第三章 麻醉机

第三章、麻醉机麻醉设备学大连医科大学附属第一院麻醉科麻醉机1.麻醉机：是临床麻醉的最重要设备，##其功能是向病人提供氧气，吸入麻醉药及进行呼吸管理。2.优良的麻醉机应具有下列特点：（1）有防止缺氧的安全装置及必要的报警系统；（2）有浓度精确的专用蒸发器；（3）备有适于麻醉时管理呼吸的通气机；麻醉机（4）备有生命体征监测仪；（5）符合国际标准的各连接部件和麻醉通气系统；（6）具有麻醉残气消除系统。第一节麻醉机基本结构

麻醉机的结构：麻醉机主架、通气环路、呼吸器、压缩气筒或中心供氧系统、压力表、减压器、流量计、蒸发器、二氧化碳吸收器、导向活瓣、逸气活瓣、废气清除阀、贮气囊（呼吸囊）、呼吸管（螺纹管）、Y型接管和面罩。第一节麻醉机基本结构

麻醉机的气路系统：按其内部压强的高低分成三部分：

1.高压系统（它接受贮气筒压力，并进行减压）

2.中压系统（它接受减压阀或中心供氧系统后输出到流量控制器或快速充氧阀）

3.低压系统（由流量计到共同气体口）一.高压系统它接受贮气筒压力，并进行减压。（挂轭、止回阀、压力表、减压阀）（1）挂轭：支持固定小型贮气筒，保持气体密封性及保证气体单方向进入麻醉机。（2）止回阀：只许气体进入机器，在未接贮气筒时防止气体外流，而且使气体不能进入空的贮气筒。（3）压力表：显示贮气筒内压。（4）减压阀：可将贮气筒的高压降低至0.3-0.4Mpa（兆帕），使麻醉机使用稳定的压力。二.中压系统：接受来自1级减压阀或医院中心供氧系统的0.3~0.4Mpa的压力。包括：（管道入口连接器、压力表、管道、气体压力出口、氧压中断安全装置、快速充氧阀、减压阀及流量控制阀）。三.低压系统：位于针形阀（流量控制阀）的下游。包括：（流量计、蒸发器气路控制阀、反压安全装置、低压管、共同气体出口和蒸发器等）。

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第二节供气系统一、气源：

1.存贮方式：液化气体和压缩气体。（1）液化气体

（2）压缩气体:2.供气方式:耐高压贮气筒和中心供气系统。二、1.贮气筒：亦称气瓶，是贮存压缩氧气、二氧化碳、压缩空气和麻醉气体的密闭容器。有筒体、阀门和保护帽三部分组成。氧贮气筒的最高使用压力为15.2Mpa，而实际可耐受此压力的1.6倍。贮气筒贮气筒筒身颜色国家氧气空气笑气二氧化碳中国浅蓝黑色银灰色铝白色美国绿色黄色蓝色灰色Iso

白色黑/白色蓝色灰色

为了便于识别气体种类，避免错用，把筒体油漆成不同颜色，并标记。第二节供气系统2.贮气筒筒体的顶端有气源阀门，有两种类型：（1）膜片型阀：适用于大型高压贮气筒，为全开全关阀，必须与压力调节器连接，经减压后使用。（2）直接顶压型阀：适用于小型贮气筒，可通过调节阀开关的大小控制输出气流。3.压缩气体贮气筒有发生爆炸的可能，因此必须加强管理。第二节供气系统三、中心供气系统的组成：氧源、输送管道、墙式减压表和流量计。第三节麻醉机的基本部件一、减压阀：减压阀又称压力调节器，把高压气源（中心供气或压缩气筒）内高而变化的压力降为低而稳定的压力，供麻醉机安全使用。一般麻醉机的驱动和使用压力大于0.3Mpa.第三节麻醉机的基本部件二、压力表1.压力表或称压力指示器是用以指示贮气筒气体内压的仪表。一般连接在贮气筒阀口与减压阀之间。第三节麻醉机的基本部件二、压力表有些压力调节器（减压阀）上装有两个压力表，一个是高压表，用于指示压缩气筒内气体的压强；另一个是低压表，用于测量减压后气体的压强。第三节麻醉机的基本部件2.压力表的分型：（1）波纹管压力表：为低压性质的仪表，只适用于低压系统的测量，精确度为±0.1%第三节麻醉机的基本部件（2）波顿管型压力表：测压范围广。（高压表和低压表）第三节麻醉机的基本部件三、针形阀（流量控制阀）的作用：

