дата Апрель 07, 2019 просмотров 309

Аэрозольная терапия Аппарат УЗОЛ

Аппарат для воздействия струйным мелкодисперсным орошением и ультразвуковой кавитацией УЗОЛ–01-«Ч» серии «КАВИТАР»

УЗОЛ аппарат аэрозольной терапии

Аппарат аэрозольной терапии сочетанного воздействия струйным мелкодисперсным орошением и ультразвуковой кавитацией УЗОЛ–01-«Ч» серии «КАВИТАР»

УЗОЛ–01-«Ч» серии «КАВИТАР»

Аппарат предназначен для подачи раствора лекарственных препаратов в виде тонкой струи, активированной низкочастотным ультразвуком, неинвазивным способом непосредственно на пораженную ткань (слизистых оболочек лор органов, ожоговой поверхности, раневой поверхности).

Продолжительность процедур от 3 до 5 минут 1 раз в сутки. Курс лечения 5-10 процедур

В зависимости от частоты рецидивов курсы повторяют 2 - 4 раза в год.

Аппарат Кавитар применяется в оториноларингологии для лечения заболеваний

- острый и хронический аденоид

- острый и хронический тонзилит

- острый и хронический фарингит

- острый и хронический ринит

- острый и хронический синусит

- острый и хронический наружный отит

Лечение хронического аденоидита

Данные клинических исследований показывают, что ценные лечебные свойства ультразвука невысокой интенсивности, особенно такие, как болеутоляющие, десенсибилизирующие, противовоспалительные, послужили основанием для использования этого физического фактора при заболеваниях уха, горла, носа.

Эффективность лечения аппаратом УЗОЛ–01-«Ч» серии «КАВИТАР»

При лечении обострений хронического аденоидита с помощью аппарата УЗОЛ-01-«Ч» (Кавитар) выполняются следующие действия:

- удаление бактериальных и вирусных агентов, аллергенов с поверхности слизистой оболочки носоглотки и глоточной миндалины

- антисептическое воздействие используемых лечебных растворов

- глубокое проникновение антисептических растворов в ткань глоточной миндалины

- гибель микробных клеток, находящихся в фазе деления

- уменьшение числа рецидивов после аденотомии в группе больных, прошедших предварительный курс лечения более чем в 10 раз

Лечение ринитов

Лечение ринитов различной этиологии с помощью аппарата УЗОЛ-01-«Ч» (Кавитар) приводит к подавлению симптомов заболевания (ощущения сухости, напряжения, жжения, царапания, щекотания в носу, нарушения дыхания через нос), предотвращению образования корок, носовых кровотечений.

Уничтожение возбудителя и удаление аллергена уменьшает повреждение слизистой, ведущее к хронизации процесса.

Микромассаж слизистой оболочки полости носа стимулирует восстановление тонуса сосудистой стенки, что обеспечивает удаление отека и свободу носового дыхания.

Орошение слизистой оболочки носа при лечении и профилактике ринитов сокращает продолжительность заболевания, предотвращает обострение заболевания, поддерживает нормальный уровень активности человека, улучшая качество его жизни.

Основные действующие факторы аппарата Кавитар

- переменное звуковое давление

- акустические течения

- кавитация озвучиваемой жидкости

Растворы лекарственных веществ используемых для работы аппарата

- физиологический раствор

- линкомицин

- диоксидин

- раствор фурацилина

- суспензия гидрокортизона

- октенисепт

- мирамистин

- хлоргексидин

- ципрофлоксацин

Сертификаты и удостоверения аппарата УЗОЛ-01-«Ч» (Кавитар)

Регистрационное удостоверение УЗОЛ–01-«Ч» серии «КАВИТАР»

Сертификат соответствия УЗОЛ–01-«Ч» серии «КАВИТАР»

Декларация о соответствии УЗОЛ–01-«Ч» серии «КАВИТАР»

Устройство и технические характеристики

Аппарат состоит из следующих элементов:

- блока управления, содержащего ультразвуковой воздушный компрессор и блок питания, с автоматической поддержкой резонансной частоты ультразвуковых колебаний воздушного компрессора и оросителя;

- нагревателя, автоматически поддерживающего температуру лечебного раствора в пределах 38 – 40 °С;

- ультразвукового вибратора, закрепленного в рукоятке пистолетного типа и съёмного бачка для лечебного раствора.

