戴 捷 蘇 磊 王 博 馮璐瓊

1 機(jī)械式噴霧控制器設(shè)計的背景

麻醉蒸發(fā)罐是一種能夠有效蒸發(fā)麻醉藥液并能精確地將麻醉藥按一定濃度輸入麻醉呼吸回路的裝置。麻醉藥輸出濃度的穩(wěn)定程度決定了麻醉機(jī)整體性能的好壞，關(guān)系到吸入麻醉藥的成敗且直接涉及患者的安危。目前，國內(nèi)所有的蒸發(fā)罐均為進(jìn)口，在藥物與空氣的混合方面，多采用藥物蒸發(fā)并通過空氣運載、稀釋后進(jìn)入患者體內(nèi)，蒸發(fā)罐麻醉藥輸出最大濃度水平量為6%，精度為0.2%。

隨著現(xiàn)代人體體重偏高趨勢，現(xiàn)有的蒸發(fā)罐無法適應(yīng)快速、大劑量麻醉藥物供給，主要原因在于所采用的純蒸發(fā)方式存在以下局限性：①若藥物揮發(fā)量較大，藥物受環(huán)境溫度、壓力及載氣流動特征等因素的影響較大，難以控制輸出藥物濃度的穩(wěn)定性；②若增大藥物的蒸發(fā)面積，需增大蒸發(fā)裝置的體積，其成本高且裝置笨重，不便攜帶置換；③若混合時間過長，無法實現(xiàn)快速大劑量麻醉藥物供給，因此在實際控制過程中難以保持麻醉藥物濃度達(dá)到高精度平穩(wěn)輸送，致使藥物濃度不穩(wěn)定而造成給藥濃度不精確。為了增大藥物供給量同時又不增加蒸發(fā)裝置體積，本設(shè)計采用了噴霧方式實現(xiàn)較大劑量藥物的供給，同時采用相應(yīng)機(jī)械式噴霧控制器，巧妙實現(xiàn)噴霧量的精確控制。

2 機(jī)械式噴霧控制器的技術(shù)方案

2.1 機(jī)械式噴霧控制器總體結(jié)構(gòu)框架設(shè)計

機(jī)械式噴霧控制器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括噴頭1和噴頭控制器2；噴頭控制器與噴頭活動相連可同軸轉(zhuǎn)動；噴頭控制器的外側(cè)面設(shè)有總進(jìn)藥口22，在噴頭控制器的內(nèi)部設(shè)有通道20與上述總進(jìn)藥口連通，該通道與噴頭控制器的內(nèi)側(cè)面之間設(shè)有內(nèi)環(huán)通道23、中環(huán)通道24和外環(huán)通道25；在噴頭內(nèi)部設(shè)有內(nèi)環(huán)形通道、中環(huán)形通道和外環(huán)形通道，在內(nèi)環(huán)形通道、中環(huán)形通道和外環(huán)形通道與噴頭的內(nèi)側(cè)面之間分別設(shè)有多個內(nèi)環(huán)供給管道、多個中環(huán)供給管道和多個外環(huán)供給管道；內(nèi)環(huán)供給管道、中環(huán)供給管道和外環(huán)供給管道分別與噴頭控制器上的內(nèi)環(huán)通道、中環(huán)通道和外環(huán)通道的位置相對應(yīng)；在內(nèi)環(huán)形通道、中環(huán)形通道和外環(huán)形通道與噴頭的外側(cè)面之間分別設(shè)有多個內(nèi)環(huán)噴孔、多個中環(huán)噴孔和多個外環(huán)噴孔。

圖1 機(jī)械式噴霧控制器

2.2 噴頭結(jié)構(gòu)設(shè)計

噴頭上的內(nèi)環(huán)噴孔、中環(huán)噴孔和外環(huán)噴孔的孔徑相同但數(shù)量不同，中環(huán)噴孔的數(shù)量是內(nèi)環(huán)噴孔數(shù)量的2倍，外環(huán)噴孔的數(shù)量是中環(huán)噴孔數(shù)量的2倍。噴頭的內(nèi)側(cè)面的外沿等距離設(shè)有8個定位凹槽，對應(yīng)于8個定位凹槽的周邊設(shè)有限位臺階，在噴頭的圓周面上對應(yīng)于8個定位凹槽順序設(shè)有0、1%、2%、3%、4%、5%、6%和7%給藥濃度標(biāo)識。

