麻醉机结构和工作原理

        一、麻醉机的结构与各部件作用

        （一）结构 麻醉机结构如图3-1~图 3-3所示。

 

        （二）各部件作用
        麻醉机南麻醉主机（供气源）、吸收回路（钠石灰）、风箱麻药蒸发器、麻醉呼吸机、气源流量计等组成。

        1. 气源高压气瓶需用压力调节器减压，方可进入麻醉机。空气压缩机．中央供气系统，输人麻醉机的气体需减至0. 4-0. 6MPa，以保证管路内的压力在0.4MPa±0.1MPa之 间。氧气、氧化亚氨的压力要求相同。

        2．高压输气管耐受0.8MPa的高压，淡酞蓝色为氧气输出管，银灰色为氧化亚氮输出管。

        3．单向阀位于气路箱内，作用是防止气体回流。

        4．氧化亚氮截断闽氧化亚氮经过的气动阀由氧气压力控制，当氧气压力达到0 03MPa以 上时方可开通，使氧化亚氮进人流量计。氧气供应不足时，氧化亚氮截断阀关闭，使氧化亚 氮不能进入麻醉机气路。

        5．气源压力表压力表位于气路上方，它反映麻醉机输入气源压力，需使所调气源的压力保持在0. 4MPa±0 1MPa之间为佳。气源压力表，它指示麻醉机输入气源压力。

        6.氧气、氧化亚氨压力表氧气氧化亚氮压力表均位于中部平台下方，反映麻醉机使 用中所用气源的压力（氧化亚氮只有在氧气压力>0. 3MPa以上时才能显示真实压力），需使所调气源的压力保持在0 3-0. 4MPa。
       7.流量控制开关氧气、氧化亚氮均有各自对应的调节旋钮，逆时针方向转动可增加流量，顺时针方向转动可降低流量。氧气、氧化亚氮控制开关为一联动装置，当氧化亚氮增 加时，氧气按照一定比例增加，氧化亚氮、氧气比例保持在3：2-2：1之间，如减少氧气流 量则氧化亚氮流量也按比例减少。单独减少氧化亚氮或增加氧气时，开关均可独立操作。 
        此联动装置可在开启氧化亚氮或关闭氧气时防止混合气中氧气浓度过低。
      8.流量计氧气、氧化亚氮流量计分别由粗管、细管组成，量程为0.1~1L/min。流量计是测定流动气体流量的工具，可精确控制气源减压后的气体流量，是麻醉机的重要部件之一。流量计氧气、氧化亚氮联动功能是确保氧气输出大于25%，图3-4为联动安全装置。 串联型流量计：双管(0-1L/min，1-10L/min)。一般流量范围：氧气，0-10L/min;氧 化亚氮，0-10L/min;空气，0-10Limin。串联流量计如图3-5所示。

        9.速供氧开关位于麻醉机前面，所供气体不经过流量计和蒸发器，直接送到共同气 体出口。按下开关送气，松开后自动关闭。快速供氧阀，供氧速度为35-75L/min。

        10.蒸发器

        (l)麻醉蒸发器是一种能将液态的挥发陛吸八麻醉药转变成蒸汽并按一定量输人麻醉回 路的装置。是麻醉机的重要组成部分，它的质量不但标志着麻醉机的水平，也关系到吸人麻醉 的成败，直接涉及患者的安危。

        (2)其功能为稳定地蒸发挥发性吸人麻醉药，精确地控制挥发性吸人麻醉药的输出 浓度。

        (3)蒸发器种类

        1)鼓泡型蒸发罐：利用气体通过蒸发罐里的麻醉药液鼓出气泡，并通过气泡呈的热量使气泡表面的麻醉药成为蒸汽，由于该蒸发罐的蒸发量完全取决于气体的流量和温度，而无法控制其蒸发量和混合气体中麻醉药的浓度，所以不太适用，并且其蒸发效率比较低。在以 前人们通过提高温度和增加气泡的个数来改善其蒸发效率，由于无法控制浓度，该蒸发罐日 趋淘汰。

