Файл: Глухов, С. А. Техническое оснащение аэрозольтерапии.pdf

можно ликвидировать уплотненный слой и возобновить процесс распиливания. Из сказанного следует, что три недостаточно больших скоростях газового потока в рас­ пылительной камере будет остаток нераспыленного по­ рошка. Увеличение скорости потока, с другой стороны, таит в себе другую неприятность, заключающуюся в том, что при очень больших скоростях потоком отрыва­ ются не только отдельные частицы, но и целые агрега­ ты частиц. Это приводит к образованию впадин, по­ верхность делается бугристой, что еще более способ­ ствует отрыву целых агрегатов, т. е. имеет место «объемное» распиливание. При этом резко ухудшается дисперсность аэрозоля и возникает необходимость в его

пиливания, заключающийся в том, что воздух продува­ ют через слой порошка. Однако этот способ менее при­ годен в медицинской аэрозольной аппаратуре, которая используется для ингаляции порошков довольно грубого помола. Воздух, проходя через слой такого порошка, создает в нем щели, и происходит отрыв не отдельных частиц, а их агрегатов.

В связке этим в медицинской практике наибольшеераспространение получил метод распиливания порош-/ ков с помощью центробежных (вихревых) форсунок. Этот.1 метод допускает, регулирование в известных пределах: производительности распиливания за счет изменения ве­ личины подачи воздуха (его скорости) в форсунку. Кста­ ти, точно так же, как описано выше, происходит распили­ вание порошков при вдыхании больным воздуха, прохо­ дящего через распылитель.

Распылители электроаэрозолей. В последнее время в медицинской практике стали применять электроаэрозо­ ли жидких лекарственных веществ. Это объясняется тем, что электрически заряженные частицы, вводимые в ды­ хательные пути, более полно осаждаются в них за счет электростатического рассеивания униполярно заряжен­ ных аэрозольных частиц или под действием зеркальных сил притяжения биполярно заряженных частиц стенка­ ми дыхательных путей (при ингаляции, как правило, применяют униполярно заряженные частицы лекарствен­ ных растворов). При этом уменьшаются потери лекарст­ венного вещества, сокращается время процедуры, пред­ отвращается рост концентрации лекарственных аэрозо-

41

Рис. 10. Схема электроаэрозольиого распы­ лителя.

Сжатым

газ

лен в процедурном помещении. Установлено также, что электрический заряд аэрозольных частиц оказывает бла­ гоприятное 1влиянне на функциональное состояние орга­ нов и систем организма (функции внешнего дыхания, мерцательного эпителия и др.).

Переходя к рассмотрению методов электризации аэ­ розоля, необходимо отметить, что все дисперсионные аэрозоли в силу своего происхождения несут электриче­ ский заряд. Это определяется эффектами -статической электризации при распаде струи жидкости или распили­ вании сыпучих тел (разрыв частиц), баллоэлектризациен (электризацией при соударении жидких или твер­ дых частиц друг с другом или при их ударении о твер­ дую стенку), трибоэлектризациеп (электризацией жид­ ких и твердых частиц за счет трения при взаимном сме­ щении между ними и твердой стенкой). Однако приоб­ ретенные в результате отмеченных эффектов заряды частиц невелики (при режимах генерирования аэрозоля, обычно имеющих место в практике получения медицин­ ских аэрозолей) и не оказывают заметного влияния на поведение аэрозольных частиц в дыхательных путях. Правда, здесь следует оговориться, что и само распыливаемое вещество в значительной степени определяет ве­ личину заряда частиц. Так при распыливании растворов пенициллина, который обладает высокой степенью элек­ тризации, аэрозольные частицы имеют высокий заряд.

