蒸发器总论.ppt
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第五章 麻醉蒸发器
在吸入麻醉中，我们现在使用的吸入麻醉药在一般条件下大多数为液态，如安氟醚、异氟醚、七氟醚、地氟醚等，不允许直接进入呼吸道。因此，使用前，必须将其转化为蒸气。也不允许以饱和蒸气的形式进入呼吸道。因为通常使用的挥发性吸入麻醉药的饱和蒸气浓度远高于临床所需吸入麻醉药浓度。如若得到临床所需浓度，必须对饱和蒸气进行稀释。否则，将很快发生药物过量而危害患者。
蒸发器(vaporizer)是一种能有效地蒸发麻醉药液并能精确地将麻醉药按一定浓度输入麻醉呼吸回路的装置。理想蒸发器要求操作简单，输出浓度精确，受温度、流量、压力等因素影响小；耐用，重量轻，耐腐蚀，安全，价廉。
蒸发器是麻醉机的关键部件。由于强效吸入麻醉药的使用，它的质量的优劣不但标志着麻醉机的水平，也涉及患者的安危。所以使用麻醉机时，必须认真检查蒸发器，必要时应对其输出浓度加以监测。
第一节 麻醉蒸发器原理
蒸发器的设计原理是采用一些合理结构，精确地控制麻醉药蒸气浓度，以排除或降低温度、流量、压力变化等因素对蒸发器的影响。
一、基本原理
目前使用的绝大多数蒸发器在一般条件下，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，小部分气流经过气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(carriergas)。大部分的新鲜气流直接经过旁路，这些气体称为稀释气(diluentgas)。
稀释气流与载气流在输出口汇合，成为含有一定浓度麻醉蒸气的气流流出蒸发器。其中，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、气体与液面的距离及接触面的大小、时间长短、液面温度等有关。蒸发室内的饱和麻醉蒸气分布均匀，麻醉蒸气浓度输出稳定。蒸发器通过旁路气体对气体浓度进行稀释。
一台输出浓度可调且稳定的理想蒸发器，必须是：①蒸发室内的饱和蒸气压P恒定。因饱和蒸气压与温度密切相关，要求温度稳定，必须考虑热力学补偿 ；②载气Vc与稀释气流Vb的分流比精确。常用的蒸发器均在内部采用热补偿等机构并配备精密的流量控制阀，通过调节浓度控制转盘，可同时精确地调整两路气流，提高输出精度。
二.影响蒸发器输出浓度的因素
(一)温度
(二)载气与药液接触面积
(三)大气压
(四)间歇逆压
(五)新鲜气流量
(六)稀释气流与载气流分流比
(七)载气组成
(八)麻醉药量
(九)振荡
(十)蒸发器在麻醉环路中的位置
蒸发器的结构方式
一、蒸气流量的调节方式
(一)旁路可变形
(二)实测流量型
二、蒸发方式
(一)拂过型
(二)气泡穿过型
(三)注射型
二.影响蒸发器输出浓度的因素
(一)温度
温度变化直接影响蒸发效能。在蒸发过程中，温度影响主要来自两个方面：①蒸发器所在外界环境温度。由于手术室温度一般在25℃左右，所以在设计蒸发器时，很少考虑外界环境温度。但室温偏离25℃过远，尤其对一些温度补偿欠佳的蒸发器，应引起注意；②由于液体蒸发，温度下降，其饱和蒸气压也随之下降，这是影响蒸发器输出浓度的主要原因。所以，没有温度补偿的蒸发器，输出浓度必然逐渐降低。麻醉剂挥发性越强，这个问题越严重。
解决这个问题最简单方法是利用温度计直接显示蒸发室内麻醉剂温度。当温度下降时，应调节分流比以增加进入蒸发室流量，维持输出恒定。现在设计蒸发器时，一般采用温度补偿方法自动保证在温度波动的情况下维持蒸发器输出不变。温度补偿的好坏是决定麻醉蒸发器精确程度的重要因素。
(二)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，蒸发量就越少。由于麻醉蒸发器体积有限，单纯依靠蒸发室内可供气化的药液表面积形成的蒸气不足于提供吸入麻醉所需要的麻醉蒸气浓度。为了提高单位时间蒸发效率，必须增加药液与载气的接触面积。
可供选择的方法有：①用棉线或其它材料制成吸液芯，将吸液芯的底端浸入液体麻醉药中，药液因毛细现象顺棉纤维上升，使吸液芯保持湿润，载气在其间穿过时，吸液芯表面的药液迅速蒸发。如果展开吸液芯，其表面积相当可观。吸液芯安放位置最好靠近蒸发室金属壁，以利于最大限度的热交换。为了进一步增加接触面积，可将吸液芯制成细长的空管，螺旋状地缠绕在蒸发室壁内；
②使载气通过细孔，分散成大量细碎的气泡，穿过液体麻醉剂，当每个气泡升出液面时，表面都携有药液分子，大量的气泡表面积提供了足够的汽化有效面积。短时间内，在蒸发室内形成足够的蒸气；③将药液以细小的液滴滴入通气管道内，载气使其迅速气化。
