吸入麻醉剂需要输送到肺部才能发挥作用。当然，我们不能简单地把它们倒进肺里!

一种更容易接受的方法是将液体吸入剂转化为一种可以通过吸入途径输送给患者的形式。最方便的方法是输送“蒸气”形式的液体吸入剂。将液体转化为蒸汽的装置称为挥发罐。

在继续讨论挥发罐之前，我们首先需要了解什么是蒸气。为了理解什么是蒸气，我们需要知道所谓的临界温度。

如果你把一种气体压缩得很厉害，组成它的粒子就会变得非常接近。

当你继续压缩的时候，这些颗粒会在某一时刻结合在一起，并将气体转化为液体。然而，如果气体高于一定的温度，即所谓的“临界温度”，无论你施加多少压力，气体都不会变成液体。这个温度被称为“临界温度”，每种气体都有其特定的临界温度。

当前低于临界温度的气体被称为“蒸气”。如果用足够的压力压缩，它就会凝结成液体。

当前高于其临界温度的气体仍然是气体。无论你如何压缩它，它都不会凝结成液体。

让我们以异氟烷为例。异氟烷的临界温度约为200℃。因此，在室温下(例如摄氏21度)，异氟烷的气相称为“异氟烷蒸气”。

现在，让我们想象一下，你在金星上工作。金星的表面温度大约是500℃。

现在，因为“金星上的室温”(500℃)高于异氟烷的临界温度(200℃)，所以异氟烷的气相将被称为“异氟烷气”。

让我们回到地球。如果你对这一切感到困惑，只要记住，在地球上，在室温下，所有气态的普通麻醉剂都以蒸气的形式存在。

挥发罐的目的是将麻醉蒸汽添加到新鲜气体流中，以使挥发罐的输出准确地传递指定浓度的麻醉剂。

新鲜气体进入挥发罐的入口，分成两条流动通道。分流阀根据控制刻度盘的设置来调整通过每个通道的量。沿着“旁路”路径输送的新鲜气体不会与任何蒸气接触。另一方面，送到蒸发室的新鲜气体被蒸汽完全饱和。在挥发罐的出口端，旁路气体(无蒸气)与室内气体(完全饱和的蒸汽)和两种混合物相遇。由此产生的产量取决于每条路径上流经的新鲜气体的数量。

当调高麻醉浓度时，分流阀让更多新鲜气体通过蒸发室。

同样，当调低麻醉浓度时，分流阀通过蒸发室的新鲜气体也会减少。

最后，当你把刻度盘设为零，使挥发罐不产生麻醉蒸汽时，分流阀将所有新鲜气体通过旁路通道输送，而没有任何气体通过蒸发室。

你已经看到，挥发罐输出的麻醉剂浓度是由通过蒸发室的新鲜气流和通过旁路的新鲜气流的比率决定的。这一比率被称为“分流比率”。

上面讨论的基础挥发罐有一个非常简单的设计。不幸的是，这种简单的设计存在以下问题：

• 高流量的新鲜气体通过整个挥发罐会影响它的输出。

• 挥发罐的温度会随着使用而下降，这可能会影响其输出。

• 一些呼吸机将“正压”传输回挥发罐，这会影响其输出。

如前所述，部分新鲜气流进入蒸发室并吸收蒸汽。

然而，在基础设计中，这种挥发效率不是很高。如果使用高新鲜气体流量，挥发过程就跟不上进入蒸发室的这么多气体。其结果是，相对于高流量的新鲜气流，麻醉剂的挥发量是不够的。这意味着在大流量下，基本挥发罐提供的麻醉剂浓度比刻度盘上设定的要小。

现代挥发罐解决这一问题的方法是增加新鲜气体和麻醉剂之间接触的表面积，从而使挥发效率大大提高。因此，即使有高流量，有效的挥发意味着所有通过蒸发室的气体都是完全饱和的。由于这种能力使新鲜气体在所有流速下饱和，输出浓度在大范围的流量下保持精确的刻度盘设置。也就是说，输出浓度与流量无关。

挥发罐用来提高蒸发效率的一种方法是将灯芯浸入麻醉剂中。由于毛细作用，麻醉剂上升到灯芯中。这极大地增加了暴露于进入蒸发室的新鲜气体的麻醉剂的表面积，从而提高了挥发效率。

