導(dǎo)航
311XP噴霧粒度儀測試霧化器霧滴粒度技術(shù)分析
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311XP噴霧粒度儀測試霧化器霧滴粒度技術(shù)分析
霧滴粒度大小檢測需要用到激光噴霧粒度儀。霧化吸入治療是呼吸系統(tǒng)疾病治療方法中一種十分有效的治療方法。霧化治療一般采用霧化器將藥液霧化成微小顆粒，使藥物通過呼吸吸入的方式進入呼吸道和肺部，從而達到無痛和迅速有效治療的目的。霧化的藥物液滴的大小直接影響藥物的吸收效果。如果液滴大，霧化快，導(dǎo)致患者吸入過多的水蒸氣，使呼吸道濕化，呼吸道內(nèi)原先部分堵塞支氣管的干稠分泌物吸收水分后膨脹，加大呼吸道阻力，可能會產(chǎn)生缺氧現(xiàn)象，且會使藥液結(jié)成水珠掛在內(nèi)腔壁上，對藥物需求量大，造成浪費的現(xiàn)象，并且對于疾病霧化治療的效果不佳。所以，霧化出來的粒度決定了霧化器的治療效果和質(zhì)量[1-3]。
濟南微納儀器股份有限公司研究開發(fā)的Winner311XP激光粒度分析儀能夠?qū)F化液滴的粒度分布進行快速準(zhǔn)確的測試分析并給出測試報告。
Win311XP激光粒度分析儀是以Mie散射為原理，針對國家藥典中對吸入型氣霧劑、噴霧劑、粉霧劑等粒度要求而研發(fā)的臺式噴霧激光粒度儀，可以對各種小型噴霧裝置進行測試，融和了微納公司多種專利技術(shù)，外觀小巧，能很好地對小型噴霧粒度進行測試，并實現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速采集，能夠可靠地在噴霧過程中實時連續(xù)測量霧化液滴的粒度分布[4-6]，1分鐘內(nèi)即可完成測量，并提供詳細的數(shù)據(jù)報告。能夠有效指導(dǎo)生產(chǎn)廠家進行成品檢驗和科技研發(fā)，為企業(yè)帶去利潤和效益。
1、測試原理：
Winner311XP采用Mie散射原理[7-8]。Mie散射原理假定顆粒是均勻的、各向同性的圓球，則可根據(jù)Maxwell電磁波方程嚴(yán)格地推導(dǎo)出散射光場強度分布：
Mie理論是描述散射光場的嚴(yán)格理論，適用于經(jīng)典意義上任意大小的顆粒。
Mie散射計算的中心問題是Mie散射系數(shù)的計算，濟南微納公司自主研究的Mie散射改進算法在很好地計算散射系數(shù)同時，又避免了計算機在計算過程中出現(xiàn)數(shù)據(jù)溢出現(xiàn)象，保證了微納公司儀器測量數(shù)據(jù)過硬的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性[7-8]。
如圖1，Winner311XP采用了單光束平行光路和雙鏡頭雙陣列探測器技術(shù)，保證了不同角度散射光的采集。激光器發(fā)出的細窄光束，通過擴束鏡進行會聚后發(fā)散，然后再通過一個準(zhǔn)直透鏡將出射光變成平行光，當(dāng)平行光束通過測試區(qū)域時，由于霧滴的遮擋，光束向四周散射，由于不同粒度的顆粒的散射角度不同，我們在光路的前方以及上方設(shè)計了多個探測器來收集不同角度的散射光，之后探測器將接收到的光信號傳輸轉(zhuǎn)換為電信號并通過計算機進行計算，得出顆粒的粒度分布。Winner311XP使用平行平晶來對平行光進行校準(zhǔn)，并使用國家標(biāo)樣來對測試數(shù)據(jù)進行標(biāo)定，能夠很好地保證測試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和重復(fù)性。
圖1 Winner311XP儀器原理圖
2、測試步驟：
2.1 開啟Winner311XP,預(yù)熱5分鐘，首次使用時需要驗證光路是否為平行光，在測試區(qū)域放置一塊平晶，觀察通過平晶前后面反射后的兩個光斑重疊區(qū)域是否存在明暗相間條紋，如果是，就證明是光束平行性較好，滿足測試要求，否則就需調(diào)節(jié)光路。
2.2 聯(lián)機測試，觀察背景是否為穩(wěn)定、均勻的能譜圖，否則需要調(diào)節(jié)探測器，使其中心小孔位于主光匯聚位置，并保證透過小孔的出射光斑為圓形光斑。光路正常后測試背景，背景測試完畢后進入能譜測試界面。
2.2 組裝某醫(yī)療器械公司生產(chǎn)的霧化器，霧化杯里加入藥液至刻度線，打開開關(guān)，預(yù)先霧化1-2分鐘，使霧化氣流穩(wěn)定。
2.3 然后將霧化杯口對準(zhǔn)winner311XP的測試區(qū)域，握住霧化杯，保持平穩(wěn)，且保持每次測量時位置不變。當(dāng)霧滴通過主光束時即開始數(shù)據(jù)采集，電腦開始顯示采集到的能譜圖，如圖4，在能譜圖穩(wěn)定后保存數(shù)據(jù)。
圖2 樣品測試頻譜分析
3、 測試結(jié)果分析
|
D50（um) 霧化器 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
RSD% |
<5um% |
|
進口霧化器 |
3.532 |
3.526 |
3.523 |
3.558 |
3.543 |
3.489 |
3.528 |
3.496 |
3.485 |
3.491 |
0.781% |
85.5% |
|
國產(chǎn)霧化器 |
4.336 |
4.425 |
4.436 |
4.443 |
4.450 |
4.420 |
4.385 |
4.379 |
4.357 |
4.432 |
0.892% |
84.4% |
表1 兩款霧化器測試對比
由表1可看到，Winner311XP測試重復(fù)性都小于1%，重現(xiàn)性好。小于5um的霧滴累積百分比進口霧化器（藍色）是 85.5% ，國產(chǎn)霧化器（黃色）是 84.4% 。
圖3 兩款霧化器粒度分布對比
4、結(jié)論：
霧化液滴的粒度直接關(guān)系到霧化治療的效果好壞，激光粒度測試技術(shù)是一種霧化器液滴的粒度有效的測試手段。Winner311XP激光粒度分析儀能夠快速準(zhǔn)確測試分析霧滴粒徑分布，重現(xiàn)性<1%，并詳細給出特殊尺寸的霧滴的累積百分數(shù)，是測試霧化器霧滴粒徑分布的一項新技術(shù)，能夠為霧化器廠商提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)來檢驗霧化器的性能。
噴霧粒度儀
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