        2)加热型蒸发罐：按其热源分为电加热型和化学加热型两种。电加热型蒸发罐中安置 电加热器，通过调节电加热器来控制蒸发。利用热水将化学结晶体加热后，依靠结晶体贮 热，在麻醉过程中结晶体放热使麻醉药蒸发。由于这两种蒸发罐的蒸发量都不能随麻醉气流变化，所以其浓度无法控制，使用范围不广。

        3)滴入型蒸发罐：是在气体人口处安置一个贮存溶液腔，其底部与气道相连，麻醉药滴人气道后蒸发随气体带给患者吸入。后来发展的滴人型蒸发罐是在主气道中加人填充料，如毛线织物或钢丝网，并在此段安置一个贮存麻醉药溶液腔．其下部一小通管与主气路相 连，当气体由主气路流过时，能在填充物上将药液蒸发带走．并且可以通过调节小通路口径的大小来调节药量，但其麻醉药浓度还是不能预知。

        4)自然蒸发型蒸发罐：也称间接加热型蒸发罐，是现在使用比较多的类型。它是利用 铜具有高比热和良好蓄热、散热的材料制作蒸发罐底座或壳体，依靠它来吸收周围环境的热 量，并利用这些热量蒸发里面的麻醉药，通过一些辅助装置来实现。不受外界影响，包括温 度、压力和气源供给快的影响，并能准确地控制麻醉药浓度，并随意调节浓度的高低。

        5)改良型蒸发罐：其罐体采用了优质青铜，在底部是一个能同时产生多个气泡的底盘，具有补偿装置的精密蒸发罐。

        (4)工作原理：混合气体经气体进几到达蒸发罐内。一路经旁通路到达气体山口，另一路通过内部气道到达锁止点，如果蒸发罐已打开，气体将通过零点锁点到达压力补偿装置，这个装置能自 动实现在气道压力变化时，使麻醉药蒸汽输出量相应变化，而不会 使气体出口处麻醉药浓度产生波动，经压力补偿装置后气体将到达蒸饩室，在蒸汽室内气体将主要与被细灯芯束吸收并蒸发的麻醉药蒸汽混合，经气道到达蒸发罐控制孔，这个孔受控制旋钮的控 制，它央定由这个孔输出的麻醉药蒸汽的量，由于温度补偿装置带 动其轴杆上下运动，使压力补偿能消除压力波动和气体回流，使得 经过旁通口的气体和经过蒸发罐控制孔的气体量存在着一定的比 例，这就决定了气体麻醉药的浓度，且通过控制旋钮来改变这个比例也就改变了麻醉药浓度。总体上蒸发罐可分为两种，简易式蒸 发罐和高精度蒸发罐。高精度蒸发罐结构如图3-6所示。 高精度蒸发罐具有浓度输出恒定．受环境温度、气流和压力的影响小，气流阻力低，麻醉 药用量少的特点。蒸发罐工作原理如图3-7所示。

 

        蒸发罐包括一个蒸汽室，它以液态形式保存麻药，麻药芯确保蒸发室上部充满饱和的麻药蒸汽，饱和蒸汽的浓度是临床使用的许多倍，随着通过旁通阀的载气流量的不同而稀释。 在零位，旁通阀保持打开，蒸发室通向患者的气路完全被切断，温度补偿阀装在旁通阀内，随 着温度的改变，温度控制阀也随着改变，稀释率电随着改变，起到补偿的目的，以保持输出浓 度的稳定。 蒸发罐具有互锁功能，当使用两台装有不同种类麻醉剂的蒸发罐时，确保在任何时候只能有一台开启，防止麻醉剂混合。互锁功能亦能有效防止因两台蒸发罐同时开启而导致的麻醉剂浓度不可控制情况的发生。 蒸发罐有一个液面显示窗，带有撮大和小刻度线。蒸发罐有一个单独的、面向前端 的刻度盘，用于调节输出浓度。在不使用时，刻度盘在零位被锁定。当设定输出浓度时，按下刻度盘集成，然后逆时针旋转。可调节浓度范围为0 2%-5. 0%，浓度转盘可锁定在零位，按下浓度转盘，然后逆时针转动转盘至要求的麻醉剂浓度。所需浓度刻度盘集成的刻度线成为一线。当刻度盘回到零位时，刻度盘集成自动弹H{，进入到锁定()FF位 置。简易式蒸发罐结构简单，因而输出麻药浓度与气体流量流速、气体与液面的距离及接触面昀大小、时间长短、液面温度等有关，输出浓度不稳定。图3- 8所示为四种与旁通 阀连接方式。 