Общий вид аппарата

Комплектация аппарата УЗОЛ–01-«Ч» серии «КАВИТАР»

1. Ороситель с бачком для лечебного раствора

2. Электронный блок

3. Электроподогреватель

В конструкции аппарата предусмотрена регулировка амплитуды акустических колебаний ультразвукового вибратора в диапазоне 5-25 мкм и давления струи лечебного раствора

Частота ультразвуковых колебаний 29 кГц

Принцип работы аппарата УЗОЛ-01-«Ч» (Кавитар)

Механизм действия аппарата «Кавитар» заключается в подаче раствора лекарственных препаратов c низкой концентрацией активных веществ в виде распыления струи, активированной низкочастотным ультразвуком неинвазивным способом непосредственно на пораженную ткань (слизистых оболочек, ожоговой поверхности, раневой поверхности) без непосредственного контакта с ультразвуковым излучателем.

Основные действующие факторы аппарата КАВИТАР

- переменное звуковое давление

- акустические течения

- кавитация озвучиваемой жидкости

- ускорение протекания химических процессов

- активация лекарственных водных растворов

- изменение структуры водных растворов

Механизм воздействия на ткани

- макроочистка тканей, в том числе, разрушение защитных плёнок колоний бактерий

- микромассажное воздействие

- элиминация бактерий, вирусов и грибов с пораженной ткани

- активированные лекарственные растворы легче проникают сквозь клеточные мембраны

- глубокое проникновение активированных лекарственных растворов в ткани

- создание длительного депо лекарственных средств в тканях

- улучшение микроциркуляции и трофики тканей

- повышение локального иммунитета тканей

При прохождении потока жидкости (лекарственного раствора низкой концентрации вплоть до дистиллированной воды) через оконечник ультразвукового концентратора аппарата «КАВИТАР» происходит изменение физико-механических параметров потока жидкости, включая изменение структуры жидкости, полную гидратацию лекарственных веществ, повышения восстановительно-окислительных свойств, путем воздействия на него ультразвуковых колебаний и кавитации в тонком капилляре с очень высокой удельной энергией.

При воздействии на воду различных внешних возмущений наблюдается диссоциация воды. Далее ион OH– диссоциирует с образованием гидратированного электрона и нейтрального радикала

Обычно эти две реакции называют радиолизом воды.

Затем в воде идут различные химические реакции и образуются различные продукты

Поскольку имеет место эквивалентность окислительных и восстановительных частиц, справедливо соотношение: a+b+2d=c+2e

Самым необычным продуктом радиолиза является гидратированный электрон. Он является сильным восстановителем и быстро реагирует с многими веществами, в том числе с большинством продуктов радиолиза воды.

Экспериментально были установлены следующие его физические свойства:

- окислительно-восстановительный потенциал составляет минус 2,77 В;

- средний радиус распределения заряда 0,28 нм;

- время образования меньше 0,02 нс;

- эквивалентная проводимость 185 См∙см2.

Наличие гидратированного электрона изменяет структуру воды. Некоторые ее кластеры из нитевидных с числом молекул 400-600 превращаются в шаровидные с числом молекул 4, 6, 8 и т.д. Это значительно увеличивает скорость химических реакций с водой, равно как и облегчает проникновение активированной воды и растворов лекарственных веществ сквозь мембраны живых клеток и более быстрое распространение через межклеточное пространство.

Что касается кавитации, которую можно опознать по характерному звуку с чётко определяемым источником при истечении жидкости через оконечник ультразвукового концентратора при работе аппарата «КАВИТАР», то при завершающей стадии существования пузырьков газа (пара), образующегося в жидкости в поле интенсивного воздействия ультразвуковых колебаний, при коллапсе пузырька в точечно-ударном виде проходит ряд элементарных реакций в локальном объеме, окруженном тонкой пленкой жидкости и происходит локальное значительное повышение температуры и давления.

Наличие перекиси водорода Н2О2 также изменяет свойства воды и может служить критерием количества гидратированных электронов в воде

Воздействие ультразвуковых колебаний, приводящих, в том числе, и к кавитации жидкости в капилляре ультразвукового концентратора аппарата «КАВИТАР» значительно изменяет свойства воды.

