麻醉機(jī)設(shè)計(jì)的原理及進(jìn)展

麻醉機(jī)是現(xiàn)代醫(yī)院進(jìn)行手術(shù)全身麻醉的重要工具。其主要功能是為患者進(jìn)行吸入麻醉、代替呼吸、供氧等。因此麻醉機(jī)設(shè)計(jì)由氣體供應(yīng)裝置包括: 氧氣(O2) 、空氣(Ai r) 、氧化亞氮(笑氣/ N2O) 、安全裝置、報(bào)警系統(tǒng)、監(jiān)測(cè)系統(tǒng); 代替呼吸管理的麻醉呼吸機(jī)以及其它操作部件,殘氣清除系統(tǒng)。

麻醉機(jī)基本分類(lèi)有: 按功能分: 全能型、普及型和輕便型;按流量大小分: 高流量麻醉機(jī), 低流量麻醉機(jī); 按患者年齡分:成人用、小兒用和成人小兒兼用。

目前國(guó)內(nèi)外麻醉機(jī)發(fā)展迅猛, 逐步向智能型, 多功能型發(fā)展,直至當(dāng)今麻醉領(lǐng)域的新潮流- 麻醉工作站。

現(xiàn)代麻醉機(jī)的按結(jié)構(gòu)原理可分為: 氣體供應(yīng)輸送系統(tǒng)、麻醉氣體揮發(fā)罐、呼吸回路、麻醉呼吸機(jī)、安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及殘氣清除系統(tǒng)。

1 氣體供應(yīng)輸送系統(tǒng)

氣體供應(yīng)系統(tǒng)包括:壓縮氣筒(或中心氣源) 、單向閥、溢流閥、過(guò)濾器、壓力表、氣體壓力調(diào)壓器、流量計(jì)和N2O - O2 比例互鎖控制裝置、笑- 氧截止閥等。

麻醉機(jī)的供氣氣源種類(lèi)有: 氧氣(O2) 、空氣(Ai r) 、氧化亞氮(笑氣/ N2O) 等,供氣壓力為0. 3～0. 4MPa 。高壓氣體需經(jīng)過(guò)過(guò)濾器過(guò)濾、單向閥限制流向、減壓閥減壓, 將高壓而易變、可能存在顆粒的氣體變成壓力低而穩(wěn)定的純凈氣源供給麻醉機(jī)使用。該系統(tǒng)的操作應(yīng)嚴(yán)禁任何油脂、易燃物質(zhì)與可能避免的接觸, 更應(yīng)注意避免各種氣體連接錯(cuò)誤。因此在設(shè)計(jì)上不同的氣體必須用不同顏色的管道來(lái)區(qū)分; 不同氣體的連接頭采用不可互換的設(shè)計(jì)。新近的麻醉機(jī)在原來(lái)O2、N2O 的基礎(chǔ)上提供空氣(Ai r) 氣源, 更減少全身麻醉時(shí)的并發(fā)癥, 提高安全性、可靠性。

麻醉機(jī)必須配備各種氣源的流量計(jì),流量計(jì)單位為L(zhǎng) / min和mL / min (或低于2L / min 流量管) 兩種讀數(shù)流量管,以便于低流量麻醉實(shí)施。同時(shí)必須配備N(xiāo)2O - O2比例互鎖控制裝置,保證輸出的麻醉氣體氧濃度水平不低于25 %;當(dāng)氧氣供應(yīng)不足或中斷時(shí),笑氣供應(yīng)自動(dòng)切斷。常見(jiàn)的N2O - O2 比例互鎖控制裝置、笑- 氧截止閥為機(jī)械裝置,慎防失靈,在日常的使用過(guò)程中,必須注意O2、N2O 比例,檢查流量計(jì)是否漏氣,依靠麻醉機(jī)或其它監(jiān)護(hù)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)呼吸回路中的O2、N2O 濃度,更可準(zhǔn)確地測(cè)量當(dāng)前麻醉機(jī)運(yùn)行的情況�，F(xiàn)代的麻醉機(jī)很多具有55L / min氧氣旁路, 通過(guò)應(yīng)急接口可迅速直接進(jìn)入呼吸回路, 極大方便臨床麻醉師的供氧操作。