某些挥发罐(如“铜罐式”)使用气泡来增加蒸发的表面积。在这些装置中，一些新鲜气体流通过一个由特殊材料(烧结盘)制成的m多孔盘。这个圆盘浸入麻醉剂中，当新鲜气体通过它时，就会形成大量的小气泡。小气泡的新鲜气体有一个非常大的总表面，因此可以有效的成为完全饱和的蒸汽。

为了发生汽化，麻醉剂分子必须从液态“逸出”并变成蒸气。这个过程减少了剩余液体中留下的“能量”。

随着越来越多的分子逸出，越来越多的能量从液体中流失。液体的温度是衡量液体有多少“热能”的指标。因此，随着逸出的分子减少留在液体中的能量，液体的温度下降。

液体的温度下降（能量降低）意味着能够逸出的分子减少。即当汽化发生时，液体的温度下降导致汽化减少。

挥发越少，挥发罐输送的麻醉剂浓度越低。也就是说，它将提供低于设置的麻醉浓度。

这个问题有两种常见的解决方案。

一是我们可以给液体加热，以尽量减少温度下降。

另一种是增加进入蒸发室的新鲜气体流量，以补偿降低的冷流体汽化效率。

在大多数挥发罐中，实际上并没有“主动”提供热量。也就是说，我们不对其进行电加热（复杂且需要电源），也不会在它下面生火（绝对危险）。相反，我们让挥发罐更容易利用周围空气中的热量。

蒸发室一般被大量金属包围。

金属有助于通过两种方式最大限度地减少温度下降。首先，金属是一种非常好的热导体，因此能够有效地将热量从周围空气转移到麻醉剂中。

其次，金属就像一个“蓄热器”。它“吸收”热量（绿色箭头），直到其温度等于周围空气的温度。

当麻醉剂开始冷却时，金属会“提供”热量（黄色箭头），有助于最大程度地减少温度下降。

然而，金属外壳不能无限期地释放热量，一段时间后，其温度也会下降。

在麻醉之间，当关闭挥发罐并在下一个病例之前喝咖啡时，金属将继续从周围“吸收”热量，其温度会升高，准备再次打开挥发罐时提供热量。

所以总而言之，金属提供热量以通过两种方式最大限度地减少温度下降。一种方法是向流体“提供”热量（黄色箭头），另一种方法是从周围的空气中传导热量（红色箭头）。

当液体药剂的温度下降时，我们已经看到挥发罐的输出浓度下降。补偿这个问题的一种方法是增加通过汽化室的气体流量(改变分流比)。可以通过用温度计测量液体温度并根据某种参考图增加刻度盘设置来手动完成此操作。这将是相当乏味的，因为你将不得不一直这样做。

现代的挥发罐使繁重的工作不复存在。当液体温度下降时，通过蒸发室的气体流量会自动增加，而无需转动刻度盘。

这是通过自动温度补偿阀实现的，该阀影响通过汽化室的流量。

自动温度补偿阀利用物质（如金属和液体）随温度降低而变小的物理特性。随着温度下降，金属棒（下图以黑色显示）会缩短。类似地，当冷却到较低温度时，填充在折叠波纹管中的液体（下图中以绿色显示）体积会变小。

该特性用于挥发罐中自动温度补偿阀的设计。在使用金属棒的设计中，金属棒为流入蒸发室提供一定的阻力。当挥发罐冷却时，杆变短，使阀门远离开口。这降低了流动阻力，从而使更多的流动进入蒸发室。

一些挥发罐使用波纹管内特殊液体（以绿色显示）的膨胀或收缩特性来控制阀门。随着温度下降，波纹管中的液体收缩成更小的体积。这会使波纹管收缩，将阀门拉开，从而增加流量。

另一种方法是使用“双金属”条。不同的金属在暴露于温度变化时会有不同程度的膨胀和收缩。在下面的示例中，“绿色”金属的膨胀和收缩小于“红色”金属。

在双金属条中，两种热膨胀程度非常不同（“不同的热膨胀系数”）的金属固定在一起。在下面的例子中，当温度下降时，“绿色”金属比“红色”金属收缩得更多。因为它们固定在一起，所以它们不能独立收缩，如上图所示。相反，“绿色”金属“试图”拖动“红色”金属并导致双金属条弯曲。

在挥发罐中，双金属片以这样一种方式固定，即它对进入蒸发室的流动提供阻力。当汽化室的温度下降时，双金属片弯曲并移开。这降低了流动阻力，因此更多的流量会进入蒸发室。

正压通气会导致间歇性压力变化。在正压期间，压力升高，而在呼气期间，压力急剧下降。这些压力变化会被传送回挥发罐，并会影响输送的麻醉剂的浓度。改变压力影响挥发罐输出的效应称为“泵送效应”。在本节中，将解释这种影响以及挥发罐设计者用来防止它发生的方法。下面显示了一个基本的挥发罐，在它后面是一个代表正压通气的气囊。

