霧化器(nebulizer)是在動力的作用下將試液細分散為氣溶膠的溶液進樣裝置。霧化器是原子化系統的重要部件,其性能對測定的精密度和化學干擾等產生顯著影響。因此要求霧化器噴霧穩定、霧滴細小、均勻和霧化效率高。主要功能就是霧化吸入治療。而霧化吸入治療是將霧化藥物或生理鹽水經霧化器分散成懸浮于氣體的液體或固體微粒(即氣溶膠形式),通過患者吸入的方式,使藥物沉積于呼吸道或肺部,從而達到局部和全身治療的作用。通過霧化吸入,可以達到緩解小氣道肌肉痙攣、稀化痰液、治療和預防呼吸道感染的作用。霧化吸入可以有效治療包括:哮喘、慢性阻塞性肺病、慢性支氣管炎、肺氣腫、支氣管擴張、肺纖維化、肺心病、急性喉阻塞、各種急慢性咳嗽、變應性鼻炎、咽喉部炎癥及水腫等非特異性炎性疾病、吸入性氣道損傷、肺部感染等疾病。
常用的霧化器主要有噴射霧化器、超聲霧化器、網式霧化器、振動篩孔霧化器等。霧化器將藥物轉變為氣溶膠的工作原理各不相同。噴射霧化器是利用壓縮空氣或氧氣經過小孔噴射時的高速氣流將藥液沖擊形成霧狀;超聲霧化器是應用超聲波振蕩聲能使藥液表面微粒脫落液體表面變成細微的氣霧;振動篩孔霧化器采用超聲振動薄膜運動使藥物通過膜上的納米小孔擠出形成霧化顆粒。氣溶膠顆粒隨著吸入氣流運動進入呼吸道,有效沉積在氣道黏膜的藥物顆粒方可發揮治療作用。不同類型的霧化吸入裝置,其產生的氣溶膠顆粒大小的均值和范圍有一定區別。霧化后藥物顆粒大于5μm,絕大部分會停留在口咽部;小于0.5μm的雖能到達下呼吸道,但90%會隨呼吸道排出去;1.0-5.0μm的可到達中間氣道和以下(支氣管),適用于哮喘、咳嗽、肺炎等呼吸系統疾病的霧化吸入治療。霧化器推薦一次性裝置。霧化吸入療法建議指導患者采用正確的呼吸方式,治療前若患者涂有油性面膏需清除,并囑患者勿讓藥液或氣溶膠進入眼中以減少刺激。治療后漱口及口腔護理可顯著降低聲嘶、null、null感染等不良反應的發生率。呼吸機的呼氣端膜片需定期清洗、檢測和更換,以免因呼吸機內部精密部件損壞而影響使用。
1778年,英國醫生約翰·穆奇(John Mudge)發明了杯子狀的“馬奇吸入器”用來吸入阿片蒸汽治療卡他性咳嗽,并首次使用了吸入器“inhaler”一詞。肺活計(Pneumostat)是較早出現的一款電驅動的現代化噴射霧化器。隨著技術的不斷發展,霧化器也越來越小巧便捷,此外呼吸道疾病的患者增多使得家庭霧化的應用越來越廣泛。
分類
常用的霧化器主要有噴射霧化器、超聲霧化器、網式霧化器、振動篩孔霧化器等。
噴射霧化器
噴射霧化器(jet nebulizer)也稱射流霧化器、壓縮氣體霧化器,噴射霧化器主要由壓縮氣源和霧化器兩部分組成。壓縮氣源可采用瓶裝壓縮氣體(如高壓氧或壓縮空氣),也可采用電動壓縮泵。噴射霧化器利用文丘里(Venturi)原理將藥液沖撞成氣霧微粒進行吸入治療。
超聲霧化器
超聲霧化器(ultrasonic nebulizer)是一種利用超聲波的振動引起液體內部壓力變化,使液體表面形成微粒并克服液體表面張力的作用,形成霧化顆粒的方法。超聲霧化器由超聲波發生器和霧化缸兩部分組成。
振動篩孔霧化器
振動篩孔霧化器(vibrating mesh nebulizer)是利用壓電陶瓷片的高頻振動的能量使藥液從膜上的篩孔溢出產生氣溶膠的裝置。根據內部結構差異,可分為主動型振動篩孔霧化器(active vibratingmesh nebulizer)和被動型振動篩孔霧化器(passive vibrating mesh nebulizer)。
