麻醉機設(shè)計的原理及進展

麻醉機是現(xiàn)代醫(yī)院進行手術(shù)全身麻醉的重要工具。其主要功能是為患者進行吸入麻醉、代替呼吸、供氧等。因此麻醉機設(shè)計由氣體供應(yīng)裝置包括: 氧氣(O2) 、空氣(Ai r) 、氧化亞氮(笑氣/ N2O) 、安全裝置、報警系統(tǒng)、監(jiān)測系統(tǒng); 代替呼吸管理的麻醉呼吸機以及其它操作部件,殘氣清除系統(tǒng)。 
　　麻醉機基本分類有: 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, 低流量麻醉機; 按患者年齡分:成人用、小兒用和成人小兒兼用。 
　　目前國內(nèi)外麻醉機發(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、安全監(jiān)測系統(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、過濾器、壓力表、氣體壓力調(diào)壓器、流量計和N2O - O2 比例互鎖控制裝置、笑- 氧截止閥等。 
　　 麻醉機的供氣氣源種類有: 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)過過濾器過濾、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誤。因此在設(shè)計上不同的氣體必須用不同顏色的管道來區(qū)分; 不同氣體的連接頭采用不可互換的設(shè)計。新近的麻醉機在原來O2、N2O 的基礎(chǔ)上提供空氣(Ai r) 氣源, 更減少全身麻醉時的并發(fā)癥, 提高安全性、可靠性。 
　　 麻醉機必須配備各種氣源的流量計,流量計單位為L / 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施。同時必須配備N2O - 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,笑氣供應(yīng)自動切斷。常見的N2O - O2 比例互鎖控制裝置、笑- 氧截止閥為機械裝置,慎防失靈,在日常的使用過程中,必須注意O2、N2O 比例,檢查流量計是否漏氣,依靠麻醉機或其它監(jiān)護系統(tǒng)監(jiān)測呼吸回路中的O2、N2O 濃度,更可準(zhǔn)確地測量當(dāng)前麻醉機運行的情況�，F(xiàn)代的麻醉機很多具有55L / min氧氣旁路, 通過應(yīng)急接口可迅速直接進入呼吸回路, 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)罐是麻醉機的重要組成部分, 它的質(zhì)量不但標(biāo)志著麻醉機的制造水平, 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圍環(huán)境的溫度和熱源的變化,把***物變成蒸發(fā)氣體, 通過一定量的載氣, 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,直接進入麻醉回路。 
　　 揮發(fā)罐按***物分類分:**、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***接觸面積, ***容積的大小和揮發(fā)罐在麻醉回路中的安放位置。 
麻醉機大多配套自然蒸發(fā)型的揮發(fā)罐, 同時采用呼吸機環(huán)路之外的揮發(fā)罐(環(huán)路外揮發(fā)罐) ,由單獨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, 主要受周圍環(huán)境溫度及新鮮氣流大小的影響。為了避免外界溫差對揮發(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。 

　　混合氣體經(jīng)進氣口(1) 到達蒸發(fā)器內(nèi)。一路經(jīng)旁通路(3) 達到氣體出口(2) , 另一路經(jīng)內(nèi)部氣道到達零點鎖點(6) , 如果蒸發(fā)罐已打開(零點按鈕已按下) 、氣體將通過零鎖點(6) 到達壓力補償裝置(11) , 這個裝置能自動實現(xiàn)在主氣道壓力變化時,使麻藥蒸發(fā)氣相應(yīng)變化, 而不會使輸出口(2) 處麻藥濃度產(chǎn)生波動, 經(jīng)壓力補償裝置(11) 后氣體將到達蒸氣室、在蒸氣室內(nèi)氣體將主要與被細芯束吸收并蒸發(fā)的蒸氣混合, 經(jīng)氣道到達蒸發(fā)罐控制孔(4) 、這個孔(4) 將受控制旋鈕(13) 的控制,它將決定由這個孔輸出的麻藥蒸氣的量, 由于溫度補償裝置(9) 帶動其軸上下運動和壓力補償(11) 能消除壓力波動和氣體匯流,經(jīng)過旁通口(3) 的氣體和經(jīng)過蒸發(fā)罐孔(4) 的氣體量存在著一定的比例, ,這就決定輸出口(2) 處的麻藥濃度、并且通過(13) 來改變這T 比例也就改變了麻藥濃度。 
　　 
　　高檔麻醉機都可配備有多個麻醉揮發(fā)罐接口, 可連接數(shù)個揮發(fā)罐。 

3 呼吸回路 
　　 
　　呼吸回路是麻醉機與患者相連接的聯(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, 從而實現(xiàn)正常的氧氣與二氧化碳氣體的交換。主要由呼吸管道、CO2吸收罐、吸呼活瓣、儲氣囊、面罩、機控- 手控閥、排氣閥、限壓閥、開發(fā)/半開放閥等。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。機控- 手控閥方便使用者進行手動控制或通過麻醉呼吸機進行機控的選擇; 半開放閥、限壓閥等可使呼吸回路靈活控制, 壓力限制, 有利于進行自主呼吸。 
現(xiàn)代的呼吸回路是集成化,各個部件布局合理、緊湊、小型化、容量小、泄漏小、順應(yīng)性低。回路設(shè)計有各種監(jiān)測探頭的接口、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,對部件的清洗、消毒展現(xiàn)出全新的設(shè)計風(fēng)范。 
4 麻醉呼吸機 
　　麻醉呼吸機已經(jīng)成為麻醉機必備的組成部分。由于吸入麻醉中實現(xiàn)機械通氣,近年來發(fā)展迅猛,并且功能齊全,小型化。 
　　 麻醉呼吸機的驅(qū)動有氣動、氣動電控和電動。氣動型的呼吸器屬較老式的產(chǎn)品,單純以壓縮氧為動力源,耗氧量大,屬淘汰的　呼吸器; 較新型的麻醉機配套麻醉呼吸機大多是氧氣驅(qū)動, 電控式的; 新近的麻醉呼吸機屬內(nèi)置電動電控呼吸機無需驅(qū)動器,能在斷氣的情況下,由大氣補充進行通氣,保證患者的安全; 較典型的麻醉呼吸機為氣動電控式呼吸機, 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)動氣源、麻醉氣流兩環(huán)路系統(tǒng)。 
　　 麻醉呼吸機的工作分四個時相: 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。常用的麻醉機用氣動電控,供氣裝置采用折疊囊, 由壓縮氣體驅(qū)動或氣體流經(jīng)流量調(diào)節(jié)閥或吸入閥進入環(huán)流回路。電子控制或微機處理器根據(jù)呼吸模式及所設(shè)定參數(shù)進行計算,從而控制相應(yīng)的電磁閥門開、關(guān),送出所需氣體量。 
　　 現(xiàn)代的麻醉呼吸機已經(jīng)發(fā)展成為多功能的呼吸機, 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)測系統(tǒng) 
　　 現(xiàn)代麻醉機都有安全監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括: 供氧不足報警、供氧不足/ 中斷笑氣截止裝置,容量和濃度監(jiān)測部分和故障報警。監(jiān)測部分主要有: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數(shù)據(jù),并附有報警裝置系統(tǒng),特別是呼吸、循環(huán)、神經(jīng)、肌肉監(jiān)測功能都可實現(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)是收集麻醉機內(nèi)多余的殘氣和患者呼出的廢氣, 并通過管道將其排出手術(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,集成化呼吸回路,一體化的氣體監(jiān)護系統(tǒng),高、低微流量的麻醉方式是現(xiàn)代麻醉機的最佳結(jié)合。