Evolution of the initial size distribution of aerosol particles in a nebulizer system used in the lung therapy

• Autorzy: Podgórski A. , Gradoń L. , Moskal A.

Warianty tytułu

PL

Ewolucja początkowego rozkładu wielkości cząstek aerozolowych w układzie nebulizatora stosowanego w terapii płuc

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The aim of the paper is a preliminary theoretical analysis of an evolution of aerosol size distribution in a typical mouthpiece used in nebulizer systems for the lung therapy. The primary size distribution of droplets produced by the nebulizer was measured with an optical counter and the parameters of the log -normal distribution were derived from the experimental data. Gas flow pattern and the distribution of turbulent kinetic energy dissipation ratę in the mouthpiece were determined using the CFD package. A simple model of droplets coagulation in the mouthpiece was formulated, then discretized on a geometrie grid and finally solved numerically for various initial aerosol concentrations. The results of calculations indicate a strong effect of the initial concentration on the final size distribution of inhaled droplets and that an optimum nebulizer output can be expected. It was found that too high initial aerosol concentration might result in a significant, undesirable reduetion of the respirable dose as a result of very fast coagulation.

PL

Celem artykułu jest wstępna analiza teoretyczna ewolucji rozkładu średnic cząstek aerozolowych w typowym ustniku stosowanym w nebulizatorze do leczenia schorzeń płuc. Pierwotny rozkład wielkości kropel wytwarzanych w nebulizatorze zmierzono za pomocą licznika optycznego, a parametry określające teoretyczny rozkład logarytmiczno-normalny zostały zdefiniowane na podstawie tych danych. Pole przepływu gazu i szybkość dyssypacji kinetycznej energii burzliwości obliczano z użyciem pakietu CFD. Sformułowano prosty model koagulacji kropel w ustniku, a następnie wykonano obliczenia numeryczne efektu koagulacji dla różnych stężeń początkowych aerozolu. Wyniki obliczeń wskazują na znaczny wpływ początkowego stężenia aerozolu na końcowy rozkład wielkości cząstek oraz podkreślają istnienie optimum takiego stężenia dla właściwej terapii. Pokazano, że zbyt duże stężenie początkowe aerozolu może spowodować znaczną redukcję wymaganej dawki leku na skutek silnego efektu koagulacji.

Słowa kluczowe

EN

aerozol size; teraphy

PL

CFD; cząstki aerozolowe; leczenie schorzeń; terapia

• Wydawca: Komitet Inżynierii Chemicznej i Procesowej Polskiej Akademii Nauk
• Czasopismo: Inżynieria Chemiczna i Procesowa
• Rocznik: 2006
• Tom: T. 27, z. 2
• Strony: 519--534
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz.,Rys., tab.,

Twórcy

autor

Podgórski A.

autor

Gradoń L.

autor

Moskal A.

• Wydział Inżynierii Chemicznej i Porcesowe Politechniki Warszawskiej

Bibliografia

• [1] Me CLELLAN R.O., Inhalation Toxicology, 1996, 8, 193.
• [2] HEYDER J., GEBHARD J., RUDOLF G. AND STALHOFENJ. Aerosol Sci., 1986, 17,811.
• [3] WILLIAMS M.M.R LOYALKA S.K., Aerosol Science. Theory and Practice, Oxford, Pergamon Press, 1991.
• [4] FRIEDLANDER S.K., Smoke, Dust and Haze, New York, Wiley and Sons, 2001.
• [5] RISKEN H., The Fokker-Planck Equation, New York, Springer, 1989.
• [6] PoDGORSK I. A., On the Transport, Deposition and Filtration of Aerosol Particles In Fibrous Filters: Selected Problems, Warsaw, The Publishing House of the Warsaw University of Technology, 2002.
• [7] LiTSTERL D., SMiT D.J. ANDHOUNSLOw M.J., AICHE J., 1995, 41, 591.
• [8] ALLEN M. D., RAABE O.G., J. Aerosol Sci., 1982, 6, 537.