Ультразвуковые распылители

Диспергирующее действие ультразвука на жидкости из­вестно давно. Еще в 1927 г. Wood и Loomis описали явле­ние образования туманов над поверхностью летучих жидкостей в стеклянном сосуде, погруженном в ультра­звуковое поле. Развитием техники получения туманов яви­лось использование приспособлений для фокусирования ультразвуковой энергии в плоскости раздела жидкой и газообразной фазы.

Ультразвуковые распылители обладают высокой произ­водительностью распыления жидкостей — до 3 г/мин, плавным изменением производительности распыления, об­разованием аэрозоля с узким заданным спектром величин частиц, что способствует осаждению основной массы частиц в заданных участках дыхательного тракта больного. Например, грубые взвеси с диаметром частиц более 30 мкм осаждаются в верхнем участке трахеи, частицы диамет­ром 10 мкм доходят до бронхов, в альвеолы могут про­никнуть аэрозоли с диаметром частиц от 3 до 0,5 мкм. Возможность прицельного осаждения аэрозолей особенно выгодна при лечении хронических заболеваний легких. Ультразвуковые распылители образуют аэрозоли с высо­кой плотностью частиц, что способствует достижению луч­шего терапевтического эффекта. Отсутствие при генера­ции аэрозоля постороннего газа-носителя особенно целесо­образно при проведении ИВЛ аппаратами с переключением по объему или по частоте, так как в этих условиях за­данные параметры вентиляции не нарушаются. Отсутствие постороннего газа-носителя сохраняет заданный состав вдыхаемого газа.

Все модели ультразвуковых распылителей, упрощенная схема которых приведена на рис. 29, имеют распылитель­ную камеру (1), звукопроницаемую мембрану (2) и уль­тразвуковой генератор (3). В пьезоэлектрическом преобразователе генератора электрическая энергия преобразу­ется в механические колебания, частота которых находится в диапазоне ультразвука. Высокочастотные колебания, идущие от ультразвуковой головки через контактную во­ду, поступают на звукопроницаемую мембрану, над кото­рой и диспергируется находящаяся в камере жидкость. Применение дозирующих кранов, насосов или капельниц обеспечивает строгую дозировку количества жидкости для диспергирования.

Рис 29. Ультразвуковой распыли­тель (схема). Объяснение в тексте.

В ультразвуковых распылителях существует прямая за­висимость между размером частиц генерируемого аэрозо­ля и частотой колебаний. Чем выше частота колебаний, тем меньше диаметр частиц. При частоте колебаний 1 МГц размер частиц составляет в среднем 5 мкм, при частоте 5 МГц — 1 мкм. Применяемые ультразвуковые распыли­тели генерируют частицы размером от 0,5 до 4 мкм.

Впервые использовали ультразвуковые распылители при ИВЛ шведские исследователи Herzog, Norlandcr и Engstrom (1964), применив их совместно с «Энгстрем-респиратором ER-200».

Предприятием «ТуР» (Дрезден, ГДР) созданы ульт­развуковые и игаляторы индивидуального пользования УСИ-2, УСИ-3, УСИ-50. Как показал наш опыт, они могут быть с успехом применены для аэрозольтерапии и для увлажнения дыхательных смесей при управляемой или вспомогательной ИВЛ.

Принципиальная схема ультразвуковых ингаляторов ти­па «УСИ» аналогична описанной выше. Для подсоедине­ния .распылительной камеры ингаляторов к аппаратам ИВЛ с нее снимают клапаны вдоха и выдоха. К освобо­дившимся патрубкам подсоединяют части шланга вдоха таким образом, что распылитель оказывается «в разрезе» шланга вдоха, на пути вдыхаемой газовой смеси. В фазу вдоха газ проходит через распылительную камеру и увле­кает с собой аэрозоль. Уровень диспергируемой жидкости в камере постоянно поддерживается за счет поступления жидкости из резервуара. Распылитель УСИ-50 может по­догревать вдыхаемый газ до 30 — 32°С.

При ультразвуковом распылении в связи с исключи­тельно высокой плотностью аэрозолей возрастает сопро­тивление дыхательных путей и снижается концентрация кислорода во вдыхаемой смеси. При ИВЛ гипероксическими дыхательными смесями эти нежелательные эффек­ты теряют значение. Однако остается возможность по­вреждения легких при их продолжительном переувлажнении. Избыточная «промывка» легких приводит к потере сурфактанта, ухудшению растяжимости, интерстициальному отеку и изменениям альвеолярных мембран. Необхо­димо учитывать также влияние увлажнения на общий вод­ный баланс больного. С помощью ультразвукового распы­лителя содержание воды в организме может увеличиваться более чем на 200 мл ежесуточно. В тех случаях, ког­да поддержание водного баланса имеет критическое зна­чение (как, например, при почечной недостаточности), та­кое непредвиденное «персводнение» может привести к серьезным осложнениям у больного. Этот же фактор следует учитывать при ИВЛ у новорожденных и маленьких детей.

Ультразвуковые распылители имеют ряд эксплуатацион­ных недостатков. Устройство их более сложно, и они бо­лее «ранимы», чем, например, пневматические распылители или увлажнители-испарители, их габариты несоразмер­ны габаритам современных аппаратов ИВЛ, имеющих все большую тенденцию к миниатюризации; нужно отметить также и сравнительно высокую их стоимость. Все это привело к заметному уменьшению использования ультра­звуковых распылителей, в том числе при ИВЛ.