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？

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。（参考图1）

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）

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）

（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<P0时，药液便逐渐向容器内回流。理论上，回流的速度应与输液管内药液下流的速度相当。

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。