книги из ГПНТБ / Глухов, С. А. Техническое оснащение аэрозольтерапии

Г л а в а 8

МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ АЭРОЗОЛЬНЫХ АППАРАТОВ

Как уже отмечалось выше, ряд параметров аэрозольного ингалятора определяет его функциональные характерис­ тики и надежность в эксплуатации. Поэтому соблюдение этих параметров при производстве и последующей эк­ сплуатации в лечебных учреждениях является условием, обеспечивающим лечебную эффективность аэрозольтерапии. В связи с этим важным является вопрос, связанный с контролем параметров при производстве аппаратуры в заводских условиях и проверкой изменений параметров в процессе использования аппарата в лечебном учрежде­ нии. Мы не ставим целью в настоящем разделе рассмот­ реть все существующие методы контроля и испытаний, а останавливаемся лишь на рекомендованных заводамизготовителям и лечебным учреждениям методах провер­ ки наиболее важных параметров, влияющих и определя­ ющих функциональные возможности того или иного аэрозольного аппарата. Эти методы не требуют сложно­ го технического обеспечения и потому доступны в равной степени и в заводских условиях и в лечебных учрежде­ ниях.

О П Р Е Д Е Л Е Н И Е РАСХОДА ВОЗДУХА (П РО И ЗВО Д И ТЕЛ ЬН О С ТИ РАС П Ы Л И ТЕЛ Я ПО ВО ЗД УХУ)

Схема испытательной установки показана на рис. 39. С помощью регулировочного крана игольчатого типа (кран сопротивления или вытравливания) по манометру типа МКД-1 первого класса точности и с пределом изме­ рения 4 кг/см2 устанавливается рабочее давление воз­ духа в форсунке проверяемого распылителя. По рота­ метру типа PC, имеющему необходимый предел измере­ ния, определяется расход воздуха, т. е. производитель-

111

Рис. 39. Схема испыта­ тельной установки для определения расхода воздуха.

1— источник сжатого возду­ ха; 2 — манометр; 3 — рас­ пылитель; 4 — ротаметр: 5 — регулировочный крап.

ность распылителя по воздуху. Во время испытаний не следует заливать распыливаемую жидкость, поскольку это приведет к искажению показаний ротаметра. При испытаниях распылителя, имеющего подсос из атмосфе­ ры добавочного воздуха, замеренный расход воздуха бу­ дет суммарным.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ РАСПЫЛИТЕЛЯ ПО РАСПЫЛ ИВАЕМОИ ЖИДКОСТИ

Для этой цели наиболее приемлема весовая методика, заключающаяся в следующем. Производят взвешивание распылителя с залитой распыливаемой жидкостью (дис­ тиллированной водой) и записывается полученный вес — gi (г). Взвешивание производится на аналитических весах первого класса точности типа Т1-10. Распылитель включается в работу по схеме на рис. 39. Производится распыливание жидкости при температуре 18° и рабочем давлении газа в форсунке в течение времени т (сек)*. При этом ротаметр отключается. Время измеряется с по­ мощью секундомера типа СМ-60. Повторно взвешивают распылитель с остатком жидкости и записывают его вес — g2 (г). Определяют производительность по распы­ ливаемой жидкости по формуле:

Погрешность измерения складывается из двух систе­ матических ошибок при измерении веса и времени и оп­ ределяется по формуле:

112

3 — предметное стекло; 4 — затвор.

распыливания т=10 минут и минимальном расходе рас­ пиливаемой жидкости Ag = 2 г имеем максимальную от­ носительную погрешность £^:2% .

О П РЕД ЕЛ ЕН И Е ВЕСОВОГО РАСП РЕД ЕЛ ЕНИ Я РАЗМ ЕРОВ ЧАСТИЦ

Распылитель включается в работу по схеме, представ­ ленной на рис. 39, с отключенным ротаметром*. Для улавливания и осаждения аэрозольных частиц исполь­ зуется ловушка, представленная на рис. 40. Входное отверстие ловушки (диафрагмы) устанавливается на рас­ стоянии 5 см от выходного патрубка (отверстия) распы­ лителя. Ось диафрагмы должна быть совмещена с осью потока. Радиус диафрагмы R = 8 мм. Затвор открывается на время т= 1 секунде и производится экспозиция. Аэро­ зольные частицы осаждаются на предметное стекло, установленное позади затвора и покрытое смесью трансфО|Р'матор1наго масла и медицинского вазелина. Соотно­ шение компонентов подкладки должно составлять 3:1 при температуре окружающей среды 10—19° и 2:1 при температуре 20—30°. После экспозиции предметное стек­ ло с осевшими на подложке аэрозольными частицами помещают под микроскоп и фотографируют при увеличе­ нии 400х. Съемка производится с масштабной сеткой, по­ мещенной в фотоокуляр. По полученному снимку под­ считывают количество частиц в каждом диапазоне раз­ меров и производят запись.

