静脉输液中的物理知识

在静脉输液过程中,要求在输液过程中保持几乎恒定的滴速。通过观察一些用于封闭式静脉输液的装置,结合气体压力和液体压力的知识,我们可以很容易地解释其原因。在输液过程中,医生首先将葡萄糖瓶倒挂,然后将通气针插入通气管。此时,通气管与葡萄糖瓶内部连通,部分葡萄糖液进入通气管。然而,我们注意到摄入的量并不大,通气管中的液位比葡萄糖瓶中的液位低得多。然后,医生将滴注玻璃管与输液管连接起来,然后通过针头将输液管与葡萄糖瓶内部连接起来。调节橡胶管上的夹子,葡萄糖水将开始一滴一滴地均匀滴在滴管上。首先,为什么插入通气管后,通气管中的液位比葡萄糖瓶中的液位低很多?因为葡萄糖瓶中的空气是密封的。当通气管与葡萄糖液瓶连接时,部分葡萄糖液已经进入通气管,从而葡萄糖液瓶内的液位降低,瓶内空气体积增加,压力降低。正是因为瓶内空气的压力降低并且小于外部大气压力,所以在通气管中的液位和葡萄糖液体瓶中的液位之间出现上述高度差。其次,让我们分析一下葡萄糖瓶在输注过程中的压力:我们知道液体压力随着深度的增加而增加。液体越深,压力越高,所以流速越快。输液开始后,葡萄糖液瓶中的液面继续下降,瓶内气压下降,由于外界稳定气压的作用,通气管内的液体迅速被压回葡萄糖液瓶中。当通气管(包括针头)中没有葡萄糖溶液时,针头顶部开口处的小液膜在顶部和底部大气压的作用下刚好平衡。小液膜上部的向下压力是瓶中的气压和葡萄糖液体产生的压力。小液膜下部的向上压力是外部大气压力。当瓶子中的液位继续下降,导致瓶子中的空气压力轻微下降时,小液膜不再平衡,它移动到一个“间隙”旁边,气泡上升到瓶子中的空气中。当瓶内空气量增加时,压力会略有增加,在上下压力的作用下,排气针顶部开口处的小液膜会重新平衡。这就意味着在整个输液过程中,排气针顶部开口处的小液片上的向下压力基本上保持在大气压水平,不会因瓶内液面下降而改变。由于在图中通气管针顶端所在的水平面内的液体压力基本上保持不变,在其下方一定距离处的液滴玻璃管端口处的液体压力也基本上保持不变。这样,它在稳定下落速度方面起到了积极的作用。

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