Функция респираторов (аппаратов ИВЛ) — создание градиента давления между проксимальными дыхательными путями и альвеолами. Анестезиологические респираторы являются структурным компонентом наркозного аппарата. Старые респираторы работали как генераторы отрицательного давления вокруг грудной клетки (например, "железные легкие"), в противоположность им современные модели создают положительное давление в верхних дыхательных путях. Дыхательный цикл респиратора состоит из четырех фаз: вдох, период между вдохом и выдохом, выдох, период между выдохом и вдохом. Респираторы классифицируют в зависимости от различных характеристик фаз дыхательного цикла.
Во время вдоха респираторы генерируют дыхательный объем, подавая поток газа по градиенту давления. На всем протяжении дыхательного цикла вне зависимости от механических свойств легких сохраняется либо постоянное давление (генераторы постоянного давления),
либо постоянная скорость потока (генераторы постоянного потока)
. Генераторы переменного давления и потока
характеризуются непостоянным давлением и потоком на протяжении одного цикла, но характер их изменений стереотипно повторяется в каждом цикле. Например, респиратор, который генерирует синусоидальный поток, должен быть отнесен к генераторам переменного давления и потока. Повышение сопротивления дыхательных путей или снижение растяжимости легких будет сопровождаться увеличением пикового давления вдоха, но скорость потока, генерируемая этим типом респиратора, меняться не будет.
Фаза вдоха завершается по достижении установленного времени, давления вдоха или дыхательного объема, поэтому респираторы также классифицируют по способу переключения с фазы вдоха на фазу выдоха. В респираторах с переключением по времени
дыхательный объем и пиковое давление вдоха варьируются в зависимости от растяжимости легких. Дыхательный объем зависит от заданных установок продолжительности вдоха и скорости инспираторного потока (например, респиратор Айршельда). В респираторах с переключением по давлению
фаза вдоха заканчивается при достижении заданного давления в дыхательных путях. Если утечки в дыхательном контуре существенно снижают пиковое давление, то респиратор этого типа может неопределенно долго оставаться в фазе вдоха. Однако небольшие утечки не вызывают значительного снижения дыхательного объема, так как переключения на выдох не произойдет до достижения заданной величины давления. Поскольку в респираторах с переключением по давлению используется эффект Вентури (т. е. подсасывается воздух), то увеличение потока достигается ценой снижения фракционной концентрации кислорода во вдыхаемой смеси (например, так происходит в компактных моделях респиратора Bird для лечения перемежающимся положительным давлением в дыхательных путях). В респираторах с переключением по объему
продолжительность фазы вдоха и давление в дыхательных путях колеблются в зависимости от достижения заданного объема (параллельно с этим обычно существует ограничение по давлению). Многие анестезиологические респираторы — это респираторы с ограничением по объему,
но с переключением по времени (например, респиратор Drager AV-E).
В фазе выдоха при использовании большинства респираторов давление в дыхательных путях снижается до уровня атмосферного. Поэтому поток из легких носит пассивный характер и зависит главным образом от сопротивления дыхательных путей и растяжимости легких. Положительное давление в конце выдоха можно обеспечить, создав препятствие выдоху. Некоторые респираторы старых моделей генерируют отрицательное давление выдоха. В настоящее время отрицательное давление на выдохе практически не используют в связи с риском преждевременного экспираторного закрытия дыхательных путей.
Следующая фаза вдоха обычно начинается после определенного заданного временного интервала (принудительная ИВЛ),
но в некоторых аппаратах эта фаза инициируется отрицательным давлением, создаваемым самостоятельным вдохом больного (вспомогательная ИВЛ). Перемежающаяся принудительная ИВЛ
дает возможность больному самостоятельно дышать в промежутках между принудительными вдохами. В отличие от вспомогательной или принудительной ИВЛ, при перемежающейся принудительной ИВЛ во время самостоятельного вдоха в дыхательные пути не всегда поступает объем, соответствующий заданному дыхательному объему. При синхронизированной перемежающейся принудительной ИВЛ
попытка самостоятельного вдоха запускает принудительный вдох, что предотвращает "борьбу" больного с респиратором.
Между устройством анестезиологических респираторов многих типов существует сходство. Дыхательный объем подается воздуходувным комплексом, состоящим из резиновых мехов и прозрачного пластмассового колпака. Предпочтительнее использовать поднимающиеся (стоячие) мехи,