低阻力供气呼吸器的电控制方法

目前应用的各种供气呼吸器均为机械式呼吸器，其中包括高气压环境下工作的潜水呼吸器和特殊气体介质工作环境下的常压呼吸器。这些呼吸器是靠人的吸气动作克服机械阀杆阻力而工作的，明显的缺点是吸气动作阻力大，一般为392～882 Pa（40～90 mmH2O),要寻找392 Pa (40 mmH2O)以下阻力的呼吸器要经严格筛选，工作一段期间后还要经调整复测后才能使用。这类呼吸器在某些潜水作业、高压载治疗、密闭容器中特殊气体介质内作业等场合下应用，人们普遍反映呼吸阻力大，有疲劳感。本研究力图摒弃机械呼吸器固有的阻力大的缺点，采用一种新颖的红外光电控随动技术实现低阻力供气呼吸。装置中设置一个专供人吸气的波纹管膜盒即储气袋，并在它的受光平面上涂有红外线反光材料，装置工作时由红外发射器和接收器随时检测波纹管膜盒(储气袋)的充气状态，经电子线路对此状态信号实现变换，进而对供气随动阿门实施自动控制。本方法的突出优点是呼吸阻力小，经对实验装置检测表明，吸气阻力小于196Pa (20 mrnH2O)。这么低的吸气阻力无疑对目前应用的某些呼吸器的改进及更新换代提供了可供选择的一种新途径。低阻力供气呼吸器的电控制方法/文/万振中

1方法

呼吸器装置如图1所示。

图1低阻力供气呼吸器系统示意图

图1所示的呼吸器由供气诸部件及电控制各单元电路组成。在壳体及保护罩内设1有波

纹管膜盒做的储气袋，所用材料为无毒橡胶并由专用模具加工成型，其厚度应保证动作的灵活性，充排气过程应保持波纹管膜盒动作平稳。在保护罩内上端装有一块电路板，红外发射管和接收管朝向反射膜面安装。高压气源经减压阀降至294 kPa（3kgf/cm²)中压，中压气源经电磁阀控制进人呼吸器壳体和波纹管膜盒，电磁阀采用防爆型二位三通式，由直流24V电源供电，其换向时间不大于20ms,泄漏不大于7cm³/min.壳体出口经波纹管接至呼吸阀和口奥面罩。电控制器由红外发射接收器、载波放大器、检波器、迟滞比较器和功率放大器组成，装置有自动和手动两种工作方式。

电控制器电路如图2所示。

图2呼吸器控制电路

图2电路中，晶体管Q1Q2Q3构成电子振荡器.调整R1,C1的阻容值，可得到2.5kHz左右的振荡频率。为了使红外管LED2有足够的电流进行发射，在其振荡器输出端接有Q4射极输出器，这种红外发射器可在极短的时间内发射出被调制的高能闪光。波纹管膜盒的神缩程度反映其充气状态，光电二极管LED3接收波纹管膜盒的反射光，反射光强受波纹管神缩状况调制。运放IC1组成二级放大电路，其放大且为50倍左右，D1,C5,Rl3组成检波电路，它把受调制的脉冲波变换为电平信号。由上所述，该信号电平线性地反映了波纹管膜盒的充气状态，为了对充气状态实行控韶，电路中由运放IC_2A接成一个可变阅值的迟滞比较器，阔值的设定正好对应波纹管膜盒伸张和压缩状态所规定的两个极限，它们是由电位器W2和W3调定的。为了适应手动工作状态的需要，装置中增设了由IC_2B构成的单稳态延时器，其延时时间由电位器W4调定，由开关K1选择自动或手动工作状态。自动状态信号取自IC_2A输出端，手动状态信号取自IC_2B输出端。晶体管Q5Q6Q7组成电磁阀驭动电路，其中Q7作为大功率管Q6的保护管，动作值根据Q6能承受的额定电流值由R23调定。为了降低Q4管的静态电流值，加用稳压管DZ:来转移电平，以使其Q6管工作在开关状态，降低Q6管静态电流值可以提高其使用效率，并降低热损耗。K2是手动定时供气开关。

2 讨论

采用红处线电控随动方法韶成的呼吸器实验装里经实测表明，获得了低吸气阻力效果。这种方法的关键在于采用红外检侧技术，灵敏度高，对杂散光线、温度、湿度等环境适应性强，误差小。在动作阂值附近只要有徽小吸气动作，就会使波纹管膜盒反射平面发生位移，红外线就会被检侧到，启动电傲阀门供气，气流在波纹管膜盒中经扩散缓冲直接被人所吸人。实践中发现，波纹管膜盒的材料、厚度、尺寸形状对呼吸器装盆的可命性关系很大，加工时应严格控制。所用电子元器件需经老化和性能检测，电位器应选择高稳定性经耐热耐潮处理的密封电位器，因为它关系到动作闽值的准确和稳定。实践中还发现，波纹管容积精确计算很重要，它既要适应一般人员的呼吸潮气量，还要考虑到个体差异性，计算中要留有充分余地。不足之处是，在呼吸器实验装皿中为追求体积小巧，对波纹管膜盒容积的确定偏于保守。由于余量有限，实验中因个体差异偶有误动作，因此需要进一步完善样机，使之具有广泛的适应性是我们下一步工作的目标。

参加此项工作还有王文波、播国琪、陈加法、毛靖等同志。刘景昌教授指导。