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雾化器的粒度测试与分析 臧传梅 田丹 崔清强 济南微纳颗粒仪器股份有限公司 【摘要】：本文阐述了雾化器雾化液滴的测试原理及方法。激光粒度分析仪能 够快速、连续、准确的测试分析雾化液滴的粒径分布。激光粒度测试技术为雾化 器研究提供了重要的数据检测支持。 【关健词】：雾化器 激光粒度分析仪 气雾剂 雾化吸入治疗是呼吸系统疾病治疗方法中一种十分有效的治疗方法。雾化治 疗一般采用雾化器将药液雾化成微小颗粒，使药物通过呼吸吸入的方式进入呼吸 道和肺部，从而达到无痛和迅速有效治疗的目的。雾化的药物液滴的大小直接影 响药物的吸收效果。如果液滴大，雾化快，导致患者吸入过多的水蒸气，使呼吸 道湿化，呼吸道内原先部分堵塞支气管的干稠分泌物吸收水分后膨胀，加大呼吸 道阻力，可能会产生缺氧现象，且会使药液结成水珠挂在内腔壁上，对药物需求 量大，造成浪费的现象，并且对于疾病雾化治疗的效果不佳。所以，雾化出来的 [1-3] 粒度决定了雾化器的治疗效果和质量 。 济南微纳仪器股份有限公司研究开发的 Winner311XP 激光粒度分析仪能够 对雾化液滴的粒度分布进行快速准确的测试分析并给出测试报告。 Win311XP 激光粒度分析仪是以Mie 散射为原理，针对国家药典中对吸入型 气雾剂、喷雾剂、粉雾剂等粒度要求而研发的台式喷雾激光粒度仪，可以对各种 小型喷雾装置进行测试，融和了微纳公司多种专利技术，外观小巧，能很好地对 小型喷雾粒度进行测试，并实现数据的快速采集，能够可靠地在喷雾过程中实时 [4-6] 连续测量雾化液滴的粒度分布 ， 1 分钟内即可完成测量，并提供详细的数据 报告。能够有效指导生产厂家进行成品检验和科技研发，为企业带去利润和效益。 1、测试原理： [7-8] Winner311XP 采用 Mie 散射原理 。Mie 散射原理假定颗粒是均匀的、 各向同性的圆球，则可根据 Maxwell 电磁波方程严格地推导出散射光场强度分 布： I ? I ? ??I ? a b 其中 和 分别表示垂直方向和水平方向的散射光强： I I a b 2 ? 2l ?1 I ? a ? cos? ??b ? cos? a ? ? l l l l ? l 1 l l ?1 2 ? 2l ?1 I ? b ? cos? ??a ? cos? b ? ?l l l l ? l 1 l l ?1 式中，?表示散射角， 和 为Mie 散射系数，表达式为： a b l l ? ? ? ? ? n? q ? nq ?? q ? nq l l l l a l ? l ? ? l ? ? ? n? q ? nq ?? q ? nq l l ? ? ? ? ? n? q ? nq ?? q ? nq b l l l l l ? l ? ? ? l ? ? n? q ? nq ?? q ? nq l l ? 1 4?? c 2? 其中，n ???i ，? ，q r ? ? ? ? m 0 m ? 式中， 为介质的介电常数， 为散射粒子的介电常数， 为电导率， 和 分 ? ? ? ? m 0 m 别为真空和介质中的光波长， 为粒子半径，而 r ?q ? q J q l 1 2 l ? 2 l ? q ? q ??i? q l l ?q 其中? q ?? N q ， 和 分别是第一类贝塞尔函数和诺埃曼 l 1 J 1 q N 1 q 2 l ? l? l? 2 2 2 函数。 和 的表达式为：? ? l l l 2 m 2l ?2m l ?2m l ?2m?1 ? cos? ? ??1 cos? l m 0 2m l ?m l ?2m 1 p 1 cos? sin? 2 d? cos? ? cos? cos?? cos? ??sin ? l l l d cos? d p 1 cos? l d? 1 其中 为一阶缔合勒让德多项式。 p l Mie 理论是描述散射光场的严格理论，适用于经典意义上任意大小的颗粒。 Mie 散射计算的中心问题是Mie 散射系数 和 的计算，济南微纳公司自主 a b l l 研究的Mie 散射改进算法在很好地计算散射系数同时，又避免了计算机在计算 过程中出现数据溢出现象，保证了微纳公司仪器测量数据过硬的准确性和稳定性 [7-8] 。 如图1，Winner311XP 采用了单光束平行光路和双镜头双阵列探测器技术， 保证了不同角度散射光的采集。激光器发出的细窄光束，通过扩束镜进行会聚后 发散，然后再通过一个准直透镜将出射光变成