Рассмотрим метод электризации дисперсионных аэ­ розолей с жидкой дисперсной фазой электростатической индукцией. На рис. 10 приведена схема электроаэрозольиого распылителя. Форсунка работает на принципе эжекции. Сжатый газ поступает по соплу (1), а жидкость (2) подсасывается по жидкостному соплу (3). В качестве сепаратора в данном распылителе служит шарик (4).На воздушное сопло подается положительный потенциал, а на жидкостное, сопло и шарик-сепаратор -подается от­

42

Г л а в а 5

СТРУКТУРА АЭРОЗОЛЬНЫХ АППАРАТОВ И ИХ СХЕМЫ

Применяемые в медицинской практике аппараты аэрозольтерашш делятся на аппараты открытого и закры­ того типа. К аппаратам открытого типа относятся камер­ ные ингаляторы, предназначенные для заполнения процедурного помещения аэрозолями лекарственных веществ, попадающими в легкие больного при его дыхании. Учитывая, что объем такого процедурного помещения, рассчитанного на одновременную ингаляцию 5 — 20 человек, составляет 45— 180 м3 (при средней нор­ ме около 9 м3 на человека), для создания достаточной плотности вдыхаемого аэрозоля аппарат должен обес­ печивать соответствующее значительное количество рас­ пыленной жидкости.

К аппаратам закрытого типа относятся аэрозольные ингаляторы, в которых генерируемый аэрозоль поступа­ ет через присоединительные элементы непосредственно в дыхательные пути больного. При этом необходимая плотность лекарственного аэрозоля достигается при зна­ чительно меньших производительностях аппаратов по распыливаемой жидкости. При работе аппаратов закры­ того типа, по-видимому, следует избегать подсоса в си\ стему окружающего воздуха, вызывающего снижений плотности аэрозоля. Учитывая это обстоятельство, к am паратам закрытого типа предъявляется требование но) обеспечению адекватности легочной вентиляции больно-) го. Это достигается правильным выбором систем регули­ рования и управления подачей аэрозоля больному. ^

Аппараты аэрозольтерапии подразделяются по спо­ собу образования аэрозолей. В медицинских аэрозольных аппаратах применяются рассмотренные выше центро­ бежный, ультразвуковой и пневматический способы распыливания.

44

Обычно в аппаратах открытого типа применяют цент­ робежное и ультразвуковое распыливание жидких ле­

типа используются, как правило, пневматическое и ульт­ развуковое распыливание. Центробежный способ срав­ нительно редко применяется в аппаратах этого типа.

Стоящие несколько обособленно аэрозольные при­ ставки к аппаратам искусственной вентиляции легких (ИВЛ), кислородно-дыхательным и наркозным аппара­ там, как правило, являются аппаратами закрытого типа. У большинства таких ингаляторов закрытого типа распыливание производится сжатым газом. Однако послед­ нее время в аппаратах закрытого типа используется ультразвуковой метод генерирования аэрозоля. Особен­ но перспективно применение ультразвуковых генераторов в аэрозольных приставках, что обусловлено отличитель­ ными особенностями, присущими данному методу генери­ рования аэрозоля и рассмотренными в предыдущей гла­ ве. В 'частности, в аппаратах ИВЛ только ультразвуко­ вая аэрозольная приставка способна обеспечивать необходимую концентрацию аэрозоля во вдыхаемой смеси без нарушения режима работы аппарата, которое всегда в той или иной степени имеет место при работе пневматических генераторов аэрозоля за счет поступле­ ния в систему аппарат ИВЛ — больной дополнительного объема сжатого газа.

В большинстве случаев аппараты электроаэрозольтерапни как закрытого, так и открытого типа работают с пневматическим генератором аэрозоля, что связано

сособенностями наведения заряда.

Взависимости от типа аппарата (открытого или за­ крытого) и используемого в нем метода генерирования

значительно меняется структура аэрозольного аппарата. В случае применения ультразвукового метода генери­ рования аппарат открытого типа содержит генератор ультразвуковых колебаний (с усилителем и органами регулирования), вибрационный распылитель (в качестве вибратора, как правило, применяется пластина из титаната бария или пьезакерамики) и .вентилятор, выдуваю­ щий образующийся в распылителе аэрозоль в процедур­ ное помещение (камеру), где находятся принимающие

ингаляции больные.