醫療用途
霧化器作用
霧化器主要功能就是霧化吸入治療。而霧化吸入治療是將霧化藥物或生理鹽水經霧化器分散成懸浮于氣體的液體或固體微粒(即氣溶膠形式),通過患者吸入的方式,使藥物沉積于呼吸道或肺部,從而達到呼吸道局部治療的作用。通過霧化吸入,可以達到緩解小氣道肌肉痙攣、稀化痰液、治療和預防呼吸道感染的作用。
使用指證
霧化吸入療法不僅可用于急診呼吸系統疾病的診治和急危重癥的搶救,還可預防性地用于需要進行氣道管理的其他疾病患者,無絕對禁忌證。霧化吸人療法在急診的適應證主要包括:哮喘、慢性阻塞性肺病、慢性支氣管炎、肺氣腫、支氣管擴張、肺纖維化、肺心病、急性喉阻塞、各種急慢性咳嗽、變應性鼻炎、咽喉部炎癥及水腫等非特異性炎性疾病、吸入性氣道損傷、肺部感染、各種原因長期臥床、具有合并癥、機械通氣、人工氣道建立、外科手術、喉鏡、支氣管鏡檢查等。此外,霧化吸人療法還可用于一些檢查項目,如支氣管舒張/激發試驗、痰標本采集等。
吸入治療的常用藥物及臨床應用
支氣管擴張藥
支氣管舒張藥能夠通過松弛呼吸道平滑肌、減少氣道炎癥細胞釋放介質、降低血管通透性等作用,最終達到擴張支氣管管腔,改善癥狀的目的。常用于慢性阻塞性肺病(COPD)、支氣管哮喘,其他具有喘證、氣道阻塞性疾病也可選用。常用的支氣管舒張藥包括:β2-受體激動藥、抗膽堿能藥等。
β2-受體激動藥 它可以選擇性作用于β2鹽酸腎上腺素能受體,激活腺酸環化酶從而使細胞內環磷酸腺苷(cAMP)濃度增加,引起細胞內的蛋白激酶A脫磷酸化,并抑制肌球蛋白的磷酸化,引起細胞內的Ca2+泵和氣道平滑肌上的K4通道激活,從而使細胞內的Ca2+排出細胞外,細胞內Ca2+濃度下降,造成細胞內粗細絲微細結構發生改變、肌節延長,達到支氣管擴張的目的。根據藥物種類,藥物的起效時間和作用時間不同,分為短效和長效的β2-受體激動藥。
抗膽堿能藥物 是治療COPD最有效的支氣管擴張藥物。抗膽堿能藥物主要作用于氣道平滑肌和黏膜下腺體的膽堿能受體,抑制細胞內環磷酸鳥苷(cGMP)的合成,降低迷走神經張力,抑制膽堿能神經對支氣管平滑肌和黏液腺的興奮,使支氣管平滑肌松弛、黏液分泌減少,由于M3受體主要分布在大氣道,故膽堿能藥物對大氣道的作用優于周圍支氣管??鼓憠A能藥物的起效時間較β2-受體激動藥慢,作用時間因藥物種類而異。常用藥物有異丙托溴銨與噻托溴銨。
糖皮質激素 是最有效的控制氣道炎癥的藥物。多用于氣道炎癥性疾病,主要有過敏性鼻炎、慢性阻塞性肺病及支氣管哮喘等。品種有二丙酸倍氯米松、布地奈德、丙酸倍氯米松等。常用的劑型有定量霧化吸人、干粉吸人與霧化溶液吸人。霧化溶液是布地奈德,用于哮喘急性發作和COPD急性加重,兒童和老人不能配合MDI吸人時,也可應用。吸人治療藥物直接作用于呼吸道,所需劑量小,副作用小。吸人后應及時用清水漱口,減少或避免聲音嘶啞、咽部不適和念珠菌病感染。
聯合制劑 聯合用藥較單獨用藥效果要好,在我國常用的聯合制劑有激素/LAB A、異丙托溴銨/沙丁胺醇。激素和LABA兩者具有抗炎藥和平喘協同作用。聯合應用效果更好。
基本原理
噴射霧化器