1.通过手动调节能精确控制气源减压后的气体流量。

2.多数针形阀还有开关功能。第三节麻醉机的基本部件四、流量计流量计也称流量指示器，可以测定及指示通过它的气体流量，是麻醉机的极为重要的部件之一，最常用的是进气口可变型流量计。（一）转子（浮子）流量计：是麻醉机最常用的流量计

1.基本结构：针形阀、带刻度玻璃管、轻金属

浮标。

2.功能：测定及指示气体流量

3.工作原理：流量与环形空隙截面

积成正比，即与浮子所在高度成

正比。

√常数Q=SRCR2gVf(rf-r)

sf·r

SR：环形空隙截面积

CR：流量系数

Vf：浮子体积

rf：浮子材料的厚度

r：气体的重度

Sf：浮子顶部截面积

*对于某一流量计，浮子是一定的，所以Vf

、rf

、

Sf都是固定的。（二）、浮杆式流量计1.基本结构：下部圆锥形金属杆，中间轻质材料浮杆，上端带刻度玻璃管。2.工作原理：气流通过针形阀时，将浮杆向上顶起，与杆顶端平齐的刻度数即为流量值。（三）、滑球式流量计1.基本结构：下细上粗，斜置带刻度玻璃管，内有两个空心金属小球。2.工作原理：气流自下而上输入，推动小球滑行上升，与两小球之间平齐的刻度数，即为气流量值。

（四）、压力代偿型流量计1.基本结构：针栓阀由进气口移到出气口，加大气体走过路程，改变入气口到进气口的距离。

2.工作原理：防止下游气流返流至流量计，保持气流量稳定不变。流量计的指示范围低至10ml/min,高至10L/min,不易精确测得，故又有宽范围流量计设计。

宽范围流量计（1）并立型流量计低流量：10~1000ml/min高流量1~15L/min

设有两个针栓阀，两个流量计，已被淘汰。（2）串联型流量计两个流量管，一个控制阀，从流量控制阀流出的气体首先经过最大流量为1L/min的低流量管，然后进入第二个高流量管，高流量管指示即为流量数。

（3）单管双刻度流量计

带刻度玻璃管，下端细，指示低流量，上端粗，指示高流量。

第三节麻醉机的基本部件四、流量计（五）##N2O-O2联动式安全装置为防止缺氧，在氧气与笑气流量计上附有安全装置：单独旋开氧气阀时，笑气流量关闭；当旋开笑气阀时，氧气流量开放，以确保所需氧浓度；当两者皆开放，关小氧气流量，笑气流量计也联动关小，保证输出氧浓度。