45

Центробежный аппарат открытого типа включает электродвигатель п связанные с его валом вращающиеся дисковые форсунки, а также крыльчатку воздуходувки. Последняя служит для создания потока воздуха, выду­ вающего образованный аэрозоль в процедурное помеще­ ние. Пневматический аппарат открытого типа состоит из компрессора с электродвигателем и пневматического распылителя с многосопельной форсункой преимущест­ венно эжекционного типа (пли нескольких работающих параллельно распылителей).

Пневматический аэрозольный ингалятор закрытого типа состоит из источника сжатого воздуха — компрес­ сора, устройства для регулирования подачи аэрозоля, нагревателя, распылителя эжекционного типа, устройст­ ва для управления подачей аэрозоля больному в режи­ ме его дыхания и присоединительного элемента.

Структура ультразвукового аэрозольного ингалятора закрытого типа включает генератор ультразвуковых ко­ лебаний, 'вибрационный распылитель, -клапана вдоха и выдоха и присоединительный элемент. Значительно про­ ще обстоит дело с регулированием и управлением пода­ чей аэрозоля больному, поскольку аэрозоль поступает

вдыхательные пути только при вдохе больного и всегда

внужном объеме, точно соответствующем величине его минутной вентиляции.

Сложнее осуществляется регулирование и управле­ ние подачей аэрозоля больному в режиме его дыхания из пневматического аппарата закрытого типа. Существу­ ет несколько путей построения систем управления и регулирования, которые и будут здесь рассмотрены.

Анализ схем управления подачей аэрозоля. В совре­ менных пневматических аэрозольных аппаратах закры­ того типа, применяемых в медицинской практике, пода­ ча аэрозоля лекарственных веществ может осущест­ вляться непрерывно или только в период вдоха больного. В последнем случае аппарат должен содержать меха­ низм управления подачей аэрозоля. Управление пода­ чей аэрозоля .преследует следующие основные цели: 1) экономичное использование лекарственного вещества за счет прекращения поступлений аэрозоля в момент выдоха или дыхательной паузы; 2) борьба с запылен­ ностью процедурного помещения с целью предотвраще­ ния возникновения профессиональных заболеваний у медперсонала.

46

Рис. 11. Схема автоматического управления подачей аэрозоля.

Управление .подачей аэрозоля может быть автомати­ ческим, полуавтоматическим и с ручным приводом.

Автоматическое управление осуществляется с по­ мощью легочного автомата, включающего подачу сжа­ того воздуха в распылитель 'при 'вдохе и выключающего ее при выдохе. Генерирование аэрозоля .происходит та­ ким образам только в течение вдоха. При этом объем подаваемого аэрозоля всегда соответствует изменяю­ щейся величине легочной вентиляции больного без учас­ тия со стороны медперсонала.

Под полуавтоматическим управлением следует пони­ мать систему, состоящую из дыхательного мешка и кла­ панной коробки, расположенных после распылителя. В этом случае генерирование аэрозоля идет непрерывно. Аэрозоль на вдохе поступает к больному из мешка, а при выдохе собирается в нем. Регулирование объема подаваемого аэрозоля при изменении величины легоч­ ной вентиляции осуществляется 'медперсоналом.

К ручному управлению относят системы, содержащие клапанные пли золотниковые механизмы с приводом от руки больного. Эти устройства располагаются до распы­ лителя или на самом распылителе и обеспечивают пода­ чу сжатого воздуха в распылитель, а следовательно, и генерирование аэрозоля в момент вдоха при нажатии нм на 'кнопку или рычаг механизма и прекращение -по­ дачи при выдохе.