噴射霧化器是利用壓縮空氣或經過小孔噴射時的高速氣流將藥液沖擊形成霧狀,噴射霧化器根據文丘里原理,高壓氣體在加速噴出時,噴嘴附件產生負壓,通過虹吸作用將儲藥槽里的藥液經過吸水管引至噴嘴處與高速氣流混合,共同沖撞隔板,產生氣溶膠顆粒。通常在氣溶膠輸出通路上設計有轉彎和隔片結構,截留大的藥物顆粒返回儲藥池內,而細小的霧化藥物微粒隨氣流輸出。
噴射霧化器產生的氣溶膠顆粒的直徑和釋霧量取決于霧化器的內部結構和設計,也受壓縮氣體的壓力和流量影響。多數的噴射霧化器的驅動氣壓在1.2~1.5大氣壓之間,在此范圍內,氣壓越高、氣流越大,噴射霧化器產生的氣溶膠顆粒直徑就越小,釋霧量就越大。但超出標準的高壓有可能導致連接管脫落或霧化器破裂。多數的壓縮泵輸出的氣體壓力和流量較恒定,治療效果的同質化和可比性較好,易于進行質量控制和霧化吸入臨床效果的比較。
驅動氣體的類型也會影響肺部沉積。例如,理論上講,氦氧混合氣(He:O2)導致更少的湍流,進而增加藥物的輸送;而濕潤的空氣與干燥的氧氣輸送相比,蒸發明顯減少。臨床上采用哪種氣源輸送主要取決于臨床治療情況而非藥物輸送效率本身的因素。在符合臨床應用指征的情況下方可以高壓氧氣作為驅動氣源。
超聲霧化器
超聲霧化器是應用超聲波振蕩聲能使藥液表面微粒脫落液體表面變成細微的氣霧,超聲波發生器產生的高頻電流經過安裝在霧化缸里的超聲換能器使其將高頻電流轉換為相同頻率的聲波,通過霧化缸底部的超聲薄膜,從而使超聲波直接作用于霧化缸中的液體。當超聲波從缸底經傳導到達藥液表面時,液-氣界面即藥液表面與空氣交界處,在受到垂直于分界面的超聲波的作用后(即能量作用),使藥液表面形成張力波,當表面張力波能量達到一定值時,液體霧粒會克服表面張力的作用而飛出。在醫用超聲霧化器將藥液分裂成微粒后,再由送風裝置產生的氣流將霧粒送出,形成藥霧,藥霧經送霧管輸送給患者。超聲霧化器釋出的藥物顆粒直徑大小與超聲頻率呈負相關,頻率越高,顆粒越小。釋霧量則與超聲波振幅(功率)呈正相關,強度越大,釋霧量越大。
振動篩孔霧化器
振動篩孔霧化器采用超聲振動薄膜運動使藥物通過膜上的納米小孔擠出形成霧化顆粒,振動篩孔霧化器(vibrating mesh nebulizer)是利用壓電陶瓷片的高頻振動的能量使藥液從膜上的篩孔溢出產生氣溶膠的裝置。根據內部結構差異,可分為主動型振動篩孔霧化器(active vibratingmesh nebulizer)和被動型振動篩孔霧化器(passive vibrating mesh nebulizer)。
主動型振動篩孔霧化器由一個有1 000多個漏斗形微孔的圓形板(篩孔板)和圍繞著篩孔板的壓電陶瓷片組成。電力驅動壓電陶瓷片以大約130kHz的頻率振動,帶動微孔板的振動,使微孔板在約1μm范圍內上下移動,這種振動的能量使藥液通過篩孔溢出形成霧化顆粒。產生的氣霧通過管道輸出。
被動型振動篩孔霧化器融合超聲霧化特性,其結構包含與壓電換能器連接的超聲振動片,該振動片因藥物阻隔與篩孔板分離。工作過程中,超聲振動膜劇烈振動,使藥液通過固定直徑的細小篩孔擠出,最終形成均勻細小的顆粒并釋放。
振動篩孔霧化器產生的顆粒大小與篩孔直徑相關,霧粒直徑具有穩定性。通常情況下,篩孔直徑越小,產生的顆粒越小。該裝置通過設計減少了超聲波振動液體時產熱的影響,對吸入藥物的影響較小。在篩網式霧化器的結構設計中,空氣通道可使流入的空氣與霧化顆粒相互作用,形成易于被肺部吸收的柔軟霧狀顆粒。
安全風險
注意事項