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当代的Ohmeda麻醉机在流量计内附有N2O-O2联动安全装置，该装置通过齿轮联动的力学原理起作用在N2O流量钮上装有一个14齿的齿轮，在O2流量钮上装有一个28齿的齿轮，两个齿轮之间用链条相连，因此两个流量钮按2：1比例联动，O2流量钮转动一圈，N2O流量钮则转动两圈。另外，由于N2O源和O2源的限压分别为26PSIG和14PSIG，这样输出的N2O-O2比例约为3：1，而且保证了O2的输出浓度不低于25%。当单独旋开O2流量计针形阀时，N2O流量计关闭；当旋开N2O流量计针形阀时，O2流量计开放，以确保所需氧浓度；当O2和N2O流量计均已开放，逐渐关小O2流量计时，N2O也联动关小，保证吸入氧浓度，防止缺氧。N2O-O2联动安全装置1Kg/cm2=14.21psig第四节麻醉蒸发器1.麻醉蒸发器：是一种能将液态的挥发性麻醉药转变成蒸汽，并按一定量输入麻醉环路的装置。2.功能：（1）有效地蒸发挥发性麻醉药。（2）精确地控制挥发性麻醉药的输出浓度。3.理想的麻醉蒸发器：操作简单、精确耐用、重量轻、耐腐蚀、绝对安全且价格便宜。第四节麻醉蒸发器一、麻醉蒸发器原理第四节麻醉蒸发器（一）基本原理在一般条件下，盛装液体麻醉药的蒸发室内含有饱和蒸气，在蒸发室的上方空间流过一定量的气体，合理控制阀门，让一小部分气流经过正路调节阀流入蒸发室，携走饱和麻醉药蒸气，这部分气体称为载气。大部分新鲜气流直接经过旁路，这些气体称为稀释气。载气流与稀释气流在输出口汇合，成为含有一定浓度麻醉蒸气的气流，流出蒸发器，稀释气流（旁路气流）与载气流之比称为分流比。

蒸发器输出浓度与气体流速、液面温度等有关，假设蒸发室内饱和麻醉蒸气分部均衡：根据道尔顿定律：分压强=容积百分比x总压强

可以推出公式：

VcxPa输出浓度%=x100%Vbx(Pb-Pa)+VcxPb

其中Vc为载气容积；Vb为稀释气流容积；Pa为麻醉药饱和蒸气压

；Pb为大气压。理想的麻醉蒸发器一台输出浓度可调控且稳定的理想的麻醉蒸发器，必需是：1.蒸发室内的饱和蒸气压Pa是恒定的（由于饱和蒸气压与温度密切相关，因此要求温度稳定，从而要考虑热力学补偿）。2.载气容积（Vc

）与稀释气流容积（Vb）的分流比是精确的。（二）影响蒸发器的因素1.温度；2.载气与药液接触面积的影响；3.大气压影响：大气压升高，输出浓度百分比下降4.间歇逆压影响；5.新鲜气流量影响；6.稀释气流与载气流分流比的影响；7.载气组成的影响；8.麻醉药量的影响；9.振荡的影响；10.蒸发器在麻醉回路中安放位置的影响。（二）影响蒸发器的因素1.温度的变化可直接影响蒸发效能。(1)蒸发器所在外界温度（室温）；(2)麻醉药在蒸发过程中消耗热能使液温下降是影响蒸发器输出浓度的主要原因。现代蒸发器除了采用大块青铜作为热源外，一般采取自动调节载气与稀释气流的配比关系的温度补偿方式。可采用双金属片或膨胀性材料，当蒸发室温度下降时，旁路的阻力增加，而蒸发室的阻力减少，使流经蒸发室的气流增加，从而保持输出浓度的恒定。一般温度在20-35℃之间可保持输出浓度恒定。（二）影响蒸发器的因素2.载气与药液接触面积的影响液体在蒸发过程中，表面积越大，单位时间内的蒸发量越多。反之，蒸发量越少。（二）影响蒸发器的因素3.大气压影响（低沸点麻醉药比高沸点麻醉药更易受大气压变化的影响）对旁路蒸发器而言：大气压蒸发器输出浓度

在1大气压下蒸发器输出浓度3Vol％在3大气压下蒸发器输出浓度降到1Vol％（二）影响蒸发器的因素大气压影响可用下式表示：Ｐｂ

Ｃ'＝Ｃ×

Ｐ'ｂＣ'表示实际容积百分比浓度Ｃ表示标准大气压下容积百分比浓度Ｐｂ表示标准大气压Ｐ'ｂ表示实际大气压

（二）影响蒸发器的因素4间歇逆压影响

蒸发器输出口下游的间歇正压可使蒸发室内受到间歇逆压（有时也叫反压或负压）。回路外蒸发器受到的间歇逆压:

