Испарители Часть1

Matt Flaherty, M.D.

1. Какие физические принципы связаны с процессом испарения?

Зависящее от температуры давление насыщенного пара ингаляционного анестетика определяет концентрацию молекул пара над жидкой фазой анестетика. Теплота испарения  это энергия, необходимая для перехода молекул из жидкой фазы в газообразную. Жидкая фаза при испарении либо расходует наружное тепло, либо охлаждается по мере перехода молекул из одной фазы в другую. Теплопроводность означает способность вещества проводить тепло. Испарители сконструированы из металлов с высокой теплопроводностью. Это позволяет подводить тепло к жидкой фазе анестетика, обеспечивая испарение энергией.

2. Где расположен испаритель?

В современных наркозных аппаратах испаритель устанавливается по ходу потока смеси свежего газа. Свежий газ сначала проходит через дозиметры, затем - испаритель, после чего общей магистралью подводится к дыхательному контуру. Применение свободно стоящих испарителей, устанавливаемых в наркозный аппарат позади общей магистрали свежего газа контура, сопряжено с рядом опасностей, включающих опрокидывание, увеличение сопротивления дыханию и повышенный расход анестетика при включении экстренной подачи кислорода.

3. Что означает переменный обходной поток (байпас)?

Свежий поток газа из дозиметров поступает в испаритель, разделяясь в нём на два потока. Около 80% проходит через байпас камеры и не подвергается воздействию паров анестетика. Оставшаяся часть газа поступает в испарительную камеру и насыщается анестетиком. Положение крана испарителя определяет количественное соотношение этих потоков. Перед выходом из испарителя потоки сливаются в один. В результате – свежий газ, выходящий из испарителя, содержит пары анестетика в той концентрации, которая определяется положением крана испарителя.

4. Что такое термокомпенсирующий испаритель?

В процессе испарения жидкий анестетик охлаждается, забирая через металлические детали испарителя окружающее тепло. С уменьшением температуры жидкого анестетика снижается давление насыщенного пара и выход анестетика. Наличие термокомпенсации означает, что испаритель имеет механизм поддержания заданного выхода анестетика вне зависимости от охлаждения. Испаритель сделан из металла, имеющего высокую теплопроводность. Это позволяет быстро передавать тепло жидкому анестетику при снижении его температуры. При охлаждении испарителя механизм переменного байпаса обеспечит поступление большего газового потока через испарительную камеру, чтобы компенсировать снижение давления насыщенного пара.

5. Что такое эффект накачки?

При искусственной вентиляции пациента возможно распространение положительного давления в обратном направлении, в испаритель. Положительное давление довольно быстро может вызвать обратный поток внутри испарителя – газ из испарительной камеры поступит в камеру байпаса. В результате, выход анестетика превысит тот, на который будет указывать положение крана испарителя. Современные испарители снабжены механизмом компенсации эффекта накачки.

6. Как высота над уровнем моря отражается на работе современных испарителей?

Эффект, производимый изменением атмосферного давления на концентрацию анестетика на выходе, может быть рассчитан следующим образом: х´ = х (р/р´), где х´ - концентрация анестетика в объёмных процентах на выходе при атмосферном давлении на новой высоте (р´) и х - концентрация при атмосферном давлении на высоте, соответствующей условиям калибрования испарителя. Например, рассмотрим испаритель, откалиброванный при атмосферном давлении на уровне моря (р = 760 мм.рт.ст.) и эксплуатирующийся в Денвере (р´ = 630 мм.рт.ст.). На нём установлена подача фторотана с концентрацией 1 об% (х). Действительная концентрация на выходе (х´) составит 1%  (760/630) = 1,2%. Помните, что парциальное давление паров анестетика, а не его объёмное отношение, является главным фактором глубины анестезии. Обратите внимание, что на высоте уровня моря (760 мм.рт.ст) 1% объёмного отношения - это 7,6 мм.рт.ст. парциального давления, в Денвере (630 мм.рт.ст.) 1,2% объёмного отношения - это 7,6 мм.рт.ст. парциального давления. Таким образом, клинический эффект не будет зависеть от высоты.

7. Как взаимосвязаны поток свежего газа и выход анестетика из испарителя?

При очень низких потоках (250 мл/мин) или очень высоких (15 л/мин) испарители с переменным байпасом дают меньший выход анестетика, чем тот, который соответствует положению крана испарителя.

8. Как состав свежей газовой смеси влияет на выход анестетика?

Большинство испарителей откалиброваны с использованием  100% кислорода. Применение 100% закиси азота (что никогда в действительности не делается) приведёт к снижению концентрации анестетика на выходе испарителя на 10% от установленного краном значения. Снижение обусловлено разницей вязкостей двух газов, изменяющей поток внутри испарителя.

9. Что такое медный испаритель?

Этот испаритель уже не выпускается. Измеренное количество свежего газа проходит через жидкий анестетик и полностью насыщается им. Насыщенный газ соединяется с дополнительным (рассчитанным анестезиологом) потоком свежего газа, после чего достигается желаемая окончательная концентрация анестетика. Медный испаритель универсальный в отношении анестетиков, но не термокомпенсирующий. Медь применена из-за своей высокой теплопроводности.

10. Что такое универсальный испаритель?

Большинство испарителей сегодня - специализированные. Это означает, что они откалиброваны по одному виду анестетиков и сконструированы с расчётом на использование одного вида анестетиков. Универсальные испарители, подобные медному испарителю, могут быть использованы с известными ингаляционными анестетиками. Поскольку анестезиологу приходится рассчитывать выход анестетика, необходимо знать давление насыщенного пара этого анестетика. Некоторые испарители, устанавливаемые в дыхательный контур, снабжены съёмными шкалами, каждая из которых откалибрована по определённому анестетику. Шкала должна соответствовать анестетику, содержащемуся в испарителе. Универсальные испарители не работают с несколькими анестетиками одновременно.