1.霧化器、呼吸管道及霧化面罩等應專人專用,推薦一次性裝置。此外,選購時應注意噪音、振動等指標。市面上銷售的壓縮霧化器的噪音大部分在80分貝左右,而質量好的壓縮霧化器噪音應該在65分貝以內。噪音大的機器一般伴隨較大的振動和發熱(上述噪音、振動、發熱3項均屬于能量的損失),影響患者使用體驗,因此壓縮霧化器的標稱功率并不是越大越好。
2.雖然霧化吸入療法對患者的吸入技術和配合度要求低,仍建議指導患者采用正確的呼吸方式(雙唇含住口含器,緩慢吸氣,深吸氣后屏氣2~3秒,緩慢呼氣,盡可能通過鼻腔呼出),以達到更好的治療效果。
3.治療前若患者涂有油性面膏需清除,并囑患者勿讓藥液或氣溶膠進入眼中以減少刺激。
4.治療后漱口及口腔護理可顯著降低聲嘶、咽喉痛、念珠菌病感染等不良反應的發生率。
5.應用于霧化吸入療法的呼吸機的呼氣端膜片需定期清洗、檢測和更換,以免因呼吸機內部精密部件損壞而影響使用。
禁忌證
霧化吸入療法雖無絕對禁忌證,但選擇霧化吸入藥物時應重視:①患者過敏史,禁止給有藥物過敏史的患者霧化吸入同類藥物,如曾有對任何種類及給藥途徑的糖皮質激素過敏的患者嚴禁霧化吸入吸入性糖皮質激素; ②藥物的配伍禁忌,如少數患者同時接受沙丁胺醇及異丙托溴銨霧化吸入治療時有發生慢性閉角型青光眼的報道,故聯合霧化上述及其同類藥物時應慎重;③患者基礎性疾病用藥禁忌,如兒童、妊娠期婦女、老年、長期臥床及具有各種合并癥的患者,應特別重視既往用藥史與吸入藥物的禁忌;④與其他治療手段密切配合。
管理類別
發展歷史
最早的霧化治療是被譽為“希波克拉底”的希波克拉底把醋和油浸泡過的草藥和沒藥樹,放在一個壺形裝置內加熱,壺蓋中上一個開口放置蘆葦竿,加熱后產生的氣霧從桿中冒出,而后由患者經口吸入,實現治療。
1778年,英國醫生John Mudge發明了杯子狀的“馬奇吸入器”用來吸入阿片蒸汽治療卡他性咳嗽,并首次使用了“inhaler”一詞。隨后出現的玻璃蒸汽吸入器,在世界范圍內得到了更廣泛的使用。
1858年,法國醫生薩萊斯(Sales-Girons)在溫泉水流拍打堅硬表面產生水霧的基礎上,研制出了便攜式噴射霧化器。此后該霧化吸入裝置幾經改制,最后得以投放市場。1864年,Seigle蒸汽霧化器的問世是霧化器設計的重大改進,運用文氏原理,通過小型氣爐形成氣流,使液體藥物霧化。該裝置后來經改進和完善,在多個國家得到推廣應用。
1912年,Ephra?m報道采用霧化吸入鹽酸腎上腺素的方法治療哮喘患者取得成功。隨之而來的,手持霧化吸入腎上腺素成為治療哮喘的標準療法。同年,祖列格(Zuelzer)在Berliner Klinische Wochenschrift(柏林臨床周刊)發表了一篇論文,報道使用壓縮空氣或氧氣驅動的霧化器吸入腎上腺素。
Pneumostat是較早出現的一款電驅動的現代化噴射霧化器。1926年,Sachse更詳細地描述了Spiess-Drager霧化器,并指出藥物輸出劑量和液滴大小是可以調節的。1949年,一種新型的電子噴霧裝置——超聲霧化器問世。之后,研究者陸續發明了測定霧化藥物吸入劑量的方法以及持續霧化吸入技術,使得霧化吸入療法不斷完善,而且霧化器的體積也更加小巧,便于攜帶。2005年,振動篩孔霧化技術出現,其結合了超聲霧化的特點,更加小巧輕便。2010年,一款基于智能網的I-neb自適應性氣溶膠輸送(AAD)設備問世,該設計主要用來適應患者的呼吸模式,代表了最新的以患者為中心的霧化吸入理念。隨著技術的不斷發展,霧化器也越來越小巧便捷,家庭霧化的應用越來越廣泛。