Многочисленные исследования показали сохранение антисептического эффекта озвученной жидкости (как дистиллированной воды, так и водорастворимых лекарственных веществ в малой концентрации) до двух часов после пропускания через аппарат «КАВИТАР» и уничтожении свыше 99% всех известных штаммов бактерий, микробов и вирусов. При непосредственном орошении живых тканей активность лекарственных растворов малой концентрации ещё выше – время доставки капли жидкости от момента отрыва от капилляра оконечника ультразвукового концентратора аппарата «КАВИТАР» до орошаемой поверхности не превышает одной секунды.

Техническая реализация озвучивания лекарственных растворов низкочастотным ультразвуком

Основной задачей ультразвукового преобразователя является однородное ультразвуковое воздействие на водный раствор антисептика малой концентрации с целью придания ему хорошо выраженных антисептических и других свойств. Для решения данной задачи в наших конструкциях водный раствор проходит через тонкий цилиндрический канал, оканчивающийся капилляром диаметром всего 0,3 мм, ось которого совпадает с осью концентратора ультразвуковых колебаний, подвергаясь тем самым воздействию цилиндрических волн со стороны ограничивающей канал цилиндрической поверхности. Такие волны вызывают в жидкости появление в радиальном направлении знакопеременных давлений и волн виброперемещений и скорости, которые после преодоления т.н. порога кавитации, приводят к появлению кавитации.

Концентратор ультразвуковых колебаний УЗОЛ–01-«Ч» серии «КАВИТАР»

Кавитационное воздействие на жидкость заключается в появлении в ней пузырьков, заполненных парами и растворенным газом. Кавитация уже довольно хорошо изучена (по крайней мере, ее физико-механические проявления) и показано, что появление пузырьков является следствием малой прочности жидкости, которая зависит от множества факторов и, в частности, количества растворенного газа, твердых включений, температуры, частоты воздействия и др. Кавитация включает три основных стадии - начальная, стабильная и нестабильная, причем наиболее действенной является нестабильная стадия. Для ее достижения необходимо повышение интенсивности ультразвука, что приводит к тому, что пузырьки довольно быстро (за несколько периодов) достигают резонансного размера, стремительно расширяются, после чего резко захлопываются. При захлопывании содержащаяся в пузырьке парогазовая смесь, адиабатически (не успевая обменяться теплом с окружающей средой) сжимается до давления около 30 МПа и нагревается до температур порядка 8000 - 12000 К. Известно, что уже при 2000 К около 0,01 % молекул H2O внутри пузырька диссоциируют на водородные и гидроксильные свободные радикалы. Эти радикалы могут рекомбинировать с образованием электронно-возбужденных состояний молекул H2O. При переходе молекул H2O из электронно-возбужденного состояния в основное высвечивается квант света - происходит сонолюминесценция.

Для достижения ультразвуковых колебаний необходимой интенсивности нами используется конструкция ультразвукового концентратора с экспоненциальным профилем (показана на рис. 1). В конструкцию входит круглая концевая масса 1, пьезоактивный модуль 2 из четного числа пьезокерамических дисков, цилиндрический промежуточный элемент 3 и, обычно, однополуволновый или двухполуволновый концентратор колебаний 4.

Однополуволновый концентратор представлен на рис. 2. Его особенностью является уменьшение диаметра поперечных сечений к механическому выходу, что вызывает существенное увеличение виброскорости и амплитуд колебаний. Этот эффект аналогичен увеличению скорости течения жидкости по мере сужения трубопровода и теоретически объясняется на основании закона сохранения массы. Профиль поперечных сечений может быть различным, например, катеноидальный, ампульный и др., но неизменным является уменьшение площади поперечных сечений к механическому выходу, где необходимо обеспечить максимальную виброскорость рабочей поверхности.

Рис.1 Конструкция ультразвукового концентратора с экспоненциальным профилем УЗОЛ–01-«Ч» серии «КАВИТАР»

Такие конструкции наиболее эффективно использовать в резонансном режиме, когда частота вынужденных колебаний совпадает с одной из собственных частот конструкции, при этом собственных частот у любого физического объекта бесконечное счетное множество и требуется выбрать среди них форму колебаний, наиболее полно удовлетворяющую принципу работы конкретного вибропреобразователя. В данном случае необходимо получить мощные продольные колебания (т.е. колебания вдоль оси симметрии устройства) и надо, поэтому, использовать продольные формы собственных колебаний.