        (5)蒸发罐主要技术指标 流量范围：0. 2-15. OL/min； 麻药浓度：浓度可调范围0 2%-5. 0%，0-2. 0%浓度间隔为0. 2%，2.0% -5. 0%浓 度间隔为0.5%。 容量：大容量100ml;小容量20ml；排放麻药之后．大约有20ml±10ml的液体保留 在麻药芯内。 贮存：温度范围为-20-70℃；大气压范围为500 - 1200mmH2O;相对湿度范同为0~80%:使用：温度范围为15-50℃；大气压范围为500-1100mmH2O;相对湿度范围为0～ 80%。

        11.单向阀位于气路箱内，作用是防止气体回流。 
        12．共同气体出口氧气及麻醉药物混合气由此通过软管与患者吸收回路连接。

        13.气控报警装置氧气压力不足时，开始有大于7秒的声音报警。装置由储气罐、换向阀、气笛组成。

        14.安全装置包括测量装置、监护装置。按麻醉的基本要求，先进的麻醉机必须监护危及生命的呼吸参数。其中包括氧浓度监护、每分通气量监护、气道压力监护，某些机器上还配有或可以增加监测呼出二氧化碳浓度、吸人或呼出的氧化亚氨浓度、恩氟烷、异氟烷、氟烷等常用的麻醉药蒸汽浓度，并能监测血氧饱和度、吸人气体温度，还能监测心电、脉搏，血压、心律 失常、心排出量、人体温度、脑电等生理参数，所有的这些将为麻醉师提供很大的帮助。
        15．风箱驱动气体作用于折叠囊，将麻醉气体和氧气的混合气体压人患者肺内风箱。 有呼气上升式风箱、呼气下降式风箱。呼气上升式风箱易于观察回路泄漏情况。呼气下降式风 箱不宜做低流量麻醉，易产生呼气末负压（FDA禁用）。由溢气阀、折叠囊、底座、风箱罩等组成。 风箱工作时，呼吸循环过程分三个阶段。吸气初始阶段，包括呼气阀、驱动气体、患者呼吸回路气体、压力释放阀、至呼吸回路；呼气初始阶段，驱动气体、呼吸回路；呼气末阶段，过 多的回路气体。风箱工作过程如图3-9所示。

        16.吸收器是利用吸收器里的吸收剂来有效地吸收循环回路里的患者呼出CO2气 体，以此来减少循环呼吸回路中气体的含量。CO2吸收器的结构比较简单，其外形似一圆 桶，在上下各有气路接口，用有机玻璃或其他透明硬质材料制成的。吸收器的容积一般有1、2、3L，等不同大小，在中间有分隔。小容积吸收器一般同时安放两只或三只。 CO2吸收器的各连接口要求必须密封。CO2吸收器里填充的吸收剂必须具有相当强 的吸收CO2的能力．反应前后必须有明显的颜色变化，反应中没有另外的气体或有害物质随气体带给患者，吸收不需别的附加条件，吸收CO2率及其利用率高，制取方便且价格低。 
        常用作麻醉回路CO2吸收剂的有碱石灰、钠石灰。 碱石灰是氢氧化钙、氢氧化钠和氢氧化钾的混合体，其比例为9:5:1。钡石灰是氢氧 化钙和氢氧化钡的混合体，其比例为40：1，其中舍有少量的结晶水于氢氧化钡之中。实际 使用碱石灰要比钡石灰的使用率高，因此目前使用的吸收剂主要以碱石灰为主。由于吸收 剂有吸收作用，因此平时应密封保存。 CO2吸收回路的主要作用是贮存麻醉气体及氧气，接需排出废气，吸收CO2，它直接与 呼吸道相通，协助完成呼吸过程。CO2吸收器为闭式麻醉机的必备装置，利用吸收器中的碱石灰（或钡石灰）与CO2起化学反应，以清除呼出气中的CO2。 钠石灰由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。颗粒大小以5-6mm的半圆形为佳，这样吸收面积大，气 流阻力小。钠石灰的指示剂：在硪石灰中加有指示剂，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。吸收回路气体走向，手动控制
时气体走向如图3-10所示。 机控状态时气体走向如图3－11所示

