低阻力供氣呼吸器的電控制方法

目前應用的各種供氣呼吸器均為機械式呼吸器，其中包括高氣壓環境下工作的潛水呼吸器和特殊氣體介質工作環境下的常壓呼吸器。這些呼吸器是靠人的吸氣動作克服機械閥桿阻力而工作的，明顯的缺點是吸氣動作阻力大，一般為392～882 Pa（40～90 mmH2O),要尋找392 Pa (40 mmH2O)以下阻力的呼吸器要經嚴格篩選，工作一段期間后還要經調整復測后才能使用。這類呼吸器在某些潛水作業、高壓載治療、密閉容器中特殊氣體介質內作業等場合下應用，人們普遍反映呼吸阻力大，有疲勞感。本研究力圖摒棄機械呼吸器固有的阻力大的缺點，采用一種新穎的紅外光電控隨動技術實現低阻力供氣呼吸。裝置中設置一個專供人吸氣的波紋管膜盒即儲氣袋，并在它的受光平面上涂有紅外線反光材料，裝置工作時由紅外發射器和接收器隨時檢測波紋管膜盒(儲氣袋)的充氣狀態，經電子線路對此狀態信號實現變換，進而對供氣隨動阿門實施自動控制。本方法的突出優點是呼吸阻力小，經對實驗裝置檢測表明，吸氣阻力小于196Pa (20 mrnH2O)。這么低的吸氣阻力無疑對目前應用的某些呼吸器的改進及更新換代提供了可供選擇的一種新途徑。低阻力供氣呼吸器的電控制方法/文/萬振中

1方法

呼吸器裝置如圖1所示。

圖1低阻力供氣呼吸器系統示意圖

圖1所示的呼吸器由供氣諸部件及電控制各單元電路組成。在殼體及保護罩內設1有波

紋管膜盒做的儲氣袋，所用材料為無毒橡膠并由專用模具加工成型，其厚度應保證動作的靈活性，充排氣過程應保持波紋管膜盒動作平穩。在保護罩內上端裝有一塊電路板，紅外發射管和接收管朝向反射膜面安裝。高壓氣源經減壓閥降至294 kPa（3kgf/cm²)中壓，中壓氣源經電磁閥控制進人呼吸器殼體和波紋管膜盒，電磁閥采用防爆型二位三通式，由直流24V電源供電，其換向時間不大于20ms,泄漏不大于7cm³/min.殼體出口經波紋管接至呼吸閥和口奧面罩。電控制器由紅外發射接收器、載波放大器、檢波器、遲滯比較器和功率放大器組成，裝置有自動和手動兩種工作方式。

電控制器電路如圖2所示。

圖2呼吸器控制電路

圖2電路中，晶體管Q1Q2Q3構成電子振蕩器.調整R1,C1的阻容值，可得到2.5kHz左右的振蕩頻率。為了使紅外管LED2有足夠的電流進行發射，在其振蕩器輸出端接有Q4射極輸出器，這種紅外發射器可在極短的時間內發射出被調制的高能閃光。波紋管膜盒的神縮程度反映其充氣狀態，光電二極管LED3接收波紋管膜盒的反射光，反射光強受波紋管神縮狀況調制。運放IC1組成二級放大電路，其放大且為50倍左右，D1,C5,Rl3組成檢波電路，它把受調制的脈沖波變換為電平信號。由上所述，該信號電平線性地反映了波紋管膜盒的充氣狀態，為了對充氣狀態實行控韶，電路中由運放IC_2A接成一個可變閱值的遲滯比較器，闊值的設定正好對應波紋管膜盒伸張和壓縮狀態所規定的兩個極限，它們是由電位器W2和W3調定的。為了適應手動工作狀態的需要，裝置中增設了由IC_2B構成的單穩態延時器，其延時時間由電位器W4調定，由開關K1選擇自動或手動工作狀態。自動狀態信號取自IC_2A輸出端，手動狀態信號取自IC_2B輸出端。晶體管Q5Q6Q7組成電磁閥馭動電路，其中Q7作為大功率管Q6的保護管，動作值根據Q6能承受的額定電流值由R23調定。為了降低Q4管的靜態電流值，加用穩壓管DZ:來轉移電平，以使其Q6管工作在開關狀態，降低Q6管靜態電流值可以提高其使用效率，并降低熱損耗。K2是手動定時供氣開關。

2 討論

采用紅處線電控隨動方法韶成的呼吸器實驗裝里經實測表明，獲得了低吸氣阻力效果。這種方法的關鍵在于采用紅外檢側技術，靈敏度高，對雜散光線、溫度、濕度等環境適應性強，誤差小。在動作閡值附近只要有徽小吸氣動作，就會使波紋管膜盒反射平面發生位移，紅外線就會被檢側到，啟動電傲閥門供氣，氣流在波紋管膜盒中經擴散緩沖直接被人所吸人。實踐中發現，波紋管膜盒的材料、厚度、尺寸形狀對呼吸器裝盆的可命性關系很大，加工時應嚴格控制。所用電子元器件需經老化和性能檢測，電位器應選擇高穩定性經耐熱耐潮處理的密封電位器，因為它關系到動作閩值的準確和穩定。實踐中還發現，波紋管容積精確計算很重要，它既要適應一般人員的呼吸潮氣量，還要考慮到個體差異性，計算中要留有充分余地。不足之處是，在呼吸器實驗裝皿中為追求體積小巧，對波紋管膜盒容積的確定偏于保守。由于余量有限，實驗中因個體差異偶有誤動作，因此需要進一步完善樣機，使之具有廣泛的適應性是我們下一步工作的目標。

參加此項工作還有王文波、播國琪、陳加法、毛靖等同志。劉景昌教授指導。