2.3 噴頭控制器結(jié)構(gòu)設(shè)計

噴頭控制器的內(nèi)側(cè)面邊緣設(shè)有鋼珠彈簧定位機(jī)構(gòu)和限位凸臺，在噴頭控制器的圓周面上對應(yīng)于限位凸臺設(shè)有濃度指示標(biāo)記；鋼珠彈簧定位機(jī)構(gòu)與噴頭上的定位凹槽相適配，限位凸臺與噴頭上的限位臺階相適配。

3 機(jī)械式噴霧控制器的裝配及工作原理

機(jī)械式噴霧控制器如圖1所示，噴頭控制器2與噴頭1活動相連可同軸轉(zhuǎn)動。

如圖2、圖3、圖4所示，噴頭1的結(jié)構(gòu)為圓餅形結(jié)構(gòu)件，其外側(cè)面11為凸弧形的噴射面，內(nèi)側(cè)面12為平面形的連接面，在連接面12中間設(shè)有安裝軸13；在噴頭內(nèi)部設(shè)有內(nèi)環(huán)形通道14、中環(huán)形通道15和外環(huán)形通道16；在內(nèi)環(huán)形通道14、中環(huán)形通道15和外環(huán)形通道16與噴頭的內(nèi)側(cè)面12之間分別設(shè)有4個內(nèi)環(huán)供給管道17、4個中環(huán)供給管道18和4個外環(huán)供給管道19；在內(nèi)環(huán)形通道14、中環(huán)形通道15和外環(huán)形通道16與噴頭的外側(cè)面11之間分別設(shè)有10個內(nèi)環(huán)噴孔111、20個中環(huán)噴孔112和40個外環(huán)噴孔113，10個內(nèi)環(huán)噴孔111、20個中環(huán)噴孔112和40個外環(huán)噴孔113的孔徑相同。在內(nèi)側(cè)面12的外沿還等距離設(shè)有8個定位凹槽114，對應(yīng)于8個定位凹槽的周邊設(shè)有限位臺階115，在噴頭的圓周面上對應(yīng)于8個定位凹槽順序設(shè)有0%、1%、2%、3%、4%、5%、6%和7%8個給藥濃度標(biāo)識。

圖2 噴頭1側(cè)剖圖

圖3 噴頭1俯視圖

圖4 噴頭1橫剖圖

噴頭控制器2的結(jié)構(gòu)如圖5a、圖5b所示，為圓餅形結(jié)構(gòu)件，中間設(shè)有安裝孔21，噴頭的安裝軸13安裝在該安裝孔內(nèi)，噴頭控制器的內(nèi)側(cè)面與噴頭的連接面相連，噴頭控制器的外側(cè)面設(shè)有總進(jìn)藥口22，在噴頭控制器的內(nèi)部設(shè)有通道20與上述總進(jìn)藥口22連通，該通道與噴頭控制器的內(nèi)側(cè)面之間設(shè)有內(nèi)環(huán)通道23、中環(huán)通道24和外環(huán)通道25，內(nèi)環(huán)通道23、中環(huán)通道24和外環(huán)通道25的位置分別與噴頭上的內(nèi)環(huán)供給管道、中環(huán)供給管道和外環(huán)供給管道相對應(yīng)；在噴頭控制器的內(nèi)側(cè)面邊緣設(shè)有鋼珠彈簧定位機(jī)構(gòu)26和限位凸臺27，在噴頭控制器的圓周面上對應(yīng)于限位凸臺設(shè)有濃度指示標(biāo)記28；鋼珠彈簧定位機(jī)構(gòu)26與噴頭上的定位凹槽相適配，限位凸臺27與噴頭上的限位臺階相適配。

圖5 噴頭控制器2

根據(jù)以上的設(shè)計方案麻醉藥從噴頭控制器2的總進(jìn)藥口22進(jìn)入，從噴頭1的內(nèi)環(huán)噴孔111和/或中環(huán)噴孔112和/或外環(huán)噴孔113噴出，再與空氣混合，形成一定濃度麻醉藥氣體輸出，可實現(xiàn)麻醉藥濃度的控制。

4 結(jié)語

本設(shè)計方案可使機(jī)械式噴霧控制器實現(xiàn)對麻醉藥濃度0～7%的八級精確控制，適合與目前醫(yī)院在用的各種麻醉機(jī)集成或各種麻醉藥液噴霧使用，達(dá)到精確控制麻醉藥物百分比濃度的效果。

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