Естественнонаучные и медицинские аспекты процесса диспергирования жидкости
Способность жидкости (в том числе и биологического происхождения) к диспергированию можно отнести к разряду сложных физико-механических явлений, производных от более «простых» физических свойств - вязкости, адгезивности, упругости, поверхностной активности (П.П.
Запевалов, 1982). К подобного рода относительно сложным процессам относится, например, такая характеристика жидкости как «текучесть» (E. Puchelle et al., 1985).Процесс формирования дисперсной фазы в дисперсионной среде применительно к взаимодействию жидкости и газа - явление широко распространенное в природе (например, образование водяной пыли и брызг во время шторма). Распыливание (дробление) жидкости широко применяется и в современной технике. Оно осуществляется, в частности, в химической и пищевой промышленности, при экстрагировании твердых веществ из жидкостей, при сушке, а также в ряде других технологических процессов (дробление пульпы в алюминиевой промышленности, охлаждение газов распыленной жидкостью в ряде аппаратов и т.д.). Равномерное распределение жидкости и экономия диспергируемого материала обеспечили успех принципа тонкого распыливания красящих веществ в строительной и других областях промышленности, при опрыскивании растений в сельском хозяйства, в медицинской практике (Л.А. Витман, 1982). Тонкое распыливание (небулизация) лекарственных средств явилось крупным шагом вперед при лечении прежде всего заболеваний респираторной системы (R.A. Brewis, 1999).
Процесс диспергирования требует затраты работы тем большей, чем выше степень измельчения и поверхностная энергия на границе измельчаемого тела с окружающей средой. Энергия, подведенная к диспергируемой жидкости, расходуется на:
1) образование новой, значительно большей поверхности дисперсной фазы и преодоление при этом сил межфазного натяжения;
2) преодоление сил вязкости при изменении форм жидкости;
3) перемещение массы дисперсной фазы и среды (П.П.
Запевалов, 1982).Затраты энергии на преодоление вязкости на 1 -2 порядка меньше, чем на создание новой поверхности раздела. Причиной распада жидкостей являются неустойчивые волнообразные деформации с быстро нарастающими амплитудами. Распад жидкости зависит не от энергии вообще, а от количества энергии, приходящейся на единицу объема дисперсной фазы (Л.Я. Живайкин, Б.П. Волгин, 1961; П.П. Запевалов, 1982).
Ни теоретических расчетов, ни общих эмпирических формул для процесса отрыва частиц воздушным потоком, распада и распыливания жидкости до настоящего времени не создано. Известно, что под влиянием выходящего потока газа наступает вначале явление подвисания, потом срыв и унос жидкости (Л.Я. Живайкин, Б.П. Волгин, 1961). В потоке газа частицы под действием сил давления и трения могут разбиваться на более мелкие (Г.С. Самойлович, 1980).
Еще более сложен процесс диспергирования полимерных растворов, к которым относится большинство биологических жидкостей. При низких скоростях деформации линейных полимеров разрыв наступает только вследствие увеличения поверхностных волн, возникающих под влиянием сил поверхностного натяжения. При повышенных скоростях деформирования разрыв наступает до достижения режима течения и обусловлен превышением когезионного предела. Очень высокая скорость деформации приводит не к вязкоэластическому, а к хрупкому разрыву (Г.В. Виноградов, А.Я. Малкин, 1977). Диспергирование полимеров в вязкоэластическом состоянии сильно ограниченно, поскольку частицы в результате аутогезии легко слипаются вновь (К. Симонеску, К. Опреа, 1979). При механической деструкции не обязателен разрыв главной цепи макромолекулы. Возникают промежуточные состояния, и дальнейший разрыв связей определяется не первичным воздействием, а структурой полимера, находящегося в напряженном состоянии (П.Ю. Бутягин, 1987). Насыщенные полимерные растворы, где образуются зацепления, значительно более чувствительны к механохимическим превращениям, чем растворы разбавленные, этим облегчается деструкция полимеров, снижение их вязкости.
Установлено, что деструкция полимеров зависит в большей степени от давления воздуха, чем от концентрации солей, температуры, скорости движения полимерной жидкости (А. Казале, Р. Портер, 1982). Для полидисперсных полимеров характерно, что наступающее под влиянием внешней среды диспергирование (срыв) присуще именно их высокомолекулярному компоненту, в то время как низкомолекулярный продолжает течь (Г.В. Виноградов, А.Я. Малкин, 1977). Свойства диспер-сионного (диспергационного) аэрозоля существенно отличаются от характеристик конденсационного аэрозоля: он обычно грубее, полидисперснее, может существовать в виде жидкой и твердой дисперсной фаз (Н.А. Фукс, 1975).
Приведенные закономерности, во всей вероятности, могут быть распространены на процессы естественного диспергирования жидкостей биологического происхождения.