* Для лучшего осаждения аэрозольных частиц на предметное стекло (подкладку') распиливаемую воду подогревают до 25—30°.

113

Затем определяют среднеарифметический радиус час­ тиц для каждого диапазона:

г ,.—0,5+ 1,5- = 1,0 мкм

( 1. 3) .

Определение погрешности методики для данного ди­ апазона размеров частиц может быть произведено по формуле:

где Ai — погрешность измерений;

п— общее число частиц;

Пг — число частиц данного диапазона.

114

На основании формулы (8.4) следует, что при числе частиц, подсчитанных в данном диапазоне, составляю­ щем «{^ЮО, погрешность не превышает 10%.

Недостатком приведенной методики является избира­ тельная способность, заключающаяся в том, что мелкие частицы хуже осаждаются на предметном стекле за счет обтекания потока.

Таким образом, получаемое по данной методике рас­ пределение частиц всегда будет иметь тенденцию к сдви­ гу кривой распределения в сторону больших частиц.

Однако учитывая, что в медицинских аэрозольных ингаляторах всегда желательно иметь аэрозоли с боль­ шей степенью дисперсности, получаемое распределение будет гарантировать по крайней мере более высокую действительную степень дисперсности.

Результаты измерений могут представляться также в виде графиков в вероятностно-логарифмической сетке.

Вероятность столкновения частицы с любой из ранее осевших за время экспозиции не превышает \V^5- 10_6Д1, где N — число частиц на площади F = 1 см2. Таким об­ разом, погрешность в измерениях при Л /^104 не превы­ шает 5%- Кроме того, при возможном столкновении двух частиц вновь образованная частица имеет размер, мало

гг = 1,04 • гх. Следует также отметить, что наличие мас­ ляной подкладки снижает вероятность такого слияния частиц за счет обволакивания частицы. Это же обстоя­ тельство значительно снижает скорость испарения осев­ ших частиц. Так, например, частица с радиусом г = 2 мкм, находящаяся в масляной подкладке, испарялась за 20—30 минут, а с г = 3 мкм — за 40—50 минут. Раство­ рение водной частицы в подкладке происходит также чрезвычайно медленно, и за 5 минут радиус частицы уменьшается примерно на 0,2—0,3 мкм. Вследствие это­ го можно считать, что за время измерения* (К/г—2 ми­ нуты) размер частицы не изменяется.

Значительный интерес представляет вопрос о воз­ можности растекания сферической частицы, осевшей на масляную подкладку. Движение осевшей частицы на

* Это время отсчитывается от момента осаждения частиц до окончания фотографирования под микроскопом.

115

масляной подкладке по направлению к стеклу опреде­ ляется силой тяжести, при этом скорость движения со­ ставляет:

По формуле (8.5) частица с радиусом г=10 мкм дви­ жется в подкладке по направлению к стеклу со скоростью

кладки толщиной 0,2 мм за т = 280 минут, тогда как про­ должительность измерения составляет Н/г—2 минуты.

Экспериментальная проверка возможности растека­ ния осажденных частиц производилась путем накалыва­ ния капель слабого раствора соды (концентрация

г

ПаНСОз — 0,048 - 3 ) с помощью микропипетки. Капли

падали с высоты 5 см на масляную подкладку толщиной 0,4—0,5 см. Измеряли видимые радиусы десяти капель с помощью инструментального микроскопа и определяли средний видимый радиус г'. Затем капли вымывали дис­ тиллированной водой и полученный раствор титровали. По данным титрования вычисляли средний истинный ра­ диус капель:

где г'„ — средний истинный радиус капель, см;.

т— количество Na-НСОз в растворе по данным титрования, г;

К — концентрация содового раствора,

сма

Коэффициент растекания составляет:

(8.7)

Среднее значение коэффициента растекания для все­ го диапазона радиусов капель 9 -102^ г ^ 1 9 ,1 • 102 мкм составило в соответствии с (8.7) £'=1,03, т. е. практи­

116

чески следует считать, что капля не деформировалась при падении на масляную подкладку и сохраняла сфе­ рическую форму.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ АЭРОЗОЛЯ

Распылитель с залитой жидкостью включается в работу по схеме, изображенной на рис. 39. Производится распыливанпе дистиллированной воды при рабочем давле­ нии воздуха в форсунке и включенном нагревателе. По осп потока аэрозоля навстречу ему устанавливается ртутный термометр с ценой деления 0,1°. При этом рас­ стояние шарика (измерительной части) термометра от выходного отверстия распылителя не должно превы­ шать 2 см.