2 麻醉氣體揮發(fā)罐

揮發(fā)罐是麻醉機(jī)的重要組成部分, 它的質(zhì)量不但標(biāo)志著麻醉機(jī)的制造水平, 也關(guān)系到吸入麻醉的效果與成敗, 直接涉及到患者的安危。

揮發(fā)罐的基本原理是利用周?chē)�環(huán)境的溫度和熱源的變化,把麻醉藥物變成蒸發(fā)氣體, 通過(guò)一定量的載氣, 其中一部分氣體攜走飽和的麻醉氣體, 成為有一定濃度的麻醉蒸氣的氣流,直接進(jìn)入麻醉回路。

揮發(fā)罐按麻醉藥物分類(lèi)分:乙醚、氟烷、安氟醚、異氟醚。新的麻藥有七氟醚、氟環(huán)丙烷等;按蒸發(fā)原理分:鼓泡型、加熱型、滴入型、自然蒸發(fā)型。

影響揮發(fā)罐輸出濃度的重要因素是: 溫度、壓力、流量、載氣與麻醉藥接觸面積, 麻醉藥容積的大小和揮發(fā)罐在麻醉回路中的安放位置。
麻醉機(jī)大多配套自然蒸發(fā)型的揮發(fā)罐, 同時(shí)采用呼吸機(jī)環(huán)路之外的揮發(fā)罐(環(huán)路外揮發(fā)罐) ,由單獨(dú)的氧氣流與之相連接的揮發(fā)罐, 再與主氣流混合供吸入。因此揮發(fā)罐的輸出濃度比較恒定, 主要受周?chē)�環(huán)境溫度及新鮮氣流大小的影響。為了避免外界溫差對(duì)揮發(fā)罐輸出濃度的影響, 現(xiàn)代的揮發(fā)罐采用溫度、壓力、流量補(bǔ)償裝置的原理確保輸出濃度的準(zhǔn)確度。其主要原理如圖1。

3 呼吸回路
　　
呼吸回路是麻醉機(jī)與患者相連接的聯(lián)合氣路裝置, 為患者輸送麻醉混合氣體, 輸回患者呼出氣體, 從而實(shí)現(xiàn)正常的氧氣與二氧化碳?xì)怏w的交換。主要由呼吸管道、CO2吸收罐、吸呼活瓣、儲(chǔ)氣囊、面罩、機(jī)控- 手控閥、排氣閥、限壓閥、開(kāi)發(fā)/半開(kāi)放閥等。由活瓣與管道形成氣體的定向循環(huán),利用CO2吸收罐中的鈉石灰吸收CO2和水份,以供給患者新鮮氣體。機(jī)控- 手控閥方便使用者進(jìn)行手動(dòng)控制或通過(guò)麻醉呼吸機(jī)進(jìn)行機(jī)控的選擇; 半開(kāi)放閥、限壓閥等可使呼吸回路靈活控制, 壓力限制, 有利于進(jìn)行自主呼吸。

現(xiàn)代的呼吸回路是集成化,各個(gè)部件布局合理、緊湊、小型化、容量小、泄漏小、順應(yīng)性低�；芈吩O(shè)計(jì)有各種監(jiān)測(cè)探頭的接口、設(shè)有壓力限制閥、新鮮氣體隔離閥等方便臨床麻醉師使用。各集成化的呼吸回路及部件可方便拆卸,對(duì)部件的清洗、消毒展現(xiàn)出全新的設(shè)計(jì)風(fēng)范。

4 麻醉呼吸機(jī)