Автоматическое управление подачей аэрозоля в ре­ жиме дыхания больного может осуществляться с по­ мощью легочного автомата, принцип действия и способ применения которого показаны на рис. 11. Сжатый воз­ дух от компрессора поступает по трубке (1) и удержи­

47

вается клапаном (2), на который давит пружина (3). В начале вдоха больного газ поступает из камеры через трубку (4) и лицевую маску (5) в легкие. При этом в камере создается разрежение, которое перемещает мем­ брану (6) и связанный с ней клапан (2). Сжатый газ начинает поступать через клапан (2) в распылитель (7). Аэрозоль подводится к трубке (4) н далее через маску

(5) в дыхательные пути. В начале выдоха в камере со­ здается давление п мембрана прижимает клапан к сед­ лу. Воздух перестает поступать в распылитель. Больной выдыхает в атмосферу через клапан (8).

Автоматическая система управления поданей аэро­ золя нашла применение при вспомогательном дыхании больного. Несмотря на полную автоматизацию процесса управления подачей аэрозоля больному с помощью ле­ гочного автомата, имеется ряд факторов, которые за­ трудняют применение данного метода.

1. При работе легочного автомата требуется повы-' шейная герметизация в ‘присоединении лицевой маски

кбольному, что объясняется необходимостью создания

вподмембранной полости легочного автомата разреже­ ния, приводящего к включению подачи аэрозоля. При этом затрудняется присоединение аппарата к дыхатель­ ным путям больного с помощью загубника (мундштука) или носовых канюль.

2.Время, необходимое на срабатывание легочного автомата, и время, за которое в распылителе создастся рабочее движение, в сумме составят величину, характе­ ризующую инерционность системы управления подачей аэрозоля, которая может достигать в данном случае значительной величины. Эта величина тем больше, чем

больше объем камеры и трубки, подводящей воздух к распылителю. Эта же инерционность определит и воз­ можность некоторого поступления аэрозоля из распыли­ теля в начальной стадии выдоха.

Полуавтоматическое управление — применение дыха­ тельного мешка при аэрозольтерапни обеспечивает по­ дачу аэрозоля больному при вдохе и прекращение ее при выдохе в то время, как генерирование аэрозоля идет не­ прерывно.

Схема применения дыхательного мешка показана на рис. 12. Аэрозоль, генерируемый в распылителе (5), по­ ступает по шлангу в мешок (4). При вдохе через мас­ ку (2) в дыхательные органы больного поступает аэро­

48

Сжатым газ

золь из мешка и непосредственно из распылителя через клапан вдоха (1). Во время выдоха через клапан выдо­ ха (3) ушедший объем аэрозоля компенсируется в меш­ ке поступающим пз распылителя. Для правильной рабо­ ты системы необходимы три условия:

— равенство поступающего за 1 минуту из распыли­ теля объема воздуха (аэрозоля) величине легочной вен­ тиляции;

—достаточный объем дыхательного мешка;

—давление в мешке при его наполнении должно оставаться ниже, чем сумма сопротивлений обоих дыха­ тельных илапанов с тем, чтобы аэрозоль поступал в мешок и не выходил, минуя что, через «лапаны в атмо­ сферу. Эти условия могут быть описаны следующей си­ стемой:

Ри < Ы р

где W — легочная (минутная) вентиляция; Q — подача воздуха из распылителя (объем аэрозоля); VM— мини­ мальная емкость дыхательного мешка; Vд — частота ды­ хания; а — отношение времени выдоха к времени вдоха; рм— давление в мешке; Дркл— сопротивление дыхатель­ ного клапана вдоха (выдоха).

Первое условие обеспечивается механизмом регули­ рования подачи воздуха в распылитель и контролирует­ ся по отсутствию переполнения или опорожнения мешка в процессе дыхания.

Второе выражение в системе (5.1) определяет ми­ нимальную емкость мешка в зависимости от частоты

49