空氧混合器的研制及应用
【摘 要】对空氧混合器的设计进行技术分析，探讨空氧混合器技术及临床应用，提出空氧混合器的使用与发展前景。 【关键词】空氧混合器、 临床应用。
【中图分类号】R529.1 【文献标识码】B 【文章编号】1004-7484（2014）04-01158-02
前言
氧是维持生命的重要物质，机体依赖氧而获得能量，从而确保各组织细胞活动正常，机能发挥自如。人体要获得氧是通过自主呼吸过程来完成。若在呼吸过程中有一个环节发生障碍，都会造成组织氧合作用失常，出现缺氧症需及时矫正补充。在临床应用中以人的动脉学氧分压值（PaO2）与氧饱和度（SaO2）进行分析监护的。正常人的动脉血氧分压PaO2 氧气过滤器
值，青年人一般为12.9kPa（96.8mmHg）,60岁以上老年人为11.5 kPa（86mmHg），通常以PaO2 10.7 kPa（80mmHg）为支持值的最下限，判断缺氧程度。
轻度缺氧PaO2＜10.7 kPa（80mmHg）；
中度缺氧PaO2＜8.0 kPa（60mmHg）；
重度缺氧PaO2＜5.33 kPa（40mmHg）。
当PaO2＜4.0 kPa（30mmHg）时，生命可能出现危险。
在临床应用中，就是以PaO2 值的数值变化而采取适当的措施，来确保人体血液氧的含量。 但吸入高浓度（＞60％）大于3小时，肺部和其他组织细胞会引起毒性作用产生氧中毒。通常长时间吸氧的安全浓度为60%以下为宜。因此空氧混合器在此领域具有较大的现实意义。
2空氧混合器的工作原理
空氧混合器可以按患者临床需要输出不同流量、浓度的的控制部件，其原理是把医用压缩
空气源和氧气源通过比例阀混合，输出21％～100％的混合气源。其工作原理如图1。
高压空气和氧气两种气源，首先进入过滤器进行净化，再经单向阀进入平衡系统进行第一次平衡（即粗调）。如果两个气源压力不平衡，则气体从溢流孔溢出进入报警系统发出报警信号。若两气源的压力差超过2*1.013X105帕斯卡（二个标准大气压），则气体从安全阀流出，达到保护空氧混合器的目的。若两气源的压力差不超过1.013X105帕斯卡（一个标准大气压），则两气源的气体分别沿各自的气道进入平衡阀体，进行第二次平衡（即细调）。两个气源经第二次平衡。经过二次平衡之后的两种气体压力已相对平衡稳定，便可以供给调节阀进行定量调控之用。通过调节旋钮，调定输出氧浓度的预置量，两压力相对平衡稳定的气体便通过各自的调节阀，按给顶指令进行混合，从主出口输出按预置灵的比例配制特定的氧浓度供使用。这样，与呼吸机连接使用便能达到理想的救护目的。 3 空氧混合器主要部件的设计
3.1 第一次平衡系统
第一次系统中滑阀座和滑阀是关键件，从流体力学观点出发，两种不同的气体：压缩空气 和高压氧气，如果压力不同或者不稳定，就不能按一定的比例进行混合成为固定氧浓度的气体。因此，空氧混合器的首要任务是解决两种气体压力的平衡问题。滑阀和滑阀座就是为了使两者的压力平衡而设计。按照二个力的平衡规律：作用在一个物体上的两个力，如果大小相等，方向相反，且同一条直线上，那么这两个力就平衡。滑阀座和滑阀就是根据这一定律而设计的。滑阀两端的压缩空气和高压氧气同时作用在同一滑阀上，并且方向相反。滑座起限制两种气体压力作用在同一直线上的作用。如果滑阀两端的两个力大小相等，那么滑阀就处在中间的平衡位置上。如果两个力大小不等，那么力较大的一端便将滑阀推向力小的一端。当滑阀位移到溢流孔时，气体便从溢流孔溢出，进入报警室，经喷嘴喷出，冲击震动片使之发出报警声音信号，告诉临床医生此时压力已经不平衡了，需进行相应的调整。又因两个力不平衡而推动滑阀移动，其移动速度受压力差的大小、滑阀自身的重量（垂直力）、橡胶圈的磨擦力及滑座表面粗糙度等因素的影响。为了提高或法灵敏度及反应速度，在设计和研制上尽量选用具有防腐蚀、比重轻的材料做滑阀。滑座的加工表面粗糙度达0.8?S，以此降低垂直作用力和磨擦力。
对密封圈的设计，主要考虑耐摩擦性及长久报质性，因此选用GB1235-76耐热、耐磨、耐腐蚀、防老化、不怕冷、质地柔软的优质“O”形圈。通过试验，其适应性好，在 1.013X105
帕斯卡（一个标准大气压）压力差的情况下，活动良好，并且在5X1.013X105帕斯卡（五个标准大气压）的情况下，密封性不变，不会漏气，符合空氧混合器的工作要求。
根据牛顿第三定律：两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，作用在同一直线上的原理。在滑阀两端设计了两条压缩弹簧，以防止滑阀被压到滑座底部而又不能快速回到平衡位置的危险，同时滑阀位移后，靠另一气体的压力和弹簧的反作用力迅速把滑阀稳定在平衡位置上，使二个力尽快保持平衡。弹簧基本参数设计如下：
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