戴 捷 苏 磊 王 博 冯璐琼

1 机械式喷雾控制器设计的背景

麻醉蒸发罐是一种能够有效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。麻醉药输出浓度的稳定程度决定了麻醉机整体性能的好坏，关系到吸入麻醉药的成败且直接涉及患者的安危。目前，国内所有的蒸发罐均为进口，在药物与空气的混合方面，多采用药物蒸发并通过空气运载、稀释后进入患者体内，蒸发罐麻醉药输出最大浓度水平量为6%，精度为0.2%。

随着现代人体体重偏高趋势，现有的蒸发罐无法适应快速、大剂量麻醉药物供给，主要原因在于所采用的纯蒸发方式存在以下局限性：①若药物挥发量较大，药物受环境温度、压力及载气流动特征等因素的影响较大，难以控制输出药物浓度的稳定性；②若增大药物的蒸发面积，需增大蒸发装置的体积，其成本高且装置笨重，不便携带置换；③若混合时间过长，无法实现快速大剂量麻醉药物供给，因此在实际控制过程中难以保持麻醉药物浓度达到高精度平稳输送，致使药物浓度不稳定而造成给药浓度不精确。为了增大药物供给量同时又不增加蒸发装置体积，本设计采用了喷雾方式实现较大剂量药物的供给，同时采用相应机械式喷雾控制器，巧妙实现喷雾量的精确控制。

2 机械式喷雾控制器的技术方案

2.1 机械式喷雾控制器总体结构框架设计

机械式喷雾控制器系统结构如图1所示，包括喷头1和喷头控制器2；喷头控制器与喷头活动相连可同轴转动；喷头控制器的外侧面设有总进药口22，在喷头控制器的内部设有通道20与上述总进药口连通，该通道与喷头控制器的内侧面之间设有内环通道23、中环通道24和外环通道25；在喷头内部设有内环形通道、中环形通道和外环形通道，在内环形通道、中环形通道和外环形通道与喷头的内侧面之间分别设有多个内环供给管道、多个中环供给管道和多个外环供给管道；内环供给管道、中环供给管道和外环供给管道分别与喷头控制器上的内环通道、中环通道和外环通道的位置相对应；在内环形通道、中环形通道和外环形通道与喷头的外侧面之间分别设有多个内环喷孔、多个中环喷孔和多个外环喷孔。

图1 机械式喷雾控制器

2.2 喷头结构设计

喷头上的内环喷孔、中环喷孔和外环喷孔的孔径相同但数量不同，中环喷孔的数量是内环喷孔数量的2倍，外环喷孔的数量是中环喷孔数量的2倍。喷头的内侧面的外沿等距离设有8个定位凹槽，对应于8个定位凹槽的周边设有限位台阶，在喷头的圆周面上对应于8个定位凹槽顺序设有0、1%、2%、3%、4%、5%、6%和7%给药浓度标识。

2.3 喷头控制器结构设计

喷头控制器的内侧面边缘设有钢珠弹簧定位机构和限位凸台，在喷头控制器的圆周面上对应于限位凸台设有浓度指示标记；钢珠弹簧定位机构与喷头上的定位凹槽相适配，限位凸台与喷头上的限位台阶相适配。

3 机械式喷雾控制器的装配及工作原理

机械式喷雾控制器如图1所示，喷头控制器2与喷头1活动相连可同轴转动。

如图2、图3、图4所示，喷头1的结构为圆饼形结构件，其外侧面11为凸弧形的喷射面，内侧面12为平面形的连接面，在连接面12中间设有安装轴13；在喷头内部设有内环形通道14、中环形通道15和外环形通道16；在内环形通道14、中环形通道15和外环形通道16与喷头的内侧面12之间分别设有4个内环供给管道17、4个中环供给管道18和4个外环供给管道19；在内环形通道14、中环形通道15和外环形通道16与喷头的外侧面11之间分别设有10个内环喷孔111、20个中环喷孔112和40个外环喷孔113，10个内环喷孔111、20个中环喷孔112和40个外环喷孔113的孔径相同。在内侧面12的外沿还等距离设有8个定位凹槽114，对应于8个定位凹槽的周边设有限位台阶115，在喷头的圆周面上对应于8个定位凹槽顺序设有0%、1%、2%、3%、4%、5%、6%和7%8个给药浓度标识。

图2 喷头1侧剖图

图3 喷头1俯视图

图4 喷头1横剖图

喷头控制器2的结构如图5a、图5b所示，为圆饼形结构件，中间设有安装孔21，喷头的安装轴13安装在该安装孔内，喷头控制器的内侧面与喷头的连接面相连，喷头控制器的外侧面设有总进药口22，在喷头控制器的内部设有通道20与上述总进药口22连通，该通道与喷头控制器的内侧面之间设有内环通道23、中环通道24和外环通道25，内环通道23、中环通道24和外环通道25的位置分别与喷头上的内环供给管道、中环供给管道和外环供给管道相对应；在喷头控制器的内侧面边缘设有钢珠弹簧定位机构26和限位凸台27，在喷头控制器的圆周面上对应于限位凸台设有浓度指示标记28；钢珠弹簧定位机构26与喷头上的定位凹槽相适配，限位凸台27与喷头上的限位台阶相适配。

图5 喷头控制器2

根据以上的设计方案麻醉药从喷头控制器2的总进药口22进入，从喷头1的内环喷孔111和/或中环喷孔112和/或外环喷孔113喷出，再与空气混合，形成一定浓度麻醉药气体输出，可实现麻醉药浓度的控制。

4 结语

本设计方案可使机械式喷雾控制器实现对麻醉药浓度0～7%的八级精确控制，适合与目前医院在用的各种麻醉机集成或各种麻醉药液喷雾使用，达到精确控制麻醉药物百分比浓度的效果。

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