摘 要：介绍了一种应用薄膜型加热器的呼吸机湿化器系统，包括薄膜型加热器以及与其连接的湿化杯、超温保护装置、温度采集单元、电源和温湿度控制单元，所述温湿度控制单元与温度采集单元、电源连接。电热效率高，升温速度快，对气体的湿化效率高，保证病人可以在较短的时间内使用到湿润的气体，病人的体验效果更好。
　　关键词：无创呼吸机；湿化器；加热；聚酰亚胺薄膜
　　0 引言
　　超过40%的呼吸机使用者经历过鼻堵和鼻、咽喉部的干燥感等症状。这些症状严重到一定程度即会影响病人继续使用呼吸机。呼吸机配置的湿化器的作用就是增加呼吸机输出气体的水分和温度。加热后湿润的气流能使病人减少鼻堵和鼻、咽喉部的干燥感等症，提高病人舒适性和顺应性。加温湿化器可以防止鼻堵，从而减少经口呼吸和漏气的产生。
　　湿化器通常包括一个能容纳几百毫升水的湿化杯，一套加热装置能加热湿化杯中的水，一套能够改变加温湿化等级的控制系统，进气口接收从风机传送的气体，出气口连接到病人管道以提供湿润的气体到病人的鼻罩。
　　对于湿化器的加热装置，现有技术中采用的是绕线式加热元件，由于加热线与导热板接触的面积有限，热量不能很好的传导，导致加热器功率限制过小，一旦超过功率限制就会造成局部过热，而整个加热装置的加热速度也不会有显著提升。
　　1呼吸机湿化系统组成
　　呼吸机湿化系统主要包括薄膜型加热器，湿化杯，超温保护装置，温度采集单元，电源，温湿度控制单元。
　　湿化杯放置在固定于薄膜型加热器上表面的导热盘正上方。薄膜型加导热盘是由金属材料制成。温湿度控制单元通过不同档位控制薄膜型加热器在一定温度范围内可调节。使湿化杯中的水温可调，并经过气道回路输送给患者一定范围内可调温湿度的气体。
　　1薄膜型加热器
　　薄膜型加热器包括蚀刻合金箔膜，下层聚酰亚胺薄膜，上层聚酰亚胺薄膜。蚀刻合金箔膜为电阻膜，通电后产生热量，但其同样具有导电性，需要外覆绝缘膜。绝缘膜可以选用Kapton聚酰亚胺薄膜。选择合适尺寸形状的蚀刻合金箔膜，在蚀刻合金箔膜的两端分别有一个焊点，每个焊点焊接电源线。将蚀刻合金箔膜外覆上层聚酰亚胺薄膜及下层聚酰亚胺薄膜。经高温高压热合即可得到Kapton聚酰亚胺薄膜PI电热膜。电热薄膜通过背覆压敏胶固定在金属导热盘上。金属导热盘起到辅助散热和使温度分布更均匀的作用。薄膜型加热器具有极薄极大的发热面，有助于热量的快速传导。它比绕线式加热元件提供更均匀的热场，更短的加热时间和更快的响应时间，与绕线式加热元件相比，功率负荷低，使用寿命更长。使用Kapton聚酰亚胺薄膜电热膜的加热器有更均匀的热分布和更快的响应速度，会使放置在上方的湿化杯中的水升温更加快速。保证病人可以在较短的时间内使用到湿润的气体，病人的体验效果更好。适用于性能，安全要求高的医疗级湿化器的要求。
　　2 温度采集单元
　　温度采集单元就是NTC热敏电阻，热敏电阻随着温度的变化电阻变化，与湿化器温度传感电路连接来控制气体的温湿度。NTC热敏电阻安装在薄膜加热器上层聚酰亚胺薄膜中间位置，表面覆盖绝缘保护膜。热敏电阻随温度变化电阻变化，进而转化成变化的电压，被放大给温湿度控制单元。克服了分立元器件热敏电阻可能会在测量温度的过程中破损的问题。将热敏电阻和加热器一体化的设计提高了对机械冲压的抵抗力，提供了更加可靠的温度控制。更加简化了装配过程，省去了单独装配热敏电阻的时间和成本。
　　3 超温保护装置
　　超温保护装置的作用是当发生非正常运作中产生的过热时，及时切断电路停止加热，提供后备安全保障。超温保护装置就是温度保险丝，将合金箔膜内的一段截断，将温度保险丝串联焊接在合金箔膜内。温度保险丝在焊接时应注意焊点不要离本体太近，勿使焊接的热量引发熔断式热保护器动作。焊接时可将两侧散热钳向内弯折，这样的安装方法会使焊点远离本体，焊接时散热钳容易带走热量，避免高温造成的保险机构潜在的损害，寿命大幅提高。最后将硅胶覆盖在保险丝上进行绝缘保护。
　　4呼吸机湿化器温湿度控制单元
　　呼吸机湿化器温湿度控制单元包括CPU，加热电路及温度传感电路。通過NTC热敏电阻实时检测薄膜型加热器的温度，将该信号输出到温湿度控制单元的温度传感电路。CPU计算出实时温度，根据该温度值和设定温度对加热电路进行控制。若低于目标设定温度，湿化器温湿度控制单元的加热电路通过控制电源提供24V电压给加热器供电；若高于目标设定温度，湿化器温湿度控制电路的加热电路则控制电源断开24V电压。呼吸机湿化器温湿度控制单元通过温度监控以确保湿化器加热气体的温度不要超过安全温度的要求。
　　5 结束语
　　综上可以看出，呼吸机湿化器系统应用薄膜型加热器后，电热效率高，升温速度快，对气体的湿化效率高，保证病人可以在较短的时间内使用到湿润的气体，病人的体验效果更好。按照本文提出方法设计的应用薄膜型加热器的无创呼吸机湿化器系统获得了成功的使用，取得了良好的经济效益和社会效益。