当袋子被挤压时（正压通风），压力传回挥发罐，如下图所示。这种“背压”被传送到“旁路”通道和蒸发室。这种“背压”阻碍了“旁通”通道和蒸发室中新鲜气体的流动。进入挥发罐的新鲜气体试图向前移动并在“旁路”通道和蒸发室中被压缩。然而，蒸发室的体积远大于“旁路”通道的体积，因此，更多的新鲜气体被压缩到其中而不是进入“旁路”通道。

进入蒸发室的这种额外的新鲜气体会收集麻醉剂蒸汽。

现在看看当正压突然释放(呼气)时会发生什么。以前被压缩的气体现在突然向四面八方膨胀。

一些快速膨胀的气体（含有蒸汽）进入挥发罐的入口，并进入“旁路”通道，如下所示。

通常，挥发罐“旁路”通道没有蒸汽。因此，这种由于“泵送效应”而产生的蒸汽是额外的。当这种“旁通”蒸汽流到挥发罐的出口时，它会遇到来自蒸发室的蒸汽。将“旁路”蒸汽添加到来自蒸发室的蒸汽中会提高输送的麻醉剂的最终浓度。即“泵送效应”增加了麻醉剂的递送浓度。

挥发罐设计者有各种各样的技巧来降低“泵送效应”，下面将讨论其中一些技巧：

挥发罐入口管可以做得更长。如前所述，当呼气期间“背压”突然释放时，蒸发室中的多余气体会突然膨胀。然而，由于入口管很长，含有蒸汽的额外气体会膨胀到长入口管中，而不会到达“旁路”通道。

挥发罐可设计为具有较高的流动内阻。这种高阻力“抵抗”正压通气间歇性“背压”引起的流量变化。

“单向”阀可以放置在挥发罐出口和呼吸机/呼吸系统之间。单向阀允许在一个方向上流动，但不允许向另一个方向上流动。在下图中，单向阀允许气体向前流动。

但是，该阀可防止反向流动。这减少了“背压”到挥发罐的传输。

在我们继续讨论地氟烷挥发罐之前，我们需要了解什么是蒸汽压。

密闭容器中的蒸发过程将持续进行，直到返回液体的分子与逸出的分子一样多（平衡）。此时的蒸气称为饱和蒸气，蒸气施加的压力（通常以毫米汞柱表示）称为饱和蒸气压。

由于分子在更高的温度下移动得更快（更多的动能），更多的分子可以逃离表面，饱和蒸汽压相应更高。即温度越高，饱和蒸气压越高。

蒸气压等于大气压时的温度称为沸点。

地氟烷的沸点非常低（约23摄氏度），即使在室温下，也具有很高的蒸气压。

此外，对于温度的微小变化，地氟烷的蒸汽压也会发生相当剧烈的变化。也就是说，地氟烷据说有一条非常陡峭的“蒸气压力-温度曲线”。即温度越高，饱和蒸汽压力越高。

地氟烷的这些物理特性给挥发罐设计者带来了很大的麻烦。手术室的温度并不是完全恒定的。根据各种因素，包括观看手术的医学生（年轻人的体温）的数量，它会不断变化。手术室温度的这些变化随后会改变该房间中存在的挥发罐的温度。正如其他地方所讨论的，标准挥发罐试图抵抗温度变化（例如，通过具有厚金属结构）。然而，这些机制并不完美，实际上挥发罐温度仍然会发生微小的变化。对于异氟烷或七氟烷等麻醉剂来说，这不是一个大问题，它们的“蒸气压与温度曲线”相对不那么陡峭。在它们中，微小的温度变化只会导致蒸汽压力的微小变化，这可以通过双金属片等机制进行补偿。地氟烷具有陡峭的“蒸气压与温度曲线”，即使这些微小的温度变化也会引起蒸气压的巨大变化，而这种变化无法通过双金属片等简单设备进行补偿。因此，必须进行全新的挥发罐设计。

针对该问题选择的解决方案是使用挥发罐将地氟烷加热到不受室温变化影响的非常精确控制的温度。然后将加热的蒸汽“注入”新鲜气流中。

你需要记得“标准”挥发罐的工作原理是将新鲜气流分成两条路径，一条通过蒸发室并吸收麻醉剂，另一个“绕过”蒸发室，因此没有麻醉剂。两股气流然后在挥发罐的末端混合，得到最终的麻醉剂浓度。

