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醫用輸液器的空氣管為什么不外流液體,而豎直向下的管卻流?

發布時間:2019-07-24 點擊量:17521

  一、靜脈輸液方式的演進

  靜脈輸液系統現已發展至第三代。第一代的液體容器上部是完全開放的,直接與空氣接觸,有較大安全風險。第二代改為液體容器上端封閉,通過進氣管平衡內處氣壓。第三代完全封閉,但液體容器改為軟袋。

  二、原理概述

  要達到藥液向下流動的目的,靜脈針T1處必須滿足條件:液體受到向下的力必須大于受到向上的力,也就是(頂部氣體氣壓P1+上部液壓P2)>靜脈壓P3。

  第一代輸液系統中,P1等于大氣壓;第二代輸液系統中,通過進氣管,也能確保P1近似于大氣壓;第三代輸液系統中,雖然容器上部不存在空氣,但因液體容器改為軟袋,容器內液體通過袋壁同樣受到1個大氣壓。因P1相對固定,所以可通過改變P2,即調節容器高度,以達到藥液下流的目的。(參考圖2)

  輸液器

  問題來了,同樣是連接容器下部的兩條細管,為什么進氣管流通的是空氣而另一條卻是藥液?進氣管的空氣是如何進入容器的?

  三、關于進氣管的那些事

  (一)進氣管結構

  進氣管的末端其實有一個很精妙的設計,中間的薄片允許空氣自由通過,但會在從內向外的液體壓力下堵塞出口,作用是允許空氣自由進出,卻能阻止液體通過(壓力過大時除外)。就是這樣一個設計,確保了第二代輸液系統的完美運行。(參考圖3)

  輸液器

  (二)物理流程(參考圖2)

  第二代輸液系統在工作時,進氣管其實依次變換三種狀態:充滿藥液、藥液回流、流通空氣。

  1、充滿藥液階段

  當輸液器尖端插入容器時,在P1和P2作用下,藥液會克服下方阻力,分別沿著進氣管和輸液管向下流動。因注射前輸液器開關通常關閉的,所以藥液會進入一部分輸液管和充滿進氣管。

  2、藥液回流階段

  點T2處藥液受到向內的外界空氣壓P0和向外的P1+P4。輸液開關打開后,隨著藥液克服靜脈壓力進入患者身體,上部容器內的氣體因體積不斷增大而致P1逐漸減小。當P1+P4 3、流通空氣階段

  當進氣管中的藥液回流至T3處時,外界空氣在壓力差作用下進一步向容器內部方向運動,此時空氣遇到一個新的向外的阻力,即液體的表面張力。隨著空氣向內側運動,液面被向內拉扯成半圓形、橢圓形,直至最后完全克服表面張力而變為封閉的氣泡。氣泡的上下表面因液體高度差分別受到大小方向不同的兩個力,最終產生一個向上的合力,引導氣泡上移至頂部空氣區,P1隨之增大,完成一個循環。

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