Пневматические распылители
Одним из распространенных способов генерирования аэрозолей является применение устройств с форсунками (соплами). Так как распыление в них осуществляется посредством сжатого газа (воздуха или кислорода), то эти устройства получили название пневматических распылителей. Они могут быть как с подогревом, так и без него (рис. 30).
30. Пневматические распылители:
а — общая схема; б — распылитель «Бирд ГГплайн Микропебулайзер». Объяснение в тексте.
По конструкции пневматический распылитель напоминает обычный пульверизатор (рис. 30, а). Сжатый воздух или кислород через сопло (1) подается к отверстию капилляра (2), погруженного в жидкость (3). Вследствие эффекта Вентури или Бернулли в капилляре создается разрежение. Вода всасывается в капилляр и далее под действием воздушного потока, выходящего из сопла, диспергируется.
Аэрозоли, образуемые пневматическими распылителями, как правило, полидисперсны (спектр размеров частиц составляет 0,5 — 35 мкм). Размер, спектр размеров и объемов аэрозольных частиц зависят от объемной скорости потока сжатого газа и от поперечного сечения капилляра. Их плотность значительно меньше, чем у аэрозолей, образуемых ультразвуковыми распылителями. Более крупные частицы имеют малую глубину проникновения в дыхательные пути больного; частицы мелкодисперсной фракции обладают высокой собственной скоростью, поэтому хотя они и проникают в мельчайшие бронхи, но в значительной части не оседают там и в фазе выдоха выбрасываются наружу, снижая эффективность увлажнения.
Мы считаем нужным обратить особое внимание на этот факт, нередко игнорируемый при оценке увлажняющей способности аэрозольных распылителей, как пневматических, так и ультразвуковых, которая основывается, как правило, на их производительности. Однако влажность дыхательной смеси и увлажнение слизистой оболочки поверхности дыхательных путей — явления не однозначные.
С целью увеличения проникновения и осаждаемости аэрозоля предлагается ряд решений, в частности применение так называемых виброаэрозолей. Некоторые фирмы (например, фирма «Хайер», ФРГ) придают специальные вибраторы к аэрозольным распылителям.
Пневматические распылители в принципе могут работать в сочетании со всеми типами аппаратов ИВЛ. Однако необходимо учитывать, что, как правило, мощность дыхательной газовой смеси, поступающей к больному в фазе вдоха, недостаточна для генерирования аэрозоля, и в отличие от ультразвуковых распылителей дыхательная смесь не может быть газом-носителем. Для получения «пневматического» аэрозоля необходим сжатый газ либо от собственного генератора вдоха аппарата ИВЛ (как, например, у распылителей аппаратов «Спирон-303» или «Бирд-Марк 8»), либо от дополнительного источника (как в увлажнителях дыхательных смесей «УДС-1А» или «УДС-1У»).
Газ-носитель изменяет дозированный состав дыхательной смеси, а у аппаратов ИВЛ, регулируемых по объему или по времени, влияет на установленную величину дыхательного объема. Об устранении этого недостатка будет изложено ниже.
«Бирд Инлайн Микронебулазер». Этот пневматический распылитель без подогрева поставляется в сочетании с аппаратом ИВЛ «Бирд Марк 8» для аэрозоль-терапии и увлажнения дыхательной смеси. Упрощенная схема распылителя приведена на рис. 30,6. Кроме форсунки (1), капилляра (2) и резервуара для жидкости (3), распылитель имеет сепаратор (4), расположенный напротив отверстия форсунки, который осаждает крупные частицы аэрозоля. Благодаря этому выходящий из распылителя аэрозоль имеет относительно однородный состав мелкодисперсных частиц. Распылитель приводится в действие сжатым газом, идущим только в фазу вдоха по ответвлению от основного источника питания аппарата. Поскольку аппарат «Бирд Марк 8» переключается «по давлению», газ-носитель аэрозоля становится частью необходимого дыхательного объема.
Недостатками распылителей типа «Бирд» являются резкая зависимость производительности от уровня жидкости в резервуаре и от изменения параметров вентиляции. При Vт=500 мл, 1 вдохаa/выдоха =1:1, f=12 мии-1 относительная влажность при 37°С составляет от 51 до 59%, а при Vt= 1000 мл и неизменных остальных параметрах — только 41% [Tontschev et al., 1978], что не позволяет рекомендовать его для увлажнения дыхательных смесей, особенно при длительной ИВЛ [Schoning, Kolb, 1973].