①一种来自于储气囊或使用呼吸机进行辅助呼吸或控制呼吸时，在吸气期间产生的逆压，压力可超过２kPa（15.5ｍｍＨｇ）

②另一种是使用快速充氧，其压力高达12.5kPa（93.8ｍｍＨｇ）

间歇逆压可提升（泵吸效应）或减少（压力效应）蒸发器的输出浓度。（二）影响蒸发器的因素##泵吸效应：蒸发器在辅助呼吸或控制呼吸时，输出浓度高于在蒸发器输出气流自由流到外界大气时的输出浓度，这种现象称之为泵吸效应。泵吸作用机制：蒸发室输出口受一正压，阻止气流的流出，使旁路和蒸发室气体受到压缩，由于旁路空间小于蒸发室空间，使更多气体进入蒸发室，破坏了分流比，使输出浓度增大。（二）影响蒸发器的因素．克服泵吸作用方法：①增大旁路通道（缩小蒸发室内药液上方的空间）；②将螺旋缠绕长而大口径的空心管连接到蒸发室的入口处（使增加的气体所造成的压力影响在螺旋管中得以缓冲）；③在蒸发器的输出口处安装一个低压的单向阀（阻控阀）以减少逆压对蒸发器的影响；

④增加蒸发室输出口处压力（口径小）（二）影响蒸发器的因素压力效应：在麻醉回路快速充氧过程中，突然增加的压力，对蒸发器输出浓度产生影响。流量越大、蒸发器输出越低、此效应越强。这种现象称之为压力效应。压力效应作用机制：蒸发室内增加的压力会压缩载气，这样，每毫升载气含有更多的分子数。然而，麻醉药蒸汽每毫升所含有的分子数不会增加，因为它取决于容器内压强，压力升高，会有更多麻醉药蒸气由气态回到液态，结果是在蒸发室和蒸发器出口处麻醉药浓度下降。（二）影响蒸发器的因素泵吸效应与压力效应具有相反作用，泵吸效应使蒸发器输出浓度增加；压力效应使蒸发器输出浓度降低。一般，泵吸效应引起蒸发器输出变化高于压力效应引起的变化。压力效应在高气流情况下更大一些，泵吸效应在低气流情况下更大一些。（二）影响蒸发器的因素##泵吸作用使输出浓度增大，压力效应使输出浓度降低。而蒸发器出口突然增加力，合作用是输出浓度增大，这是为什么呢？答：这是因为泵吸效应引起蒸发器输出变化高于压力效应引起的变化。（二）影响蒸发器的因素5.新鲜气流量的影响①气体的流量极低《

250ml/min时：因挥发性麻醉药蒸气的比重较大，进入蒸发室的气流压力较低，不足以向上推动麻醉药蒸汽，使输出浓度低于调节盘的刻度值。②气体的流量极高时：其流量越大，麻醉药蒸发越快，温度下降也越快，输出浓度先高后低。使输出浓度低于调节盘的刻度值。（二）影响蒸发器的因素

解决新鲜气流对输出量影响方法：（1）改善蒸发效能：即使在高流速下，离开蒸发室的蒸汽也是充分饱和的；（2）使蒸发室工作在相对高压状态，方法是减少蒸汽口径，以增加蒸汽的流阻；（3）确保旁路道与载气道压力/流量特性尽可能一致，即分流比精确。（二）影响蒸发器的因素6.稀释气流与载气流分流比的影响7.载气组成的影响

①如载气中含有N2O，会导致蒸发器输出浓度暂时下降，因为N2O会溶解在液态麻醉剂中，这样，使离开蒸发室的气体量有所减少，输出浓度下降。以后N2O的溶解趋于饱和，输出浓度得以回升。

②反之，停用N2O改为纯O2时，蒸发器输出浓度会一过性升高。（二）影响蒸发器的因素（三）制造蒸发器的材料：##⑴用来制造蒸发器的材料必须具备比热高热传导系数高之特点。⑵铂和银具有更好的比热和热传导系数，但因价格高昂，故不使用。##⑶现专用的麻醉蒸发器的制造仍以铜为主。

常用的几种蒸发器

OhmedaTec4蒸发器（拂过型自动温度补偿型，旁路可变）

当蒸发室内温度下降时，双金属阀门开大，通过蒸发室的气流增多，从而保持蒸发器的输出浓度的稳定。2.

