呼吸机

呼吸机（mechanical ventilatorThe Mechanical Ventilator: Past, Present, and Future
Robert M Kacmarek Respiratory Care Aug 2011, 56 (8) 1170-1180; DOI: 10.4187/respcare.01420 T. Dolinay, J. Wu, S. Okour, J. Chen, A. Balde, L. Wang, and D. Jun. Mechanical Ventilator Weaning in Chronic Critical Illness (abstract). Am J Respir Crit Care Med 2024;209:A3445.，ventilator）或呼吸器，是一种可有效代替、控制或改变人的正常生理通气，改善呼吸功能，降低的医疗设备，属于呼吸支持装置的一类。其基本工作原理是建立气管与肺泡之间的压差而产生气流，可以为生理上无法通气或通气不足的患者提供机械通气Tobin, Martin J., Franco Laghi, and Amal Jubran. "Ventilatory failure, ventilator support, and ventilator weaning." Comprehensive Physiology 2.4 (2012): 2871-2921.支持。

现代呼吸机通常为由微处理器控制的电子设备，但在紧急情况下，也可使用手动操作的球囊面罩（袋瓣罩甦醒球 Bag-Valve Mask）进行通气支持。

呼吸机主要应用于重症医学、家庭医疗与急救医学（作为独立设备），以及麻醉学领域（作为麻醉机的一部分）。

在20世纪中期，“respirator”一词曾被用于指代呼吸机（例如“Bird respirator”）。然而在当代医学术语中，“respirator”通常指用于防护有害空气中物质的面罩式呼吸防护设备。

 结构与控制系统 
在最基本的形式下，现代正压呼吸机通常由压缩空气储气装置或涡轮驱动系统、空气气源与氧气气源、阀门与管路系统，以及一次性或可重复使用的“患者回路”组成。

空气在储气装置中每分钟多次加压，输送给患者，或者更多时候是输送空氧混合气体。若采用涡轮驱动方式，呼吸机通过涡轮推动空气，用流量控制阀按预设参数调节压力。

当送气结束后，患者通常依靠肺组织的弹性回缩力进行被动呼气。呼出的气体一般通过患者回路中的单向阀（亦称呼气阀）排出。

现代呼吸机通常还配备监测与报警系统，用于监测与患者相关的参数（如气道压、潮气量与流量）以及设备运行状态（如气体泄漏、电源故障或机械故障）。还配备备用电池、储氧装置及远程控制功能。

传统的气动驱动系统现在已被计算机控制的涡轮泵系统所取代。

 结构与控制系统 
现代呼吸机通常由小型嵌入式电子控制系统进行控制，可以根据患者个体需求精确调节气道压与流量等参数。通过对通气参数进行精细化调节，提高患者对通气支持的耐受性与舒适度。

在部分国家（如加拿大与美国），通气参数的设定与调整通常由呼吸治疗师负责，设备维护与性能管理则由生物医学工程技术人员承担。在英国及部分欧洲国家，患者与呼吸机之间的临床管理工作多由重症护理护士负责。

 患者回路 
患者回路通常由三条功能分离的轻质耐用塑料管路组成，分别用于输送吸入气体、监测气道压力以及排出呼出气体。根据通气方式的不同，回路的患者端可采用无创或侵袭性接口。

 通气接口方式 
无创通气方式包括持续气道正压通气（CPAP）及非侵袭性通气（NIV）。对于仅在睡眠或休息期间需要呼吸支持的患者，通常使用鼻罩或面罩进行通气。

侵袭性通气方式则需要建立人工气道。对于长期依赖呼吸机的患者，通常采用气管造口（气管切开）套管，以提高舒适性并便于长期护理，相较于经口或经鼻气管插管更为适宜。

 生命攸关系统 
由于设备故障可能危及患者生命，因此机械通气设备通常被归类为生命攸關系統 ，因此，其设计需确保高度可靠性，包括供电系统的稳定性。现代呼吸机通常采用冗余设计，以避免单一故障点（single point of failure）危及患者安全。呼吸机会配备备用手动机制，在电力中断时仍可通过手动方式维持通气（如整合于麻醉机中的呼吸机）。呼吸机还会设有安全阀门，在断电情况下自动与大气连通，作为防窒息阀允许患者自主呼吸。某些呼吸机还可配备压缩气体储气罐、空气压缩机或备用电池，在电源中断或气源故障时继续提供通气支持，以及在机械或软件故障时操作或呼叫帮助的方法。 

在家庭护理环境中，若发生长时间停电（例如自然灾害期间），对于依赖呼吸机的患者可能构成严重风险。短时间停电通常可由电池供电维持，但持续性电力中断可能需要转移至具备稳定供电条件的医疗机构。 

 2019年冠状病毒病疫情 
疫情导致生活必需品和医疗用品的短缺，一些国家已经出现呼吸机短缺。 

据《纽约时报》报道，美国联邦公共卫生机构评估了疫情期间呼吸机的需求，并与一家私人公司签约，开发和生产4万台低价呼吸机。但是，该承包商被一家价值数十亿美元的竞争对手收购，并取消了合同。

2006年（在乔治·沃克·布什的领导下），联邦机构生物医学高级研究与开发局（BARDA）意识到美国很可能会遇到需要大量呼吸机的呼吸道疾病，因此他们拨款6美元与加利福尼亚一家小型公司Newport Medical Instruments签订了价值100万美元的合同，以每台3,000美元以下的价格制造40,000台呼吸机。 2011年，上述公司向疾病控制中心发送了3个原型机。 2012年，年产值120亿美元的医疗设备制造商Covidien制造了更昂贵的竞争性呼吸机，并以1亿美元的价格收购了Newport。 Covidien推迟了上述合同，于2014年取消了合同。 BARDA重新与一家新的呼吸机制造商（飞利浦）签订了合同，2019年7月，FDA批准了飞利浦呼吸机上市，政府订购了10,000台呼吸机，并计划于2020年中交付。 

 疫情期间对医疗用品的出口限制 
为应对冠状病毒肺炎疫情，54个政府对医疗用品出口实行了限制。

 主要厂商 
+ ICU呼吸机 制造商  国家  市场份额（2019）  瑞典 22％  美国、瑞士 22％  德国 16％  迈瑞 中国 10％  美敦力  美国、爱尔兰 5％   德国  3％   美国  3％  GE医疗  美国  3％   荷兰  3％  其他  15％ 

 參見 
 呼吸治療
 呼吸治療師
 開源硬體

 参考文献 

參見
持續性正壓呼吸器

外部連結

Coronavirus: What are ventilators and why are they important?
Agorize - Code Life Ventilator Challenge

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