        患者吸收回路的主要作用是贮存混合气体，排除废气，吸收CO2，直接与呼吸道相通，协 助完成呼吸过程。吸收回路顶部右侧为吸气活瓣，气体由此进入呼吸道。呼吸回路顶部左侧为呼气活瓣，患者呼出气体经螺纹管进入风箱上的折叠囊中，随呼吸运动，钠石灰吸收 CO2，反应后生成的水，由下部集水器排出。转换开关可更换为手动呼吸。 在吸收回路与患者之间是靠手动／机控开关连接的，挤压皮囊或使用呼吸机都不会把钠石灰吹到患者端．而是使钠石灰留在吸收罐内。吸收回路如图3-12所示。

 
 

        17.监测报警装置
        (1)氧浓度监护仪：氧浓度监护仪的测量方式基本有两种，一种是利用极谱法来测量， 另一种是利用同定化学电极束测量。这两种方法的共同点是利用氧气中容易定标的浓度 21%和作为定标点，根据氧浓度不同其电流效应不同产生一个信号电流，经电子电路 或微处理后进行数字或特定指针指示，并能根据实际需要随意设定一个氧浓度报警的上下限。 通常上下限设定起点为19%~99%，上限的起点为99%-20%，但上限总是不能低于下限，这样其实际值就必须是在两者之间为正常，否则将给出报警光信号，它能避免人们的 误操作或使用中的意外。一般极谱法测量是抽吸气体取样。光学固体电极测量法是直接将其做成整体感应器，置于气道中，一般以吸人气道为主。由于气体中必定会有一定的水蒸气，如果长期使用，会在电极或感应器上发生水凝而影响测量精度。所以很多装置上都设有 加热装置和气流吹动装置，避免水凝结。极谱法和固体化学电极法测量都有一定的时期性，必须定期更换。

        (2)通气监护：每分通气量监护分为电子监护和机械原理测量两种。电子监护仪主要利用铂金丝制成感应器置于气道中测量，机械原理是利用气体能推动风轮运动，风辁带动指针转动测量的，由于在该装置中气道为标准量，风轮的转动数与气流量相对应。电子监护仪的铂金丝感应器能在气体流过时．在两条铂金丝上产生不同的效应，将此效应进行放大并和标准信号比较，得出实际值。

        (3)压力监护：气道压力监护仪是用于监测气道压力的装置，并能将超过限定范围的情况及时报警。该装置也分为机械式和电子测量两种。机械式气道压力监护仪形同前面所讲 的压力计，属麻醉监护仪中比较简单的一种。 电子监护仪是利用压敏元件来产生电信号，通过电子电路将信号处理放大进行指示，由 于左气道中存在着峰值压力、平均压力、呼吸末压力，所以某些装置上还能指示其压力变化 值，并能通过电路算出其平均值。 由于压力随呼吸变化，通过电路在某些装置上能自动地计算并指示其呼吸频率，通过压 力监护仪能及时发现气道阻塞或气管脱落以及其他气压方面的故障。 由于氧监护、每分通气量监护以及压力监护为麻醉的基本监护，所以现在很多厂家将这 些监护集成于一体，并生产了专用的监护仪来监护检测这些参数。 (4)CO2监护：CO2监护仪是检测呼吸回路中CO2含量的装置，它利用CO2能吸收红外线的原理制得其感应器，利用电路将感应器的信号处理放大进行指示。由于肿内气泡与10L管之间二氧化碳扩散迅速，因此血液里的二氧化碳含量与呼气末的相等。 
        通过电路可将呼吸中呼气末CO2的含量计算出来，有了它可省去很多验血的过程，通 过设定CO2含量的范围能及时发现患者过度换气、CO2淤积等现象，并能通过监护仪随时 了解患者的新陈代谢。

