3 超声波雾化技术在医用领域的应用

1927年Loomis 与Woods研究发现了液体的超声波雾化的现象，他们发现当50KV的电压传输到压电石英上面能够产生300KHz的超声波振动。超声雾化原理是利用超声换能器产生的机械效应以及空化作用而使液体分子作用力破坏，使液体分散形成雾滴，从而液体被雾化为气溶胶状态。超声波雾化产生的液滴喷射初速度低，并且还可以通过改变超声波频率产生不同粒径的雾化液滴，由于液滴的初始速度几乎为零微量载气即可实现雾滴传输有利于输运和沉积。超声雾化原理常应用于药剂雾化治疗、空气雾化加湿装置中。超声波喷雾系统也取代了传统的压力式喷雾系统，广泛地应用在各种工业制造及研发上，特别在微量涂布喷涂领域，超声波喷雾系统产生的雾气更精确，更容易控制且更环保。超声波雾化能够在低流速甚至是静速下产生极好的雾化质量，雾滴小而均匀且雾化容易控制，所以已经广泛应用于各个方面[13]，如空气加湿、药剂雾化治疗、半导体刻蚀、电子产品盐雾试验以及光谱分析等。

超声波雾化这项技术在临床医学领域的应用主要是超声波雾化吸入治疗法，吸入治疗法是依靠压电陶瓷在逆压电效应时产生频率为1-3MHZ超声波，超声波的空化作用使得药液变成1-8微米的气溶胶颗粒，利用导气管送到病人体内，气溶胶微粒依靠呼吸进入气管深处，与传统治疗相比这种方法可以直达病源，具有疗效好、使用药少、副作用低的特点。Vecellio L等人对常用的两种超声波医用雾化吸入器进行了简单的介绍，分析了各自的特点：压缩空气喷气式雾化器几乎可以雾化各种药物，但是装置是一次性的，非常浪费材料：片式超声波雾化器只能雾化药物溶液，并且它的热效应可能会对药物产生影响，振动网孔式超声波雾化器也能雾化药物溶液，但是对悬浊液雾化效率较低，不过它有着雾化无声、便携易用的优点。G.Brenn等人通过激光在超声波雾化片钻化，利用视频成像的方法研究了超声雾化影响粒径的因素，得出粒径的影响因数，研巧发现液滴和周围的气流的混合会降低液滴的混合性，造成液滴的凝结。ZhengguangZhang等人通进对医用超声波雾化片的纵向振动和径向振动，根据液体雾化的原理，推导出雾化片振动的公式，得到了水穴蚀现象阔值和粘度系数与频率之间的关系，为雾化片的工作状态和振动参数选择提供了标准。PerGisle Djupesland通过分析多种医用雾化吸入装置，分别就固体药物吸入和液体药物吸入装置的特点进行分析对比发现超声波雾化器在液体药物吸入方面的有效性以及便利性，同时也指出了其在固体化及悬浊液方面的局限性。

通过研究发现，超声波雾化技术己经在各个产业得以广泛地应用，目前市面上也出现了不少雾化器产品，形状各异功能多样，己有不少厂家提出了便携智能雾化器这一方向，但是市场上并未见到相关产品，目前应用在临床医学中的超声波雾化器设备比较笨重，操作不便，设计一款便携易操作的超声波雾化器的问题亟待解决，随着移动互联网的发展，硬件智能化是一个巨大的趋势，超声波雾化器的智能化可以实现手机端操控，而且无线操控也是智能硬件的大趋巧，因此如何设计一款便携式智能雾化器成为目前雾化器设计应用的一个主要问题。