1 前言
呼吸机有着不同的分类方法，例如按照动力来源分类的方法有：气动气控呼吸机，气动电控呼吸机，电动电控呼吸机，3种类型的呼吸机。这里将介绍电动电控呼吸机的发展过程，通过了解和研究这种呼吸机的发展过程希望能够对临床医生、设备维修和研究人员在应用此类呼吸机时得到一点帮助。
2 电动呼吸机分类
呼吸机是一个肺通气装置（Lung ventilator），因为它只能起到将气体送到肺内和排出肺外的作用，而并没有参与呼吸的全过程，它并不能代替肺的全部功能（指换气功能）。所以有人认为将其称之为“通气机”更为确切，从英文直译也是这个意思。完成通气机的功能人们最早想到的就是“打气筒”原理，其目的就是利用一种机械装置将气体增压送入人体，如将手动打气的动作演变为采用自动控制技术来完成，也就形成了电动呼吸机的送气工作原理。形式上有“单腔增压式”，例如：折叠气囊、气缸活塞、滚膜。另外还有“多腔增压式”，例如：微泵、微涡轮。
3 各类电动呼吸机的介绍
电动呼吸机内部的电动装置自身可使气体增压所以不需要压缩气源，在许多缺少或没有气源的场合得到广泛的应用，针对这一应用市场人们研究了许多不同原理的电动呼吸机，它们都有着各自不同的特点在临床应用中各自扮演着不同的角色。下面列举几个在市场上常见的电动呼吸机分别介绍一下它们的上市的年代、特点以及应用。
3．1 折叠气囊式
70年代－80年代电动呼吸机多采用的是折叠气囊形式，它是一种用弹性橡胶材料制成的容腔，利用皱褶的伸长和层叠使得容积改变达到增压的目的。折叠囊的往复运动是用电机来驱动消耗的是电力因此称之为电动呼吸机。工作原理是这样的：吸气时折叠囊被电机驱动机构挤压将囊中气体增压通过单向活瓣挤压进病人气道内，呼气时电机驱动机构向相反的方向运动使折叠囊伸长，利用产生的负压将外界空气通过单向活瓣吸入囊内准备下一次的循环。KONTRON（法国）、ACOMA（日本）的麻醉呼吸机均采用的是此种技术。
折叠囊式的电动呼吸机优点是结构简单制造成本低，随着微电子技术的发展和人们对呼吸机研究的不断进步，折叠囊已经跟不上控制的需要，例如容量的精度问题，一般单腔增压式的控制是采用电机驱动的行程和容积的正比关系来实现的，由于折叠囊是一个弹性体当气体被压缩时会产生直径方向的膨胀，随着气道压力的变化其膨胀程度也会不同，这样就改变了行程和容积的正比关系，人们想了一些办法例如在折叠囊的凹褶上箍上一个钢丝圈以减少直径方向的膨胀，同时适度增加了材料的硬度，但是仍然达不到现代呼吸机的精度要求。另一个问题是响应时间的问题，现代呼吸机要求的响应时间一般都在20ms以内，性能差一些的在50ms左右，而橡胶折叠囊式的响应时间还要大于这个值，原因是橡胶本身的弹性变形所造成的，还有是因为这种机构采用的都是步进电机作为驱动力的。大家都知道，步进电机在启动时有一个变频的过程，而且频率也不能太快，导致开始供气时速度比较慢，也就常说的供气延时，这种延时可达100ms以上。另外，由于是弹性腔体，触发也就变得很困难，所以在过去更多的应用是在麻醉呼吸机或是简易急救呼吸机上，病人没有自主呼吸，不需要触发通气的场合。呼吸机因机械执行机构的延迟造成控制与气体输出之间的时差过大使得病人无法感到舒适，得不到良好的治疗效果。因此现在的治疗呼吸机上不使用这种技术，现在也很少有人在麻醉呼吸机上应用了。
3．2 气缸活塞式
80年代末期至90年代初期气缸活塞式的电动呼吸机出现，它的气缸的容腔是刚性的，一般是用铝材或碳纤维制成的圆筒，它是利用活塞移动来使得容积改变达到增压的目的。工作原理与折叠囊的一样。Achieva（美国PB） Bear33（美国） 采用的是此项技术。