Биологические и медицинские аспекты диспергирования содержимого дыхательных путей и ротоглотки исследованы чрезвычайно слабо. При изучении воздушно-капельных инфекций найдено, что выделение возбудителя из органов дыхании в окружающую среду происходит главным образом с капельками слюны, слизи и мокроты, заражающими воздух при кашле, чихании, форсированном выдохе (В.В. Влодавец, 1982; К.Г. Гапочко и соавт., 1985). Основным загрязнителем является слюна. Количество выделяемого в атмосферу инфекта зависит от содержания секрета в ротовой полости и дыхательных путях (К.Г. Гапочко и соавт., 1985). Бактериальные капли, атомизирующиеся при кашле из секрета носоглотки, неоднородны и имеют в диаметре в среднем 10 мкм, хотя в некоторых случаях - даже больше 100 мкм. При испарении остаются ядрышки капель, диаметр которых - около 2 мкм (С.С. Речменский, 1983).
Особенности диспергирования при кашле, являющемся одним из важнейших механизмов удаления патологического материала из бронхов, изучены очень мало. Но описано, как под влиянием кашлевого толчка и сопутствующей вибрации стенок трахеи или бронха происходит отрыв вязких кусочков слизи - капелек (Е.Л. Амелина и соавт., 2006).
Известно, что диспергирование инфицированного содержимого бронхов при кашле способствует диссеминации легочного туберкулеза.
Таким образом, диспергирование жидкостей газовым потоком - важная проблема в связи с большой распространенностью этого процесса в природе и технике. Медицинские аспекты естественного диспергирования содержимого дыхательных путей изучались, в основном, с точки зрении эпидемиологии воздушно-капельных инфекций.
рассматриваемого в качестве одного из важнейших механизмов трахеобронхиального и, вероятно, альвеолярного, клиренса. В результате нами (В.А. Добрых) в 1988 г. была сформулирована оригинальная концепция диспергационного транспорта содержимого нижних дыхательных путей.
1.2.
Еще по теме Естественнонаучные и медицинские аспекты процесса диспергирования жидкости:
- Генетические и молекулярные аспекты эндометриоза яичников как опухолевого процесса
- КЛИНИКО-ИММУНОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ БРОНХИАЛЬНОЙ АСТМЫ У МЕДИЦИНСКИХ РАБОТНИКОВ
- 2.2. Исследование показателей трудового процесса медицинского персонала
- Определение антибиотиков в сыворотке крови, моче и других биологических жидкостях
- Глава 1. ЭПИДЕМИОЛОГИЧЕСКИЕ И КЛИНИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ТРАВМАТИЗМА И ИНФЕКЦИЙ, СВЯЗАННЫХ С ОКАЗАНИЕМ МЕДИЦИНСКОЙ ПОМОЩИ РАНЕНЫМ И ПОСТРАДАВШИМ С ТЯЖЕЛЫМИ ТРАВМАМИ (обзор литературы)
- Глава 1.Диагностическое значение естественного диспергирования содержимого дыхательных путей
- КЛИНИЧЕСКАЯ МЕДИЦИНА НА ПОВОРОТЕ К ЕСТЕСТВЕННОНАУЧНОМУ ПУТИ ДАЛЬНЕЙШЕГО РАЗВИТИЯ: первая половина 19-го столетия
- БАЙГОЗИНА Евгения Александровна. КЛИНИКО-ПАТОФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ДИАГНОСТИКИ И ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ИСХОДА НОЗОКОМИАЛЬНОЙ ПНЕВМОНИИ. Автореферат диссертации на соискание учёной степени доктора медицинских наук. Омск - 2011, 2011
- Оптимизация обеспечения эпидемиологической безопасности при использовании медицинского оборудования и медицинских изделий в режимных и специализированных отделениях медицинских организаций. Федеральные клинические рекомендации. - Москва,2015. - с., 2015
- Приложение 11 ПАМЯТКА ДЛЯ МЕДИЦИНСКИХ РАБОТНИКОВ СТАНЦИИ (ОТДЕЛЕНИЯ) СКОРОЙ МЕДИЦИНСКОЙ ПОМОЩИ ПО ПРИЕМУ ВЫЗОВА СКОРОЙ МЕДИЦИНСКОЙ ПОМОЩИ
- Обработка рук медицинского персонала и использование медицинских перчаток
- Глава 2 ПРЕДМЕТ ЭПИДЕМИОЛОГИИ. МЕСТО ЭПИДЕМИОЛОГИИ В СТРУКТУРЕ МЕДИЦИНСКИХ НАУК, МЕДИЦИНСКОГО ОБРАЗОВАНИЯ И ПРАКТИЧЕСКОГО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ
- Продукция глюкокортикоидных гормонов. Их роль в различных метаболических процессах в организме. Механизмы действия на различных уровнях регуляции. Участие в развитии воспалительного процесса. Механизмы глюкокортикоидной недостаточности
- ЭПИДЕМИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС КАК СОЦИАЛЬНО-ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ СИСТЕМА СИСТЕМА ЭПИДЕМИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА
- ГЛАВА 3. СОВРЕМЕННЫЙ ФРАКЦИОННЫЙ СОСТАВ МЕДИЦИНСКИХ ОТХОДОВ КЛАССОВ Б И В И НОРМАТИВЫ ОБРАЗОВАНИЯ ОТХОДОВ ОТ МЕДИЦИНСКИХ УЧРЕЖДЕНИЙ РАЗЛИЧНОГО ПРОФИЛЯ
- Классификация и основные характеристики специальных полимерных чехлов для защиты датчиков и одноразовых стерильных покрытий для защиты медицинского оборудования, используемого в медицинских организациях.
- Терминологический аспект