麻醉呼吸機(jī)已經(jīng)成為麻醉機(jī)必備的組成部分。由于吸入麻醉中實(shí)現(xiàn)機(jī)械通氣,近年來(lái)發(fā)展迅猛,并且功能齊全,小型化。
麻醉呼吸機(jī)的驅(qū)動(dòng)有氣動(dòng)、氣動(dòng)電控和電動(dòng)。氣動(dòng)型的呼吸器屬較老式的產(chǎn)品,單純以壓縮氧為動(dòng)力源,耗氧量大,屬淘汰的　呼吸器; 較新型的麻醉機(jī)配套麻醉呼吸機(jī)大多是氧氣驅(qū)動(dòng), 電控式的; 新近的麻醉呼吸機(jī)屬內(nèi)置電動(dòng)電控呼吸機(jī)無(wú)需驅(qū)動(dòng)器,能在斷氣的情況下,由大氣補(bǔ)充進(jìn)行通氣,保證患者的安全; 較典型的麻醉呼吸機(jī)為氣動(dòng)電控式呼吸機(jī), 透明密封罩內(nèi)的折疊囊內(nèi),外分別為兩套氣路回路,驅(qū)動(dòng)氣壓縮折疊囊、驅(qū)使囊內(nèi)麻醉氣體輸入患者, 形成驅(qū)動(dòng)氣源、麻醉氣流兩環(huán)路系統(tǒng)。

麻醉呼吸機(jī)的工作分四個(gè)時(shí)相: 向肺內(nèi)充氣, 吸氣向呼氣轉(zhuǎn)換; 使肺排氣,呼氣向吸氣轉(zhuǎn)換。常用的麻醉機(jī)用氣動(dòng)電控,供氣裝置采用折疊囊, 由壓縮氣體驅(qū)動(dòng)或氣體流經(jīng)流量調(diào)節(jié)閥或吸入閥進(jìn)入環(huán)流回路。電子控制或微機(jī)處理器根據(jù)呼吸模式及所設(shè)定參數(shù)進(jìn)行計(jì)算,從而控制相應(yīng)的電磁閥門(mén)開(kāi)、關(guān),送出所需氣體量。

現(xiàn)代的麻醉呼吸機(jī)已經(jīng)發(fā)展成為多功能的呼吸機(jī), 為患者提供近乎完整的多種呼吸模式,包括自主呼吸(SPON T) 、手動(dòng)通氣(MANUAL ) 、定容通氣(VC) 、定壓通氣( PCV) 同步間歇指令通氣(S IMV) 、壓力支持通氣( PSV) 甚至有些機(jī)型還具有壓力調(diào)節(jié)容量控制通氣( PRVC) 等模式。呼吸參數(shù)的設(shè)置范圍也很廣,如潮氣量20～1500ml 、呼吸頻率6～99bpm、呼吸比1 :3～4 :1、壓力支持2～60cmH2O. . . . . . 等。

5 安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

現(xiàn)代麻醉機(jī)都有安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括: 供氧不足報(bào)警、供氧不足/ 中斷笑氣截止裝置,容量和濃度監(jiān)測(cè)部分和故障報(bào)警。監(jiān)測(cè)部分主要有:吸入氧濃度、呼出潮氣量、氣道壓力、分鐘通氣量、呼氣末CO2濃度、麻醉氣體濃度。用微電腦處理和顯示各項(xiàng)數(shù)據(jù),并附有報(bào)警裝置系統(tǒng),特別是呼吸、循環(huán)、神經(jīng)、肌肉監(jiān)測(cè)功能都可實(shí)現(xiàn), 極大提高了臨床使用麻醉質(zhì)量和患者的安全性,提高手術(shù)的成功率。

6 殘氣清除系統(tǒng)

殘氣清除系統(tǒng)是收集麻醉機(jī)內(nèi)多余的殘氣和患者呼出的廢氣, 并通過(guò)管道將其排出手術(shù)室, 以免造成手術(shù)室內(nèi)的空氣污染。主要包括廢氣收集和排放裝置由:調(diào)節(jié)閥、排放閥、真空發(fā)生器、管道及連接件等組成。 　

7 結(jié)論

現(xiàn)代麻醉機(jī)正朝著智能化、集成化系統(tǒng)發(fā)展, 各部件組合協(xié)調(diào)、靈活、可靠,結(jié)構(gòu)緊湊、合理,使用界面清晰友好,操作方便快捷。電控氣體輸送系統(tǒng),內(nèi)置式電控麻醉呼吸機(jī),集成化呼吸回路,一體化的氣體監(jiān)護(hù)系統(tǒng),高、低微流量的麻醉方式是現(xiàn)代麻醉機(jī)的最佳結(jié)合。