气缸活塞式的电动呼吸机与折叠囊式的区别是容腔是刚性的不会产生折叠囊的弹性变形的问题，因此电机驱动的行程和容积的变化遵循正比的关系，容量控制的精度因此很高。另一个在响应时间上的问题上也不会产生像折叠囊那样的弹性变形造成较大的延迟，气缸活塞式因为有活塞与缸筒内壁的密封所以必然要产生一定的摩擦阻力，活塞本身的质量也会在启动的一瞬间产生较大的惯量，这两个现象都会使得呼吸机产生响应时间延迟的问题，所以关键技术是如何减少摩擦阻力和活塞的质量，呼吸机通过在缸筒内壁利用减磨材料进行涂复，同时设计出一种性能优良的密封环极大地降低了摩擦阻力，通过设计4个导向块将活塞自身的质量降至最低。后来，PB公司又继续改进，推出了缸筒与内壁不发生物理接触的无摩擦式活塞，有效地解决了这两项关键技术。这种活塞式的呼吸机电机驱动部分采用的都是伺服控制系统，响应速度很快，而且触发系统增加流速触发功能，导致呼吸机的触发响应速度很快，由于这种成熟的技术已经历经考验，稳定性、可靠性均十分优异。所以现在很多国外呼吸机厂家都在采用。
3．3 滚膜式
90年代末滚膜式的麻醉呼吸机出现，Drager 公司Fabius麻醉机系列产品上采用的是这种技术。它是用一种薄壁的橡胶筒装在了缸筒和活塞之间，密封是靠橡胶筒，活塞运动时橡胶筒像滚膜一样的随活塞运动不与缸筒之间产生摩擦，不同于折叠囊也不同于气缸活塞式，既没有折叠囊的弹性变形问题也没有气缸活塞的摩擦阻力问题，橡胶筒也可方便的取出进行消毒，是目前为止“单腔增压式”呼吸机中形式比较新颖的一种。缺点是滚膜的寿命不高，是一种耗材，后期维护成本较高。
3．4 微泵式
90年代末美国IMPACT鹰牌754呼吸机出现，是一款可便携的呼吸机，内部有一个微泵所以重量较轻（4．5kg）比较适合在机动的场合。
IMPACT鹰牌754呼吸机在内部采用了一个电机驱动的双腔的微型隔膜泵，体积约10x10x6cm泵的输出气量可满足呼吸机的需要，整机体积只有23x30x11．5cm。缺点是泵的工作频率约10Hz所以输出的气流是脉动的，并伴有较大的噪声。
3．5 微涡轮式
ZX5-涡轮便携式LTV系列呼吸机是在90年代比较早应用微涡轮技术的呼吸机，近年来随微涡轮技术的发展在呼吸机上的应用不断的涌现。
雷鸟VS 型呼吸机采用的是称为“极级微涡轮系统”。
Drager savina呼吸机是一款采用“微涡轮”技术的经典之作，被广泛的用于重症监护治疗室，不仅有着电动呼吸机的特点还具有高达180l/min持续气流的气动呼吸机的能力。
微涡轮是一种多叶片涡轮在涡壳中高速旋转的机构，通过涡轮的旋转运动使得气体增压获得一定流量的气体，输出流量的大小依靠电机调速或伺服阀来实现，呼吸机吸气和呼气的转换是依靠一个伺服阀来切换的，呼气时电机处于“怠速”状态，伺服阀将涡轮输出的气体切换到旁路，每次通气周期电机不需反复启停，以保证吸气最少的响应时间。
微涡轮式的电动呼吸机的系统响应时间短，持续气流大，体积小，在目前电动呼吸机市场上正在逐渐增多的一种呼吸机。
4 结束语
我国呼吸机的发展起步比较晚，开端是1958年在上海制成的钟罩式正负压呼吸机。1971年制成电动时间切换定容呼吸机，因此在功能质量方面落后于国外发达国家约15年以上，目前大部分关键元部件还是从国外采购，国产呼吸机事业的发展正在和国家迅速发展的基础工业一样，水平正在迅速的提升。