Vapor19.1蒸发器

（拂过型自动温度补偿型，旁路可变）蒸发器采用温度敏感的锥形轴柱，调节气流的分配比例。

3.

Aladin蒸发器

Aladin蒸发器属于可变旁路、电子控制型蒸发器。蒸发器主要由固定于麻醉机上的控制部分(包括浓度控制转盘)和可变换的手提式Aladin蒸发室组成。Aladin蒸发室有不同的颜色及电磁条码，使麻醉机能自动识别常用的五种吸入麻醉剂。在旁路部分有一个限制器将新鲜气流分为两部分，在蒸发室入口处有一个止回阀，可以防止蒸发室中麻醉气体回流。在旁路部分和蒸发室出口部分各有一个流量传感器。在蒸发室内还有一个压力传感器和一个温度传感器。所有传感器监测到的信息均汇总到中央处理器(CPU)，根据这些信息，中央处理器控制位于蒸发室出口处的流量控制阀，调节蒸发室气体的流量，达到浓度控制转盘所设定的浓度。二、蒸发器的结构方式（一）蒸气流量的调节方式１．旁路可变型（控制转盘调节型）２．实测流量型（已不再流行）（二）蒸发方式１．定义：是指气体流过蒸发室时所采用的通路形式。２．分类（１）拂过型拂过型麻醉蒸发器内，载气流拂过液体表面。二、蒸发器的结构方式拂过型麻醉蒸发器效率取决于哪些？①气相与液相接触面积；（正比）②载气流的速度；③载气流距液面的距离。（反比）二、蒸发器的结构方式（２）气泡穿过型是让气体通过液体产生气泡。气泡穿过型蒸发器取决于哪些因素？①气泡体积；（气泡越小，总的气泡面积相对越大，接触面积越大）②药液容积；③载气流速（３）注射型（Siemens蒸发器采用此注射方式控制蒸发器浓度，蒸发率高，容易电控）二、蒸发器的结构方式（三）温度补偿方式１．供热式（１）直接加热；（可能分解破坏麻醉药产生危害，Tec６蒸发器采用直接加热）（２）间接供热：在蒸发室的周围设置吸附剂（活性炭），利用其高吸热和释热性能，提供热源。２．流量调节式：当温度下降时，通过减少旁路稀释气流，增加进入蒸发室的载气流大小达到温度补偿目的（Vapor19.1蒸发器）。二、蒸发器的结构方式（四）蒸发器在回路中的安放位置

１.回路内蒸发器（VIC）蒸发器安置在麻醉回路系统内。蒸发的浓度与病人通气量和蒸发器开关开启时间呈正比，只能间断开放，浓度不易准确地加以控制。此外，蒸发器受泵吸作用十分明显。在施行控制呼吸吸入麻醉蒸气时，蒸发器的调节纽必须十分关心，禁忌长时间开启，否则易导致麻醉过深意外，这种位置已很少使用。二、蒸发器的结构方式（四）蒸发器在回路中的安放位置２.回路外蒸发器（VOC）蒸发器安置在麻醉回路系统外。经流量表后的新鲜气流（O2和N20）先通入蒸发器，麻醉蒸气与主气流混合后经共同输出口送入麻醉呼吸环路。该位置所输出的麻醉蒸气浓度较为恒定，不受通气量的影响，能够正确调节浓度，现代麻醉机大多已采用本型装置。第五节麻醉通气系统麻醉通气系统或称病人系统，习称回路，对气流非环行者可称为回路，对气流环行者可称为环路。统称为气路。各类通气系统一．开放系统：（由无重复吸入活瓣及储气囊组装起来的呼吸气路，无重复吸入活瓣由吸入和呼出两个活瓣构成）（回路）二．麦氏(Mapleson)通气系统：（无ＣＯ２吸收装置）（回路）