На рис.3 представлена форма продольных колебаний. Форма колебаний характеризуется сочетанием узлов и пучностей колебаний, а ее порядковый номер равен числу узлов и, следовательно, на рис.2 представлена первая форма продольных колебаний. На рис.4 представлено распределение вдоль осевой координаты амплитудных значений перемещений и напряжений, связь между которыми определяется на основании закона Гука из решения волнового уравнения

Рис. 2 и 3 Форма продольных колебаний УЗОЛ–01-«Ч» серии «КАВИТАР»

Рис. 4 Распределение вдоль осевой координаты амплитудных значений перемещений и напряжений УЗОЛ–01-«Ч» серии «КАВИТАР»

На рис.4 представлены формы колебаний для амплитуд виброперемещений (темный цвет) и амплитуд механических напряжений (красный цвет), из которых видно, что максимумы перемещений и напряжений смещены друг от друга на величину около четверти длины волны, при этом максимуму амплитуды колебаний соответствует нулевое значение амплитуды напряжений и наоборот. Видно, что в концентраторе амплитуда перемещений на механическом выходе существенно больше, чем на противоположном конце (рис. 4,а), а для обычного цилиндрического вибратора амплитуды на концах одинаковы(рис. 4,б).

Ну а теперь самое главное - рассмотрим поперечные колебания концентратора, которые непосредственно воздействуют на водный раствор. Поперечные или радиальные колебания концентратора происходят перпендикулярно осевой линии и напрямую зависят от величины и распределения продольных колебаний, которые являются основными и возбуждаются в продольном направлении пьзоактивным модулем 2 (рис. 1). Пьзоактивных элементов, возбуждающих поперечные колебания, в этой конструкции нет, поэтому единственной причиной возбуждения таких колебаний являются пуассоновские свойства материалов, т.е. такие упругие свойства, когда при изменении размеров образца в одном из направлений он изменяет размеры в другом направлении. Это наглядно видно, когда растянув жгут резины, мы видим уменьшение его толщины.

Таким образом, распределение амплитуд поперечных колебаний в продольном направлении соответствует распределению амплитуд продольных колебаний в этом направлении с весовым коэффициентом примерно 0,3 (для металлов). В радиальном направлении колебания также описываются волновым уравнением, записанным в цилиндрической системе координат. Решение этого уравнения с краевыми условиями для перемещений, полученных с помощью коэффициента Пуассона, дают удивительную картину перемещений и напряжений (рис. 5).

Рис. 5 Распределение амплитуд колебаний имеет максимум на краях и нуль по оси симметрии концентратора УЗОЛ–01-«Ч» серии «КАВИТАР»

Распределение амплитуд колебаний имеет максимум на краях и нуль по оси симметрии концентратора, при этом решение волнового уравнения описывается цилиндрическими функциями или функциями Бесселя первого и второго рода, которые асимптотически стремятся к гармоническим функциям при больших значениях радиуса. При малых значениях радиуса амплитуда перемещений равна нулю (темная картина распределения), а амплитуда напряжений в резонансном режиме стремится к бесконечности (без учета потерь), т.е. происходит большая концентрация напряжений (красная картина распределения на рис. 5).

Аналогичная картина наблюдается и в жидкости. Вставим в цилиндрический канал, с натягом, цилиндрик с отверстием, имеющим диаметр 0,1-0,3 мм, так чтобы его торцевая поверхность совпадала с торцевой поверхностью концентратора на рис. 1. Цилиндрик окажется в зоне наибольшей интенсивности колебаний и его внутренняя боковая поверхность будет возбуждать в жидкости систему цилиндрических волн (рис. 6, 7). Решение волнового уравнения в жидкости имеет вид аналогичный вышеизложенному и максимальное давление будет наблюдаться при значениях радиуса R близким к нулю (рис. 8).

Рис. 6 и 7 Возбуждение в жидкости системы цилиндрических волн УЗОЛ–01-«Ч» серии «КАВИТАР»

Это позволяет, имея минимальный диаметр дополнительно введенного цилиндра, получить течение жидкости в зоне максимально высоких давлений, что и обеспечивает максимально возможную кавитационную активность при минимуме потребляемой пьезоактивным модулем мощности. При очень большом уровне звуковых давлений в канале цилиндрика кавитация может резко снизить свою активность и парогазовые пузырьки станут пульсирующими. Это требует очень точного дозирования мощности источника питания, что достигается обычно экспериментальным путем.

Рис. 8 Максимальное давление наблюдается при значениях радиуса R близким к нулю УЗОЛ–01-«Ч» серии «КАВИТАР»

Рис.8