新型干粉吸入器的設(shè)計與分析.pdf

1、近年來,由于肺部給藥所具有的獨特優(yōu)越性,越來越多的學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)微孔來作為實現(xiàn)藥物顆粒分散的新的途徑,探究了添加外在動力源對提高藥物粉末分散的有效性。并借助了體外沉積實驗和ANSYS仿真分析干粉吸入器內(nèi)部流場表現(xiàn)等方法設(shè)計了新型干粉吸入裝置且對其結(jié)構(gòu)進行了優(yōu)化,并制成實驗樣機

2、。該實驗樣機配備了壓電換能器作為外在動力源對藥物粉末進行主動分散,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現(xiàn)藥物顆粒分散的弊端。
　　本文通過體外沉積實驗對實驗樣機進行了分析,當無高頻振動源時實驗樣機中篩網(wǎng)孔徑從160μm下降至110μm時,裝置總體有效微粒分數(shù)從9.44％上升至11.85％,排空率未有明顯變化,均在~16％。當添加高頻振動源時,實驗樣機的排空率明顯提高,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數(shù)卻大大下降,從~75％下降至~50％。這表明高頻振動外在動力源的添加能夠有效地對粉末進行初步霧化,提升裝置的排空率,而排出有效微粒分數(shù)的下降則說明氣流所產(chǎn)生的作用是粉末進行進一步的霧化的關(guān)鍵因素。為了能產(chǎn)生有效的氣流,本文進一步利用ANSYS Workbench中的Fluent模塊對干粉吸入器的流場模型進行仿真分析,并研制了一種切向進氣口且內(nèi)含臺階面的流道結(jié)構(gòu)。該流道結(jié)構(gòu)可有效在吸入器內(nèi)部產(chǎn)生