(三)大气压影响
麻醉蒸发器一般在标准大气压下进行校正。由于蒸发器有时在高压氧舱内或在高原地区使用，了解大气压变化对蒸发器的影响是很重要的。低沸点麻醉药比高沸点麻醉药更易受大气压变化的影响。大气压变化，会改变以浓度标定的蒸发器的输出。对旁路型蒸发器而言，大气压升高，气体密度增加，流入蒸发室的气体受到阻力更大，载气量减少，输出容积百分比浓度下降。反之，大气压下降，输出容积百分比浓度升高。
例如，一台蒸发器在一个大气压下输出为3%((v/v)，而在3个大气压的高压氧舱中，输出会降到1%(v/v)。因此，在大气压变化时，为确保麻醉的安全，需要了解单位容积内含有麻醉药的质量，使进入肺泡的麻醉药的分子数保持不变，这就要求知道蒸发器输出的质量浓度，进而较好地分析和克服大气压变化对蒸发器的影响。
(四)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)。环路外蒸发器受到的间歇逆压一种是来自贮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(负压)，其压力可超过2kPa(15.0mmHg)。另一种是使用快速充氧，其压力可高达(正压)12.5 kPa(83.8mmHg)。从而造成压力波动。
如果将 一台蒸发器的输出口直接与外界大气相通，将另一台蒸发器与麻醉回路相连，在其它条件相同的情况下，可发现后者的输出浓度高于前者。这是逆压对蒸发器的影响。逆压可提升(泵吸效应)或减少(压力效应)蒸发器的输出浓度。
1.泵吸效应 研究表明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。这种现象称为泵吸效应。在蒸发室内麻醉药越少、载气流越低、通气压力和频率越高、通气压力在呼气时下降越快和浓度预定值越低的情况下，泵吸效应越明显。泵吸效应严重影响蒸发器的正常输出。因此，在设计中要对其加以限制或消除。
具体方法有：①减少蒸发室内药液上方的空间、增大旁路尺寸可以减少逆压影响，因为这样可增加旁路空间与蒸发室内药液上方的空间的相对大小；②采用螺旋缠绕，长而大口径空心管连到蒸发室入口处。其原理是蒸发室内多余的气体被迫流入这个管子，防止进入旁路 ......
第五章 麻醉蒸发器
在吸入麻醉中，我们现在使用的吸入麻醉药在一般条件下大多数为液态，如安氟醚、异氟醚、七氟醚、地氟醚等，不允许直接进入呼吸道。因此，使用前，必须将其转化为蒸气。也不允许以饱和蒸气的形式进入呼吸道。因为通常使用的挥发性吸入麻醉药的饱和蒸气浓度远高于临床所需吸入麻醉药浓度。如若得到临床所需浓度，必须对饱和蒸气进行稀释。否则，将很快发生药物过量而危害患者。
蒸发器(vaporizer)是一种能有效地蒸发麻醉药液并能精确地将麻醉药按一定浓度输入麻醉呼吸回路的装置。理想蒸发器要求操作简单，输出浓度精确，受温度、流量、压力等因素影响小；耐用，重量轻，耐腐蚀，安全，价廉。
蒸发器是麻醉机的关键部件。由于强效吸入麻醉药的使用，它的质量的优劣不但标志着麻醉机的水平，也涉及患者的安危。所以使用麻醉机时，必须认真检查蒸发器，必要时应对其输出浓度加以监测。
第一节 麻醉蒸发器原理
蒸发器的设计原理是采用一些合理结构，精确地控制麻醉药蒸气浓度，以排除或降低温度、流量、压力变化等因素对蒸发器的影响。
一、基本原理
目前使用的绝大多数蒸发器在一般条件下，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，小部分气流经过气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(carriergas)。大部分的新鲜气流直接经过旁路，这些气体称为稀释气(diluentgas)。
稀释气流与载气流在输出口汇合，成为含有一定浓度麻醉蒸气的气流流出蒸发器。其中，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、气体与液面的距离及接触面的大小、时间长短、液面温度等有关。蒸发室内的饱和麻醉蒸气分布均匀，麻醉蒸气浓度输出稳定。蒸发器通过旁路气体对气体浓度进行稀释。
一台输出浓度可调且稳定的理想蒸发器，必须是：①蒸发室内的饱和蒸气压P恒定。因饱和蒸气压与温度密切相关，要求温度稳定，必须考虑热力学补偿 ；②载气Vc与稀释气流Vb的分流比精确。常用的蒸发器均在内部采用热补偿等机构并配备精密的流量控制阀，通过调节浓度控制转盘，可同时精确地调整两路气流，提高输出精度。
二.影响蒸发器输出浓度的因素
