新型干粉吸入器的設(shè)計(jì)與分析.pdf

1、近年來,由于肺部給藥所具有的獨(dú)特優(yōu)越性,越來越多的學(xué)者開始致力于以干粉吸入器(DPI)為代表的肺部給藥系統(tǒng)的研發(fā)。但是傳統(tǒng)的干粉吸入裝置完全依賴患者的吸氣氣流實(shí)現(xiàn)藥物顆粒的分散,造成經(jīng)肺遞送效率低且不穩(wěn)定。本研究創(chuàng)新性地采用篩網(wǎng)微孔來作為實(shí)現(xiàn)藥物顆粒分散的新的途徑,探究了添加外在動(dòng)力源對(duì)提高藥物粉末分散的有效性。并借助了體外沉積實(shí)驗(yàn)和ANSYS仿真分析干粉吸入器內(nèi)部流場(chǎng)表現(xiàn)等方法設(shè)計(jì)了新型干粉吸入裝置且對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化,并制成實(shí)驗(yàn)樣機(jī)

2、。該實(shí)驗(yàn)樣機(jī)配備了壓電換能器作為外在動(dòng)力源對(duì)藥物粉末進(jìn)行主動(dòng)分散,從而有效克服了傳統(tǒng)干粉吸入裝置必須依賴患者吸氣速率才能實(shí)現(xiàn)藥物顆粒分散的弊端。
　　本文通過體外沉積實(shí)驗(yàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)樣機(jī)進(jìn)行了分析,當(dāng)無高頻振動(dòng)源時(shí)實(shí)驗(yàn)樣機(jī)中篩網(wǎng)孔徑從160μm下降至110μm時(shí),裝置總體有效微粒分?jǐn)?shù)從9.44％上升至11.85％,排空率未有明顯變化,均在~16％。當(dāng)添加高頻振動(dòng)源時(shí),實(shí)驗(yàn)樣機(jī)的排空率明顯提高,從~16％上升至~80％,裝置總體有效微粒分

3、數(shù)上升至26％~37％,然而排出有效微粒分?jǐn)?shù)卻大大下降,從~75％下降至~50％。這表明高頻振動(dòng)外在動(dòng)力源的添加能夠有效地對(duì)粉末進(jìn)行初步霧化,提升裝置的排空率,而排出有效微粒分?jǐn)?shù)的下降則說明氣流所產(chǎn)生的作用是粉末進(jìn)行進(jìn)一步的霧化的關(guān)鍵因素。為了能產(chǎn)生有效的氣流,本文進(jìn)一步利用ANSYS Workbench中的Fluent模塊對(duì)干粉吸入器的流場(chǎng)模型進(jìn)行仿真分析,并研制了一種切向進(jìn)氣口且內(nèi)含臺(tái)階面的流道結(jié)構(gòu)。該流道結(jié)構(gòu)可有效在吸入器內(nèi)部產(chǎn)生