發展方向
市場上所用醫用霧化器大多采取微粒吸收的原理,把藥液激化成為小顆粒使其附在人體的上、下呼吸道和肺部,使藥液被充分吸收而達到最好的治療效果,霧化治療器作為微粒吸收的主要輔助設備越來越受人們的關注。霧化器產品種類較多,但比較普及的還是超聲波霧化器和壓縮空氣式霧化器。超聲波霧化器是利用電子高頻震蕩,通過陶瓷霧化片的高頻諧振,將液態水分子結構打散而產生自然飄逸的水霧的,它不需加熱或添加任何化學試劑,但只能輸送蒸餾水蒸氣和很少量的藥物。
便攜性和小型化
市場調研分析可知,患呼吸道疾病的主要人群是老人和小兒,而患者的年齡不同,對消費品的需求內容有很大差別,比如嬰兒、兒童、青年、老人等,就形成了不同的設計市場。應結合醫用霧化器在設計上的便攜、防滑、操作按鍵的可感知度等人性化設計,相應地做出適應性人群變化。反觀該類產品的色彩定位,主要是抓住色區別于質、形的感性化,強調其象征作用和對人們情感上的影響力。同時鑒于產品的使用多在呼吸道疾病頻發的冬春兩季,在產品本身的色彩設計上宜多考慮易接近人群心理特征的暖色調。
新型霧化器趨于人性化、小型化、便攜化,霧化器產品的便攜性和小型化為造型出發點,重點突出其人性化和可用性。其中產品的便攜性是指產品使用時不受時間和空間的限制,因此,產品的重量、尺寸和使用方式成為其設計要點。
多功能霧化器
普通霧化器與氣切套管連接不牢,在氣管切開患者霧化過程中,藥液容易傾灑,需要護士在床旁手扶霧化器,浪費護理人力資源,且霧化效果不佳。危重患者的病情瞬息萬變,同一患者從非人工氣道過渡到人工氣道的過程中,功能單一的普通霧化器便很難滿足患者霧化需求。
新型多功能霧化裝置安全可靠、成本低廉、使用方便、功能多樣。關鍵技術優勢:①霧化器的延長管能夠氣切套管吻合,使霧化器與氣切套管固定牢固,藥液不易傾灑,且不需要護士在床旁手扶霧化器,節省了人力資源;②霧化器功能豐富,在危重患者從非人工氣道過渡到人工氣道過程中,不要需要再拆新的霧化器,即可以一器多用,節省耗材;③霧化器霧化微粒粒徑小,霧化效果好。
產業現狀
隨著城市化發展,在環境的變化下,世界范圍內哮喘的發病率呈現上升趨勢。在針對呼吸道疾病治療中,霧化吸入療法具有用藥劑量小、起效迅速、臨床效果好等優勢,已被廣泛應用。在醫學上,超聲霧化器被稱為第一代霧化器,壓縮式霧化器為第二代霧化器,微網式霧化器為第三代霧化器。
2019年全球吸入治療霧化器市場規模達到65億美元,2019年中國醫用霧化器市場規模為17.28億元,同比增長22.12%,未來中國市場規模將達到20億元。
中國醫用霧化器市場需求量不斷上升。2019年中國醫用霧化器市場需求達到620萬臺,同比增長34.20%,復合增長率為38.81%。其中,2019年壓縮式霧化器需求量達到480萬臺,占比為78%,市場上的主導產品;其次是網式霧化器,市場需求量達到120萬臺,占比為19%;超聲式霧化器需求量為20萬臺,占比為3%。未來霧化器市場需求量將達到800萬臺。
參考資料 >
霧化器.圖片.2023-11-15
霧化器.術語在線.2023-10-09
霧化器.國家藥品監督管理局.2023-11-03
醫用霧化器的原理和參數對比及相關產品介紹.MedRobot.2023-10-09
世界哮喘日 | 哮喘患者連年上升,家用霧化器會否成為市場新貴.健康界.2023-10-10