(一)温度
(二)载气与药液接触面积
(三)大气压
(四)间歇逆压
(五)新鲜气流量
(六)稀释气流与载气流分流比
(七)载气组成
(八)麻醉药量
(九)振荡
(十)蒸发器在麻醉环路中的位置
蒸发器的结构方式
一、蒸气流量的调节方式
(一)旁路可变形
(二)实测流量型
二、蒸发方式
(一)拂过型
(二)气泡穿过型
(三)注射型
二.影响蒸发器输出浓度的因素
(一)温度
温度变化直接影响蒸发效能。在蒸发过程中，温度影响主要来自两个方面：①蒸发器所在外界环境温度。由于手术室温度一般在25℃左右，所以在设计蒸发器时，很少考虑外界环境温度。但室温偏离25℃过远，尤其对一些温度补偿欠佳的蒸发器，应引起注意；②由于液体蒸发，温度下降，其饱和蒸气压也随之下降，这是影响蒸发器输出浓度的主要原因。所以，没有温度补偿的蒸发器，输出浓度必然逐渐降低。麻醉剂挥发性越强，这个问题越严重。
解决这个问题最简单方法是利用温度计直接显示蒸发室内麻醉剂温度。当温度下降时，应调节分流比以增加进入蒸发室流量，维持输出恒定。现在设计蒸发器时，一般采用温度补偿方法自动保证在温度波动的情况下维持蒸发器输出不变。温度补偿的好坏是决定麻醉蒸发器精确程度的重要因素。
(二)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，蒸发量就越少。由于麻醉蒸发器体积有限，单纯依靠蒸发室内可供气化的药液表面积形成的蒸气不足于提供吸入麻醉所需要的麻醉蒸气浓度。为了提高单位时间蒸发效率，必须增加药液与载气的接触面积。
可供选择的方法有：①用棉线或其它材料制成吸液芯，将吸液芯的底端浸入液体麻醉药中，药液因毛细现象顺棉纤维上升，使吸液芯保持湿润，载气在其间穿过时，吸液芯表面的药液迅速蒸发。如果展开吸液芯，其表面积相当可观。吸液芯安放位置最好靠近蒸发室金属壁，以利于最大限度的热交换。为了进一步增加接触面积，可将吸液芯制成细长的空管，螺旋状地缠绕在蒸发室壁内；
②使载气通过细孔，分散成大量细碎的气泡，穿过液体麻醉剂，当每个气泡升出液面时，表面都携有药液分子，大量的气泡表面积提供了足够的汽化有效面积。短时间内，在蒸发室内形成足够的蒸气；③将药液以细小的液滴滴入通气管道内，载气使其迅速气化。
(三)大气压影响
麻醉蒸发器一般在标准大气压下进行校正。由于蒸发器有时在高压氧舱内或在高原地区使用，了解大气压变化对蒸发器的影响是很重要的。低沸点麻醉药比高沸点麻醉药更易受大气压变化的影响。大气压变化，会改变以浓度标定的蒸发器的输出。对旁路型蒸发器而言，大气压升高，气体密度增加，流入蒸发室的气体受到阻力更大，载气量减少，输出容积百分比浓度下降。反之，大气压下降，输出容积百分比浓度升高。
例如，一台蒸发器在一个大气压下输出为3%((v/v)，而在3个大气压的高压氧舱中，输出会降到1%(v/v)。因此，在大气压变化时，为确保麻醉的安全，需要了解单位容积内含有麻醉药的质量，使进入肺泡的麻醉药的分子数保持不变，这就要求知道蒸发器输出的质量浓度，进而较好地分析和克服大气压变化对蒸发器的影响。
(四)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)。环路外蒸发器受到的间歇逆压一种是来自贮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(负压)，其压力可超过2kPa(15.0mmHg)。另一种是使用快速充氧，其压力可高达(正压)12.5 kPa(83.8mmHg)。从而造成压力波动。
如果将 一台蒸发器的输出口直接与外界大气相通，将另一台蒸发器与麻醉回路相连，在其它条件相同的情况下，可发现后者的输出浓度高于前者。这是逆压对蒸发器的影响。逆压可提升(泵吸效应)或减少(压力效应)蒸发器的输出浓度。
1.泵吸效应 研究表明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。这种现象称为泵吸效应。在蒸发室内麻醉药越少、载气流越低、通气压力和频率越高、通气压力在呼气时下降越快和浓度预定值越低的情况下，泵吸效应越明显。泵吸效应严重影响蒸发器的正常输出。因此，在设计中要对其加以限制或消除。
具体方法有：①减少蒸发室内药液上方的空间、增大旁路尺寸可以减少逆压影响，因为这样可增加旁路空间与蒸发室内药液上方的空间的相对大小；②采用螺旋缠绕，长而大口径空心管连到蒸发室入口处。其原理是蒸发室内多余的气体被迫流入这个管子，防止进入旁路 ......
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