Ultraschallzerstäubung

Ultraschallzerstäubung, auch als Ultraschall-Nebulisation bezeichnet, ist ein Verfahren zur Umwandlung einer Flüssigkeit in ein Aerosol durch hochfrequente mechanische Schwingungen. Die Schwingungen werden von einem piezoelektrischen Wandler erzeugt, der mit einem Flüssigkeitsbehälter in Kontakt steht. Bei den erzeugten Wellen brechen die Flüssigkeitsoberflächen in winzige Tröpfchen auf, typischerweise im Bereich von 1 bis 5 Mikrometern Durchmesser, abhängig von Frequenz, Liquidität und Systemgeometrie.

Das Verfahren basiert auf der Umsetzung von elektrischer Energie in akustische Energie, die die Flüssigkeit in Resonanz bringt und die Tröpfchenbildung auslöst. Die Tropfengröße wird durch Frequenz, Flüssigkeitsviskosität, Oberflächenspannung und Düsengeometrie beeinflusst. Typische Frequenzen liegen im Bereich von etwa 1 bis 3 Megahertz. Aufgrund der Heizwirkung der Ultraschallenergie kann es zu einer Erwärmung der Flüssigkeit kommen, was besonders bei hitzeempfindlichen Substanzen beachtet werden muss.

Ultraschallzerstäubung findet breite Anwendung in der inhalativen Therapie, insbesondere zur Abgabe von Bronchodilatoren, Kortikosteroiden oder Antibiotika über die Atemwege. In der analytischen Chemie dient sie auch zur Probennebelung für die Einführung in atomistische Detektionsmethoden wie ICP-OES oder ICP-MS. Weitere Einsatzbereiche umfassen Labor- und Forschungsanwendungen, bei denen ein schnelles, einfaches Aerosol erzeugt werden soll.

Zu den Vorteilen zählen eine kompakte Bauweise, geringe Systemkomplexität und schnelle Probenumwandlung. Nachteile sind potenzielle Überhitzung der Flüssigkeit, größere Tröpfchenverteilung im Vergleich zu spezialisierten Verfahren und eingeschränkte Eignung für viscose oder hitzeempfindliche Substanzen. Im Vergleich zu Vibrating-Mesh-Systemen können Ultraschallanlagen eine höhere Wärmebelastung und weniger präzise Tropfengrößen aufweisen, bieten jedoch kostengünstige Optionen für einfache Anwendungen.