Влаго- и теплообменники

Во время фазы выдоха теплая и влажная выдыхаемая газовая смесь поступает на конденсатор теплообменника. Здесь она охлаждается, а тепло и конденсационная влага аккумулируются конденсатором. Во время фазы вдоха относительно сухая и холодная вдыхаемая газовая смесь проходит через увлажненный и подогретый конденсатор. Благодаря влаго- и теплообмену вдыхаемая газовая смесь •кондиционируется, что имитирует функцию слизистой обо­лочки носа.

Впервые этот метод кондиционирования дыхательных смесей описал Cole (1953), а затем Kramcr (1957). В 1958 г. шведские исследователи Koch, Allander, Ingelstedt, Toremalm применили «возвратный» (реверсивный) увлажнитель, состоящий из стальных трубочек, заключен­ных в цилиндр из оргстекла. Клинические испытания по­казали, что вдыхаемый газ, проходящий по системе трубо­чек, интенсивно увлажняется за счет конденсированного пара. В 1960 г. Toremalm предложил новый тип реверсивного увлажнителя, так называемый искусственный нос. Он представлял собой цилиндр из оргстекла, включающий в качестве конденсатора спираль из алюминиевой фоль­ги. Оценка производительности такого увлажнителя у раз­личных авторов разная: от «достаточной» [Lawin, 1968] до «полной замены физиологического кондиционирования» [Welsh, Conn, 1973].

Производительность реверсивных увлажнителей опреде­ляется по формуле: F_i=F_k+F_f, где F_i — влажность вды­хаемой газовой смеси после ее прохождения через увлаж­нитель; F_k — конденсационная влажность; F_f — влажность вдыхаемой газовой смеси перед ее прохождением через увлажнитель.

Для того чтобы влаго- и теплообменник типа «искус­ственный нос» мог полностью компенсировать физиологи­ческое кондиционирование вдыхаемой газовой смеси, F_f должна составлять минимум 14 г Н₂О/м³, что соответ­ствует 90% относительной влажности при 18°С, 80% — при 20°С, 60% — при 24°С. В помещениях с центральным отоплением при средней относительной влажности 30 — 35% (7 — 8 г Н₂О/м³) невозможно обеспечить достаточное увлажнение с помощью традиционного увлажнителя типа «искусственный нос». При подаче сухой газовой смеси в помещении с иекондиционируемым воздухом можно достичь в среднем 40 — 60% относительной влажности вдыхаемой смеси, что в сутки составляет 250 — 300 г H₂O и является совершенно недостаточным для предупреждения осложнений. Для получения лучшего эффекта рекоменду­ется применять увлажнитель «искусственный нос» совмест­но с любым другим, даже неподогреваемым увлажните­лем-испарителем либо каждый час вводить в шланг вдо­ха 10 мл изотонического раствора хлорида натрия.

Обогревающую способность реверсивных увлажнителей Weeks (1976) оценивает как весьма незначительную. В за­висимости от температуры среды «диапазон температу­ры подогревания» составляет 1,5 — 3°С.

Результаты наших исследований расходятся с приведен­ными выше: при расположении реверсивного увлажнителя непосредственно у наружного конца трахеальной трубки или трахеостомпческой канюли, выступающих над поверх­ностью тела не более чем на 4 — 5 см, температура вды­хаемой газовой смеси на 6 — 8°С выше температуры воз­духа помещения и настолько же выше температуры вды­хаемой газовой смеси, измеренной в тех же условиях, но без применения реверсивного увлажнителя. Отличие на­ших результатов, возможне, объясняется рациональным расположением реверсивного увлажнителя. В частности, показано, что эффективность обогрева тем выше, чем бли­же ко рту или к трахеотомическому отверстию он уста­новлен.

Конденсационная способность влаго- и теплообменника, от которой зависит его производительность, определяется его конструкцией. Главные требования, предъявляемые к конструкции реверсивного увлажнителя, следующие: боль­шая поверхность влаго- и теплообмена, высокая удельная теплоемкость материала, надежная изоляция конденсационного элемента от окружающего воздуха. Кроме того, конструкция должна предусматривать незначительное мертвое пространство, небольшое сопротивление потоку, увлажнитель должен легко разбираться и изготавливаться из материалов, устойчивых к повторным стерилизациям (Для увлажнителей многократного использования), кроме того легко и удобно подсоединяться к дыхательному кон­туру.

До недавнего времени конденсационный элемент ревер­сивного увлажнителя изготавливали исключительно из ме­талла. В последнее время шведские фирмы «Сименс-Элема» и «Энгстрем-Медикал» начали выпуск реверсивных увлажнителей, принципиально отличающихся от прежних по конструкции и по функциональным характеристикам. Основной элемент увлажнителей выполнен из пористого полимерного материала («гигроскопической целлюлозы»). Как и в традиционных реверсивных увлажнителях, этот элемент конденсирует тепло и влагу из выдыхаемого газа, а затем возвращает их вдыхаемому газу. Однако, помимо физического процесса тепло- и влагообмена, элемент обе­спечивает процесс химической гигроскопии: поглощает во­ду из перенасыщенной влагой выдыхаемой газовой смеси и возвращает ее сухому выдыхаемому газу. Совместное -действие двух процессов обеспечивает оптимальное увлаж­нение и подогрев вдыхаемых газов: по данным фирм, су­хой газ (5% относительной влажности, 22 — 23°С) увлаж­няется и обогревается настолько, что при поступлении в трахею имеет температуру 37°С и относительную влаж­ность 90%. Таким образом, производительность увлажни­телей составляет примерно 28 — 29 г Н₂О/м³ газа. Элемент выполняет еще одну полезную функцию — он является фильтром для бактерий. Увлажнители предназначены для одноразового использования, что для подобных устройств чрезвычайно важно в целях профилактики перекрестного инфицирования.