«Дрегер-компрессор 660». Для увлажнения дыхательной смеси в состав некоторых моделей аппаратов ИВЛ фирмы «Дрегер», ФРГ (например, «Спиромат 661/662») входит так называемый компрессорный распылитель (рис. 31). Дистиллированная вода из резервуара (2) через фильтр (3) насасывается компрессором (1) и через сопло форсунки (4) с высокой скоростью поступает на пластинчатый сепаратор (5), образуя аэрозоль. Крупные частицы и капли воды возвращаются в резервуар, мелкие частицы увлекаются дыхательным газом, который для данного типа распылителя является газом-носителем. Все элементы, входящие в состав так называемой дыхательной головки (волюметр, манометр, клапаны вдоха и выдоха, дыхательные патрубки) интенсивно нагреваются. Поэтому аэрозоль испаряется в линии вдоха, и к пациенту вода поступает в молекулярном виде. По своему принципу действия этот распылитель стоит особняком, занимая промежуточное положение между аэрозольным распылителем и увлажнителем-испарителем.
Эффективность увлажнения с помощью компрессорного распылителя получила самую высокую оценку исследователей [Наmer, 1974; Tontschev et al., 1978].
31. Устройство «Дрегер-компрессор 660». Объяснение в тексте.
Аэрозольный увлажнитель дыхательных смесей (УДС-1А). Разработан во Всесоюзном научно-исследовательском институте медицинского приборостроения [Рейдерман Е.Н. и др., 1980]. Отличительная особенность данного пневматического распылителя — оптимальная синхронизация подачи аэрозоля с фазами дыхательных циклов аппарата:
при ИВЛ аэрозоль воды заполняет шланг вдоха в фазе выдоха дыхательного цикла. Такой принцип работы, отличающийся от работы известных пневматических распылителей, исключает нарушение параметров вентиляции, установленных на аппарате, поскольку газ-носитель, поступающий в шланг вдоха, становится частью установленного дыхательного объема.
Влагосодержание дыхательного газа при объемной скорости его прохождения через увлажнитель от 5 до 20 л/мин и непрерывной работе распылителя составляет от 33 до 43 мг Н2O, что соответствует 75 — 98% относительной влажности при температуре 37°С.
Для работы увлажнителя необходим дополнительный источник сжатого газа, что усложняет его применение с аппаратами ИВЛ, работающими на электроприводе.
Пневматические распылители, входящие в состав отечественных аппаратов «Спирон-303» и «Ингалятор прерывистого потока — ИПП-03», сохраняя рациональную синхронизацию подачи аэрозоля с работой аппаратов, лишены указанного недостатка, поскольку их питание обеспечивается генератором вдоха самих аппаратов ИВЛ. Однако производительность этих распылителей достаточна только для одновременной с ИВЛ лекарственной аэрозоль-терапии и не может обеспечить удовлетворительного увлажнения дыхательного газа.
Пневматические распылители просты и удобны в эксплуатации, их стоимость невысока. Тем не менее они имеют ограниченное применение в качестве увлажнителей при ИВЛ. Основная причина состоит в том, что пневматические распылители без подогрева не обеспечивают достаточного, эквивалентного физиологическому, увлажнения слизистой оболочки трахеи и бронхов. Более того, за счет потери тепла на испарение аэрозоля температура дыхательной газовой смеси, поступающей к больному, заметно ниже температуры окружающего воздуха, что приводит к дополнительному локальному переохлаждению слизистой оболочки трахеи и бронхов. Поэтому, сохраняя свое значение для образования лекарственных аэрозолей, пневматические распылители без подогрева считаются непригодными для увлажнения дыхательных смесей в процессе ИВЛ [Bachmann, 1971; Boys et al., 1972; Kucher et al., 1972].
Пневматические распылители с подогревом обеспечивают более высокую влажность и температуру дыхательной смеси. Однако генерируемая ими аэрозоль, как и у распылителей без подогрева, обладает свойствами, снижающими эффективность увлажнения слизистой оболочки бронхов, о чем было указано выше. Кроме того, обогреватель усложняет конструкцию распылителя, приближая его по сложности устройства к более предпочтительному в физиологическом отношении увлажнителю-испарителю.
Дата добавления: 2015-03-09; просмотров: 2299;