        (5)吸入麻醉药浓度监护仪：是通过光谱吸收法来测定不同麻醉药的浓度。在一个特制的传感器中，由红外线发射源、光谱过滤片组（共有三组过滤片于三个不同的频谱内同时进行样本测定）、高灵敏度红外线探头和一组反射镜片组成。 红外线光束通过气室时，光密度将根据气道中麻醉药的浓度衰减，经镜片使光束反射10次，经滤光片由红外线探头接收，将该信号进行放大处理，由微机进行控制，在生理监护 仪中是依靠电极或其他感应器来测量其信号。

        二、麻醉机主要技术参数

        （一）通气性能
        1.流量控制氧气。- 10. 0L/min，氧化亚氮0-10. 0L/min．流量计精度在20'C， 101. 3kPa条件下，对于满刻度的±10%或300mUmin（两者取大值j到满刻度之间的流量，其精度为指不值的士10%以内，低于满刻度的10%或300ml/min（两者取大道）的精度为 4级。 2快速供氧30-75L／min。 3麻药浓度浓度可调范围0.2%～5 0%，具有温度、流量自动补睡功蠢

        （二）流量控制联动装置 氧气和氧化亚氨按比例调节，可以确保氧浓度不小于25%。

        （三）气源

        1.氧气供气压力(0. 4±1)MPa;
        2.氧化亚氨供气压力(0. 4±1)MPa。

        （四）MV200B气路性能（MV200B是气体模块）
        气路系统大安全压力≤6kPa。

        （五）通气方式
        1.机动； 2.手动。

        （六）通气性能
        1.呼吸频率6-60次／分；
        2.鳗殍垃2:l，1:l，2:3，1: 2，l:3，1:4;
        3潮气量0~150ml连续可调； 4分钟通气量≥18L/min。

        （七）监测性能
        数字监测，0-1500mL潮气量。在0-200ml范围，设置与显示误差为，其余范围误差为 ±15%，气道压力，模拟指示。

        （八）报警性能
        l.气道压力上限报警当管道内压力达到设定报警时，显示屏出现报警提示，并有声 光报警，此刻由吸气相切换为呼气相。

        2.气道压力下限报警2- 6kPa当管道内压力达到设定报警时，延迟4-15秒，显示屏出现报警提示，并有声光报警。

        3.静音时间≤2min。

        4．断电报警断开呼吸机交流电源，呼吸机会有大于2分钟声音报警。

        （九）呼吸机性能
        1.输人功率≤50VA;
        2.系统顺应性≤4ml/100Pa;
        3.整机噪声≤65dB。

        （十）使用环境

        l.环境温度+5~+/40℃；
        2.相对湿度≤80%； 3大气压力 96~104kPa;
        4.使用气源 氧气0 3-0. 5MPa;
        5.使用电源220V士20V，50Hz±lH7;
        6．预热时间≥5min； 7熔断器规格耐压250V，SA，耐压250V，0.5A。备用电源插座，额定电压200V，
大输出功率1000W。
 

        三、麻醉机的工作原理

        （一）麻醉机气路系统
        气路系统由空氧混合器、管道、吸收回路、患者回路、麻药蒸发器等组成。麻醉机气路系 统图如3 -13所示，

        （二）工作原理 麻醉机是一种持续气流麻醉系统，它装有可输送氧气、氧化亚氮各种吸人性麻醉药物的
气路。气路部分可使用氧气、氧化亚氨。有选择性使用恩氟烷或异氟烷药物，氧气、氧化亚氯压力需减至。．4MPa后经高压输气管进入麻醉机，氧气经过机器内的保护减压器进人流 量计。通过流量计上的流量控制阀渊节氧气、氧化亚氮流量。麻醉机工作原理框图如图3-14所示。

        氧气与氧化亚氮流量计具备联动装置，确保氧气输出不小于25%。氧气、氧化亚氨在流量计内混合，混合气体经麻药蒸发器，带走一部分麻醉蒸气，经微单向阀至共同气体出口 输送到患者吸收回路。快速供氧输出的氧气不经过流量计和蒸发罐，直接经共同气体出口输送到患者吸收回路，输送到吸收回路的麻醉气体或氧气，可由麻醉呼吸机控制给患者通 气也可手动控制有规律地按所定通气量维持患者呼吸。 新鲜气体进入后到达呼吸囊，在吸气阶段，气体由呼吸囊经吸气阀到达患者的肺部，在呼气阶段气体由患者经呼气阀到达二氧化碳吸收器后到达呼吸囊。在这个系统巾压力安全 阀用于高压安全保护，可调压力极限阀用于调节排出气体的压力限，旁通控制用于控制旁路 系统。患者回路如图3-15所示。

