，7(8A)：147.

[11]張新萍.超聲霧化和氧泵霧化吸入治療相關(guān)疾病療效的對比研究[J].內(nèi)蒙古中醫(yī)藥，2013(4)：67.

[12]楊迎峰，李雪婷，魏佳，等.3種濕化法對ICU脫呼吸機病人人工氣道濕化效果的對比分析[J].護理研究，2014，28(5)：1853-1854.

[13]唐宇，王克強，劉傳菊，等.基于SCT89C52單片機的無線超聲波霧化系統(tǒng)的設(shè)計[J].農(nóng)機化研究，2012(9)：146-149.

[14]彭安，梁軍汀，盧杰.超聲波霧化電路的研制[J].聲學技術(shù)，2012，31(4)：49-51.

[15]高建民，張競宇，劉昌鑑，等.基于ARM9的低頻超聲霧化器驅(qū)動電源優(yōu)化設(shè)計及仿真[J].江蘇大學學報自然科學版，2014，3(5)：536-542.

[16]冼燕珊，莫韶妹，曾添輝.定量霧化吸入用于慢性阻塞性肺疾病機械通氣患者的效果比較[J].中外醫(yī)療，2013，32(29)：62-63，65.

[17]張靖軒，周華榮.短期使用抗生素或霧化吸入痰熱清注射液對呼吸機相關(guān)性支氣管炎患者影響的研究[J].中國中醫(yī)急癥，2013，22(9)：1499-1500.

[18]張文俊，武明亮，郭麗瀟，等.超聲霧化頻率與霧化粒徑關(guān)系的實驗研究[J].壓電與聲光，2013，35(6)：886-888.

[19]王光旭，徐國棟，劉文婧，等.應用電聲換能超聲波霧化方法提高超細顆粒捕集效率[J].環(huán)境工程學報，2013，7(1)：294-300.

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

羅林聰，男，(1984- )，碩士，工程師。杭州市紅十字會醫(yī)院設(shè)備科，從事醫(yī)療設(shè)備管理及維修。

1672-8270(2015)11-0055-03

R197.39

A

2015-01-27

①杭州市紅十字會醫(yī)院設(shè)備科 浙江 杭州 310003

②杭州市紅十字會醫(yī)院ICU 浙江 杭州 310003