На показание термометра оказывают влияние два фактора: перегрев за счет торможения потока аэрозоля измерительной частью термометра н трения в погранич­ ном слое и охлаждение за счет испарения со смоченной поверхности. Перегрев термометра можно характеризо­ вать поправкой:

где kt — коэффициент, учитывающий влияние перегре­ ва термометра и зависящий от его конструк­ ции;

и — относительная скорость потока аэрозоля. Потеря тепла на испарение с поверхности термометра

учитывается коэффициентом:

+ °'022 рс^ (ГГ

где гп — теплота испарения;

Е— максимальная упругость водяного пара при температуре Т;

117

Г л а в а 9

ОСНОВНЫЕ ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ АЭРОЗОЛЕЙ В МЕДИЦИНЕ

Большой исторический опыт аэрозольтерапин, успехи ес­ тествознания, медицинской науки и техники значительно расширили области использования аэрозолей в медици­ не, включая лечение и профилактику, санитарию и гиги­ ену, иммунологию и ряд других направлений. Если исто­ рически аэрозольтерапин рассматривалась только как ингаляционное направление, то в наше время эта лекар­ ственная форма привлекает внимание широкого круга врачей разных специальностей, гигиенистов, иммунологов и др.

Разнообразие аэрозольной аппаратуры, появление и широкое производство аэрозольных баллонов, новые ме­ тоды получения аэрозолей, электроаэрозолей, примене­ ние ультразвуковых распылителей и др. вооружили вра­ чей и исследователей, дали им возможность не только повысить эффективность аэрозольтерапин, но и значи­ тельно шире использовать ее в медицине. Этому в нема­ лой степени способствовали успехи химико-фармацевти­ ческой промышленности, когда появление многих лекар­ ственных препаратов потребовало новых, более эффек­ тивных форм их применения.

Давно возникла необходимость разработать класси­ фикацию медицинских аэрозолей и уточнить показания для их применения.

Учитывая разнообразие заболеваний и их локализа­ ции, мы считаем, что классификация должна исходить из назначения аэрозолей. В этой связи нам представляется целесообразным деление медицинских аэрозолей на две принципиально различные группы: ингаляционного наз­ начения и неингаляционного назначения. К первой груп­ пе следует отнести все те аэрозоли, которые человек вды­

(10

хает. Вторая группа охватывает аэрозоли, которые ис­ пользуются не для вдыхания, а для нанесения на поверх­ ность тела (раны, ожоги), для введения в полости (ухо, прямая кишка, вагина), аэрозоли, которые используют­ ся для дезинфекции, дезинсекции, для увлажнения и дезодорации воздуха. Однако мы ие можем исключить возможность их невольного вдыхания, поскольку они мо­ гут содержаться в воздухе, которым дышит человек. Это необходимо всегда учитывать с точки зрения возможного вредного действия этих веществ. Каждое из указанных направлений содержит еще ряд других, которые позво­ ляют уточнить показания для применения аэрозолей.

Так, например, ингаляционное направление может преследовать разные цели. Ведущая из них — это инга­ ляционное воздействие па слизистую оболочку дыхатель­ ных путей и респираторный эпителий альвеол. В другом случае перед врачом стоит задача использовать интен­ сивное всасывание со слизистой оболочки и со стороны альвеол для общесистемного 'введения лекарственных ве­ ществ или для их избирательного действия на те или иные системы (сердечно-сосудистая, цептралыюпервная, выделительная и др.).

Основная аппаратура, описанная выше, предназначе­ на для ингаляционного применения аэрозолей, хотя мно­ гие из них могут использоваться для нанесения аэрозо­ лей на поверхности пли введения в полости, т. е. для иеннгаляционного применения. Различные виды меди­ цинских аэрозолей и различные лекарственные вещества также могут применяться и ингаляциоино, и неингаляци­ онно. В связи с этим целесообразно рассмотреть основ­ ные виды аэрозолей и области применения аэрозольтерапии.

При всем разнообразии аэрозольных аппаратов, свой­ ства получаемых с их помощью аэрозолей их характери­ стики находятся в установленных пределах, определя­ емых рассмотренными выше методами генерирования и применением тех или иных видов аэрозолей.

Нет нужды подробно рассматривать здесь простые влажные аэрозоли, дисперсной фазой которых являются растворы лекарственных веществ. Эти аэрозоли, получае­ мые практически с помощью всех описанных выше аппа­ ратов п применяемые ингаляционным и неингаляцион­ ным путем, являются наиболее распространенными и на­ иболее широко освещенными в литературе [36, 70].

120