三．半紧闭ＣＯ２吸收环路

：（有ＣＯ２吸收器）

第五节麻醉通气系统四．紧闭式ＣＯ２吸收环路：（有ＣＯ２吸收器，应用最广，是半紧闭式通气系统新鲜气流输入减少到不能使排气活瓣打开时，就变成了紧闭式ＣＯ２吸收环路）优点：改进湿化，无污染，节省新鲜气体和全麻药，减少热量损失。循环回路系统第五节麻醉通气系统（一）二氧化碳（CO2）吸收器：吸收器结构

循环吸收式CO2吸收器是闭式麻醉机必备装置，需由导向活瓣控制气流方向，气流自上向下或自下而上通过。容积大小相当于成人潮气量或约2L大容积吸收器，采用无色透明材料制成，可分为上下两罐串联使用，当上罐碱石灰指示剂变色后，可上下罐交替后使用，以提高碱石灰的利用率。##CO2吸收剂有两种：即碱石灰和钡石灰，常用碱石灰。第五节麻醉通气系统碱石灰的成分：由5%NaOH或KOH和95%Ca(OH)2组成，制剂中含水15%-19%，另有0.2%二氧化硅起融合作用。颗粒过大接触面积小影响吸收效果；颗粒过小影响通气，增加呼吸阻力。碱石灰中NaOH

或KOH水溶性极强，与呼出气的水分接触湿化后，较Ca(OH)2更容易结合CO2，因此，碱石灰颗粒表面NaOH首先与CO2反应，而形成碳酸盐化合物和水及热。新鲜碱石灰0.6秒就将5%CO2减至0.5%。碱石灰中加有指示剂，可判断其吸收CO2的效能。碱石灰是强碱。吸收CO2后，pH下降至12以下，指示剂就会变色。一般在碱石灰3/4变色时即作更换。

碱石灰吸收二氧化碳颜色变化规律指示剂 碱石灰颜色新鲜时耗竭时 甲基橙（methylorange）桔红 黄酚酞(phenolphthalein)无色粉红乙基紫(ethylviolet) 无色 紫陶土黄(claytonyellow)粉红 黄

碱石灰吸收CO2时化学反应方程式

(1)CO2+H2O→H2CO3

(2)2H2CO3+2NaOH→NaCO3+2H2O+热（反应迅速）

(3)NaCO3+CaOH→2NaOH＋CaCO3↓（反应缓慢）

反应(1)、(2)十分迅速（0.032s），而反应(3)较缓慢（约60min）。

1kg碱石灰的吸收时间约为8小时左右。第五节麻醉通气系统使用碱石灰注意事项①碱石灰与常用麻醉药接触并不产生毒性物质，但与一个老药——三氯乙烯接触会产生很强的二氯乙烯和光气。此外，碱石灰能一定程度地分解七氟醚，分解速率与温度有关，虽然无明显的毒性作用，仍应引起注意。②国产碱石灰在装罐前必须认真筛去粉末，以免吸入肺内诱发肺水肿或支气管痉挛。③CO2吸收罐必须装满碱石灰，以减小器械死腔量。④及时更换:过热，过冷，颜色改变。第五节麻醉通气系统（二）呼吸活瓣和排气阀吸气活瓣和呼气活瓣是仅借助自身的重力（或弹力）控制呼吸气流方向的单向阀，是保证呼吸正常功能的关键部件之一。吸气活瓣:吸气时开启，呼气时关闭者，称吸气活瓣。呼气活瓣：呼气时开启，吸气时关闭者，称呼气活瓣。第五节麻醉通气系统（二）呼