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医用输液器的空气管为什么不外流液体,而竖直向下的管却流?

发布时间:2019-07-24 点击量:6968

  一、静脉输液方式的演进

  静脉输液系统现已发展至第三代。第一代的液体容器上部是完全开放的,直接与空气接触,有较大安全风险。第二代改为液体容器上端封闭,通过进气管平衡内处气压。第三代完全封闭,但液体容器改为软袋。

  二、原理概述

  要达到药液向下流动的目的,静脉针T1处必须满足条件:液体受到向下的力必须大于受到向上的力,也就是(顶部气体气压P1+上部液压P2)>静脉压P3。

  第一代输液系统中,P1等于大气压;第二代输液系统中,通过进气管,也能确保P1近似于大气压;第三代输液系统中,虽然容器上部不存在空气,但因液体容器改为软袋,容器内液体通过袋壁同样受到1个大气压。因P1相对固定,所以可通过改变P2,即调节容器高度,以达到药液下流的目的。(参考图2)

  输液器

  问题来了,同样是连接容器下部的两条细管,为什么进气管流通的是空气而另一条却是药液?进气管的空气是如何进入容器的?

  三、关于进气管的那些事

  (一)进气管结构

  进气管的末端其实有一个很精妙的设计,中间的薄片允许空气自由通过,但会在从内向外的液体压力下堵塞出口,作用是允许空气自由进出,却能阻止液体通过(压力过大时除外)。就是这样一个设计,确保了第二代输液系统的完美运行。(参考图3)

  输液器

  (二)物理流程(参考图2)

  第二代输液系统在工作时,进气管其实依次变换三种状态:充满药液、药液回流、流通空气。

  1、充满药液阶段

  当输液器尖端插入容器时,在P1和P2作用下,药液会克服下方阻力,分别沿着进气管和输液管向下流动。因注射前输液器开关通常关闭的,所以药液会进入一部分输液管和充满进气管。

  2、药液回流阶段

  点T2处药液受到向内的外界空气压P0和向外的P1+P4。输液开关打开后,随着药液克服静脉压力进入患者身体,上部容器内的气体因体积不断增大而致P1逐渐减小。当P1+P4 3、流通空气阶段

  当进气管中的药液回流至T3处时,外界空气在压力差作用下进一步向容器内部方向运动,此时空气遇到一个新的向外的阻力,即液体的表面张力。随着空气向内侧运动,液面被向内拉扯成半圆形、椭圆形,直至最后完全克服表面张力而变为封闭的气泡。气泡的上下表面因液体高度差分别受到大小方向不同的两个力,最终产生一个向上的合力,引导气泡上移至顶部空气区,P1随之增大,完成一个循环。

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