        氧气和空气或氧气和氧化亚氮在混合器中，按预定氧浓度混合后，按预定通气量由流量表和流量表阀单元控制输出，经管路到达麻醉药蒸发罐，如果蒸发罐在预定浓度位嚣．气体将按预定量混合麻醉药蒸气并由蒸发罐输出，如果蒸发罐在位置0点，气体将通过旁路系统直接输出．而不进入蒸发罐的内部。 气体由蒸发罐出来后，经管路到达气体缓冲器并到达排气单向阀，南于此蒯是一个排气 阀，气体必须在控制阀打开时才能有通路。同时蒸发罐气体也经管路通过单向阀，并到达可 调压力极限阀和呼吸囊，当气流继续通过时，将通过单向阀，此时紧急空气供应阀将关闭，由 单向闽出来的气体可经管道到达呼吸器控制阀和吸气阀，此时将完成呼吸器的供气过程。 
        呼吸器供气。此时控制阀门将打开．呼吸器将南空气推动将气束向上雁．气体通过管路经控制阀到达吸气阀，通过吸气阀相测煊元件到达二氧化碳吸收器，经吸收器吸收后经管路 到达患者的肺部，在此时呼吸控制阀是关闭的气体将在此被蒯阻断，并完成所测定的吸气量。 呼吸时，呼吸器将失去空气的推动力，并依靠其风箱皮囊的自重向下运动，同时吸进气道和呼吸囊中的气体，并关闭吸气阀。呼吸器的风箱每次吸进的气体是预先调定的，在呼气期限间，气体将从患者的肺部经管路到达呼气阀，回路中的通气量表将测量患者的通气量。 气体可由呼气阀经呼气控制阀到达废气排出阅和气流缓冲器，患者的呼气到达呼吸器中，患者废气的排出将根据控制阀的开启情况来决定，在手动呼吸时，将依靠呼吸囊驱动，同时呼吸器控制阀将关闭。在自主呼吸时，呼吸囊将作为贮气袋，在气体供应不足或气体供给失败时，紧急供气闯将自动吸收大气中空气来维持患者的通气量。 
        具体的工作过程，高压氧气进入减压阀，减压阀输出压力稳定在0. 2MPa（出厂时调 好）．减压阀输出气体进入电磁阀，吸气时电磁阀打开，输出两路分别进入流量阀和呼气活瓣，进入呼气活瓣的那一路利用气体压力压住呼气活瓣中的膜片，使气体不能从中逸出，为防止气压过高损伤膜片，在呼气活瓣前加了一个减压阀，其输出压力稳定在0 05MPa，另一路进人流量阀，调节流量阀可以改变潮气量的大小，患者吸人的气体是含有一定氧浓度的气体，冈此进入气路的纯氧需要在气室按一定比例混合，抽出的空气从文丘里阀进入，在文丘里阀上安装了一个单向阀以防止气体逸山，为减少噪声，在单向阀上装了一个消音器，防止 气压过高对患者造成气压伤。 
        在气室的侧面安装了一个安全阀，当气压超过安全阀的设定值6 4Pa时，安全阀自动打 开，气体从安全阀排出，气体从气室经外气路接人处，呼气时电磁阀关闭．加在呼气活瓣的膜 片上的气压消失．膜片松开，气室直接与大气相通，患者呼出的气体经外气路到气室．排放到 大气中，以上过程随着呼吸节律反复进行。 
        在上述过程中，控制气体流向的是电磁阀，受主机板的控制，吸气刚电磁阀打开，呼气时关闭。显示板用于呼吸比、呼吸频率、潮气量、氧浓度、压力波形等屏幕盟示。主机板是呼吸 机电路部分的中心处理单元，它不仅控制电磁阀的开闭，而且迁接收和处理压力信号、流量 信号和氧浓度信号，接收面板的输入并将要输出显示的信号送往显示板，稳压电源提供电路所需的电压(+5v，+12V，i2V)，上面各分系统的功能都是通过面板上的按键来设定和调节的。