ULTRASONIC GENERATION OF AEROSOL FOR THE HUMIDIFICATION OF INSPIRED GAS DURING VOLUME‐CONTROLLED VENTILATION
Authors: Herzog P. , Norlander O. P. , Engström C.‐G. 
Published: December 2008

A method for the humidification of inspired gas during controlled ventilation is presented together with studies on the water balance via the airways. An ultrasonic aerosol generator is connected to the inspiratory tubing of the respirator. The nebulizer can produce 0.72 mg water per minute, which corresponds to 72 g of water per m3 at a total ventilation of 10 litres per minute. The aerosol uses the inspiratory flow of the respirator as propellant, and no loss of generated aerosol occurs during expiration, as the aerosol can accumulate in the nebulizer. This is in contrast to a compressed‐gas nebulizer, which has low efficiency, inter alia, because of its inability to provide for accumulation of aerosol. A compressed‐gas nebulizer had an efficiency that was 15 times less than that of the ultrasonic nebulizer at equal ventilatory volumes. Exhaled water in patients ventilated with dry gas can be predicted from the ventilation nomogram for the Engström respirator, the temperature at the tracheal cannula, and the corresponding saturated humidity. A nomogram is presented for the simple and rapid calculation of net water gain from administered aerosol at different ventilatory volumes.

The investigations have also shown that the heated draw‐over standard humidifier of the Engström respirator is sufficient in patients with normal secretion in the airways, but not entirely satisfactory in patients with crust formation, tracheobronchitis, or reduced fluid intake in combination with ventilation with dry gas (high percentage of oxygen).

The ultrasonic nebulizer offers possiblities of the administration of water‐soluble, aerosol‐forming drugs to the circulation through the airways and the alveolar membranes.

Es wird über eine Methode der Befeuchtung des Einatmungsgases während kontrollierter Beatmung sowie über Untersuchungen des Wassergleichgewichtes via die oberen Luftwege berichtet. Ein ultrasonischer Aerosol‐Generator wird an den Einatmungsschlauch des Ventilators angeschlossen. Dieser Vernebler kann 0,72 g Wasser pro Minute verdunsten, was 72 g Wasser pro m3 bei einer Gesamtventilation von 10 1 pro Minute entspricht. Dem Aerosol dient der Inspirationsstrom des Respirators als Vehikel; während der Exspiration kommt es zu keinem Wasserdampfverlust, da das Aerosol im Vernebler gespeichert werden kann. Vernebler, die mit komprimiertem Gas betrieben werden, haben dagegen einen geringeren Wirkungsgrad, unter anderem wegen der fehlenden Aerosol‐Speicherung. Bei gleichen Ventilationsvolumina war der Wirkungsgrad eines Druckluftverneblers 15 mal geringer als der des Ultraschall‐Verneblers. Bei Patienten, die mit trockenem Gas beatmet werden, kann die Menge des abgeatmeten Wassers aus dem Ventilationsnomogramm des Engström‐Respirators, der Temperatur an der Trachealkanüle und der korrespondierenden Feuchtigkeitssättigung vorausgesagt werden. Für die einfache und schnelle Berechnung der Wasserzufuhr mittels des Aerosols bei verschie‐denen Ventilationsvolumina wird ein Nomogramm vorgestellt.

Diese Untersuchungen haben gleichzeitig gezeigt, dass der erwärmte Standardverdampfer des Engström Respirators vom →Draw‐over←‐Typ für Patienten mit normaler Sekretion in die Atemwege ausreicht, nicht aber für solche, bei denen sich Borken gebildet hatten, eine Tracheobronchitis bestand oder bei denen verminderte Flüssigkeitszufuhr in Verbindung mit Trockengasbeatmung (hoher Sauerstoffanteil) vorlag.

Der Ultraschall‐Vernebler bietet auch die Möglichkeit wasserlösliche, aerosol‐bildende Medikamente über die Luftwege und die Alveolarmembranen dem Kreislauf zuzuführen.