地氟烷挥发罐的工作方式不同。它将麻醉剂直接“注射”到新鲜气流中。在这种方法中，来自流量计的新鲜气流不会分成两股气流。新鲜气流只有一个气流，麻醉剂直接注入该气流中。

然而，这个设计比上面显示的简单的注射器系统要复杂得多。但别担心，我们会慢慢地研究它的每一个部分。

有一个装有地氟烷的储罐，通过电加热到高度受控的恒温（约40℃）。由于热量的作用，液体地氟烷在约两个大气压（约1500mmHg或200kPa）下变成气体地氟烷。该地氟烷气体被注入新鲜气流中。

新鲜气体中地氟烷的浓度由设置的表盘设置控制。表盘移动一个阀门，该阀门改变地氟烷从储罐到新鲜气体的流动阻力。

如果想要更高浓度的地氟烷，连接到刻度盘的阀门会降低地氟烷流动的阻力，并且将更多地氟烷注入新鲜气体中。

相反，如果想要较低浓度的地氟烷，连接到刻度盘的阀门会增加地氟烷流动的阻力，从而减少注入新鲜气体中的地氟烷。

必须调整地氟烷气体注入速率，以匹配流经挥发罐的新鲜气体流量。

如果你增加新鲜气体流量，但没有增加注入速度，出现的混合物现在会不准确，浓度比之前低。

同样，如果您减少新鲜气体流量，但没有降低注入速率，则出现的混合物将再次不准确。这一次，会有相对较多的麻醉剂，使混合物比预期的要高。

一种解决方案是手动调整刻度盘设置以匹配新鲜气体流量。对于低流量，将不得不降低刻度盘设置以降低地氟烷注射速率，而对于高新鲜气体流量，将需要进行相反的操作。在我们的现代，这将是非常单调乏味的。幸运的是，地氟烷挥发罐会自动调整地氟烷的注射速度，使之与流量相匹配，从而保持输送浓度恒定。

我们现在准备讨论地氟烷挥发罐的工作原理。需要参考说明下面图表上的数字。

流量计提供新鲜气体流量（1）。新鲜气体流经管道（2）。请注意，与其他挥发罐不同，没有任何新鲜气体进入蒸发室（4）。

蒸发室被电加热（3）。使用传感器进行反馈时，温度保持在非常恒定。加热使地氟烷在压力(4)下变成气体，并沿管道(5)向下移动。

地氟烷的流动受到两个阀门(6,13)的阻碍。阀门(6)是将刻度盘设置为特定浓度时控制的阀门。当增加浓度设置时，阀门(6)会稍微打开并降低阻力，从而让更多地氟烷流过。阀(13)是一个电子控制阀。计算机(12)是挥发罐的“大脑”，它也能够通过控制阀门(13)来改变地氟烷的流量。即手动和计算机都可以调整地氟烷注射率。然后地氟烷通过管道(7)并在(8)处与新鲜气体相遇。地氟烷与新鲜气体(8)混合，最终浓度从挥发罐(9)的出口排出。

现在我们可以讨论挥发罐如何在新鲜气体流量变化时保持输出浓度准确，调整地氟烷流量。如前所述，新鲜气体在管道(2)中流动。该管道在其路径中具有固定阻力(10)。为了使新鲜气流克服该阻力(10)，管道(2)中的压力升高。管道(2)中的新鲜气体流量越高，管道(2)中的压力升高就越大，因为必须通过相同的固定阻力(10)产生更多流量。

同样，当新鲜气体流量减少时，较小的流量会发现更容易通过固定阻力并且管道（2）中的压力下降。重要的是要记住管道(2)中的压力与通过它的新鲜气体流量成正比。流量越高，管道(2)中的压力就越高。降低流量，降低压力。

装置(11)被称为“压差传感器”。它有一个隔膜，其一侧承受输送新鲜气体的管道(2)中的压力，隔膜的另一侧承受输送地氟烷的管道(5)中的压力。当隔膜两侧的压力相等时，它处于中立位置。即压力P1等于压力P2。

如果隔膜一侧的压力高于另一侧，则压力差会使隔膜移动。这样，压差传感器（11）就能够测量新鲜气体流管（2）和地氟烷流管（5）之间的压差。它不断地让计算机（12）了解压差信息。

