基于CFD的主動式干粉吸入器流場分析與結構參數優(yōu)化.pdf

1、肺部吸入給藥方式是通過特殊的給藥裝置將藥物顆粒傳遞到肺部,從而產生局部或全身治療的作用。給藥裝置的選擇是影響藥物在肺部有效沉積的重要因素,干粉吸入器由于其便攜、無污染等特點將成為肺部吸入給藥裝置的主流。理想干粉吸入器一個重要特點就是不依賴患者的吸氣而在裝置內部產生湍流,使得藥物顆粒分散和解聚,且在低吸氣速率下就能有高的肺部沉積率。
　　本文采用實驗分析與數值模擬相結合的方法。使用NGI對現有產品SpinhalerTM在不同吸氣速率

2、下的肺吸入效率進行體外測定,觀察不同速率下藥物顆粒在不同部位的沉積比例,發(fā)現吸氣速率對其肺吸入效率及裝置的排空率影響很大?；贑FD的基本原理,在Ansys Workbench平臺上,使用FLUENT結合Design Exploration的方法,對SpinhalerTM內部風扇流場進行了響應面優(yōu)化設計分析,建立了風扇轉動與吸氣速率的數值關系?；谥鲃邮浇o藥的方法,提出了兩種影響給藥裝置性能的結構參數,基于CFD對不同結構參數下的流場進

3、行分析,分析結構參數的變化對包括速度、湍動能和顆粒運動軌跡等在內的流場特性的影響,發(fā)現柵格可以有效的降低湍流強度且對氣流有導向作用,出口區(qū)長度的增加可以降低氣流速度。最后采用正交實驗的方法對不同結構參數的裝置模型在不同吸氣速率下進行肺吸入效率的體外測定,尋找最優(yōu)的結構參數方案,發(fā)現出口區(qū)長度25mm,柵格孔數為16,在30L/min的吸氣速率下,裝置的各方面性能達到最優(yōu)。最終使改進后的裝置在低吸氣速率下也有著較高的裝置排空率和肺部沉積率