现在让我们看看当新鲜气体流量增加时挥发罐如何应对。增加了新鲜气体流量(1)。增加的新鲜气流流经管道(2)并遇到固定阻力(10)。通过固定阻力(10)的增加的流量使管道(2)中的压力升高，并且该压力由差压传感器(11)承受。由于管道(5)中的地氟烷压力现在低于管道(2)中的新鲜气体压力，因此差压传感器(11)中的隔膜移动，并将有关压差的信号发送到计算机(12)。

计算机(12)根据差压传感器提供的信息起作用。它继续增加地氟烷的流量以注入增加的新鲜气体流量。它命令电子控制阀(13)降低流动阻力。随着阀门(13)打开并降低阻力，地氟烷流量增加。

地氟烷流量增加导致管道(5)中的压力升高。这种压力上升将差动传感器的隔膜推回到其中间位置(11)。差动传感器(11)通知计算机(12)隔膜处于中间位置。计算机(12)现在很高兴它已将地氟烷的流量增加到足以匹配增加的新鲜气体流速，因此它停止进一步打开阀门(13)。由于两个流量匹配，因此尽管增加了新鲜气体流量，输出浓度(9)也不会改变。如果您再次更改新鲜气体流速，系统将再次调整地氟烷注射速率。

许多麻醉机都有不止一个挥发罐，因此可以选择使用吸入剂。然而，重要的是，在给定的时间内只能使用一个挥发罐，以避免过量使用不同的蒸汽同时进入患者体内。有许多不同的安全机制可用于防止同时使用多个挥发罐。我在下面描述一个这样的系统。请注意，您的麻醉机可能使用不同的系统。

在这个系统中，每个挥发罐都有两个突出的针脚。当挥发罐在使用时，针脚向外突出。当挥发罐关闭时，针脚会缩回原来的位置。

另一方面，如果有任何针脚被推入(即被另一个挥发罐推入)，则会将挥发罐刻度盘锁定在关闭位置。当针脚不再被推入时，表盘再次变为解锁状态，可以转动。

当两个挥发罐放在一起时，它们的针脚会接触。

当一个挥发罐打开时，它会突出其针脚，然后将相邻挥发罐的针脚推入并将其锁定。当这个挥发罐关闭时，它的针脚会缩回并松开相邻挥发罐上的针脚，从而解锁它们。这样一来，一次只能打开一个刻度盘。

下面是一张联锁机制的照片。

向正确的蒸发器中加注正确的药剂非常重要。如果向挥发罐中加注了错误的药剂，使用错误的药物，更糟糕的是，由于不同药剂的挥发罐设计不同，可能会严重过量给患者用药。

早期的挥发罐只有一个漏斗，几乎可以错误地将任何东西倒入其中(包括咖啡)。

现代挥发罐具有专门针对每种麻醉剂的特殊填充系统，以防止无意中填充错误的麻醉剂。将其视为“锁和钥匙”系统，即特定的钥匙将只适合特定的锁。

目前正在使用的系统有多种。在下面的系统中，异氟烷填充器在一个角落有一个缺口。这与异氟烷挥发罐的填充孔完全吻合。填充孔的角上有销钉，异氟烷填充器的缺口可以通过这个销钉。

不同的麻醉剂，如氟烷(不再常用)有不同的填充器。在这种情况下，钥匙在侧面而不是角落有凹槽。因此，氟烷填充器将无法插入异氟烷挥发罐填充孔。

上述系统只是一种类型的药剂特定填充系统。还有其他的，取决于制造商和你工作的国家。

除了物理形状不同外，关键药物和装填器也有颜色编码（异氟烷为紫色，七氟烷为黄色，地氟烷为蓝色）。

以下是一些正在使用的填充器的实际图像。但是，请注意，您所在国家/医院使用的系统可能与显示的不同。

异氟烷瓶上的凹槽以异氟烷特有的方式排列。异氟烷填充器有特定的对应切口，瓶子的凹口适合。这可确保不会将错误的填充键固定到错误的瓶子中。

瓶子上的凸起与填充器完全吻合。

正确的填充器在正确的瓶子上并准备就绪。

请注意异氟烷填充器挥发罐端的缺口。

异氟烷填充器中的缺口与异氟烷挥发罐的凸起对齐。

注入了正确的药剂。

我们现在对麻醉挥发罐的讨论已经结束了。我希望它对这个主题有了一个很好的介绍，当你进一步阅读这个主题时会对你有所帮助。再见，另一个话题再见！