Energieeffiziente Zerstäubung von Flüssigkeiten mittels poröser Materialien − Analyse des Zerstäubungsmechanismus und der Anwendbarkeit in der medizinischen Inhalation

Zusammenfassung

In dieser Arbeit wird ein bisher noch unbekannter Mechanismus der Zerstäubung von Flüssigkeiten mittels poröser Materialien untersucht. Dieser Mechanismus kann genutzt werden, um empfindliche, pharmakologisch aktive Substanzen in Aerosole mit feinen Tröpfchengrößen zu zerstäuben. Die Nutzung dieses Mechanismus würde es ermöglichen, die Limitierungen heutiger Zerstäubungsgeräte hinsichtlich der erzeugbaren Tröpfchengrößen und der teilweise hohen Energieeinträge in die Flüssigkeiten zu überwinden. Die Untersuchung der Zerstäubung mit zwei Phasen, flüssig und gasförmig, in einem porösen Material erfolgt phänomenologisch durch Variation der Flüssigkeitseigenschaften Viskosität und Oberflächenspannung. Weitere unabhängige Variablen sind der Trägergasstrom, die Sättigung des porösen Mediums und die Porengröße. Die abhängigen Variablen sind die Abgaberaten und die Tröpfchengrößenverteilungen als wichtige Parameter für die medizinische Anwendung. Basierend auf der gewonnenen umfangreichen Datenbasis sowie den Ergebnissen bildgebender Untersuchungsmethoden wird ein Modell für den noch unbekannten Zerstäubungsmechanismus erstellt und validiert. Die anschließende Überprüfung der Anwendbarkeit als Zerstäubungsmedium in der medizinischen Inhalation erfolgt anhand von Vergleichen mit den Anforderungen an heutige Geräte.

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Bibliographische Angaben

Copyrightjahr: 2025
ISBN-Online: 978-3-69030-069-8
Verlag: TEWISS, Garbsen
Reihe: Berichte aus dem IMP
Band: 02/2025
Sprache: Deutsch
Seiten: 127
Produkttyp: Monographie

Inhaltsverzeichnis

KapitelSeiten

1. Inhaltsverzeichnis Kein Zugriff
1 Einleitung Kein Zugriff Seiten 1 - 3
1. 2.1 Aerosole Kein Zugriff
2. 2.2 Partikelgrößenverteilungen Kein Zugriff
3. 2.3 Depositionsmechanismen in Atemwegssystemen Kein Zugriff
4. 2.4 Wirkungsgrad von Zerstäubung Kein Zugriff
5. 2.5 Strömungen und dazugehörige Kennzahlen Kein Zugriff
6. 2.6 Druckluftgetriebene Zerstäuber Kein Zugriff
7. 1. 2.7.1 Zerfallsmechanismen Kein Zugriff
  2. 2.7.2 Mitreißen von Tröpfchen Kein Zugriff
  3. 2.7.3 Zerplatzen von Blasen Kein Zugriff
  4. 2.7.4 Aufplatzen eines Flüssigkeitsfilms in einer Pore Kein Zugriff
8. 1. 2.8.1 Sinterfilter Kein Zugriff
  2. 2.8.2 Strömungen in porösen Materialien Kein Zugriff
1. 3.1 Medizinische Inhalation und Vernebler Kein Zugriff
2. 1. 3.2.1 Düsenvernebler Kein Zugriff
  2. 3.2.2 Ultraschallvernebler Kein Zugriff
  3. 3.2.3 Vibrating Mesh-Vernebler Kein Zugriff
  4. 3.2.4 Rayleigh-Strahlaufbruch Kein Zugriff
  5. 3.2.5 Kollidierende Flüssigkeitsstrahlen Kein Zugriff
3. 1. Sparging Liquid Aerosol Generator (SLAG) Kein Zugriff
  2. Aerosolerzeugendes Gerät mit teilgesättigten, porösen Materialien Kein Zugriff
4. 3.4 Überblick über Abgaberaten und Wirkungsgrade heutiger Vernebler Kein Zugriff
4 Ziele und Arbeitshypothesen Kein Zugriff Seiten 39 - 40
1. 1. Sinterfilter Kein Zugriff
  2. Testflüssigkeiten Kein Zugriff
2. 5.2 Porosimetrie Kein Zugriff
3. 1. 5.3.1 Rasterelektronenmikroskopie Kein Zugriff
  2. 5.3.2 Schattenwurfverfahren Kein Zugriff
4. 5.4 Wärmebehandlung zur Oberflächenmodifikation Kein Zugriff
5. 1. 5.5.1 Gravimetrische Messungen: Einführung Kein Zugriff
  2. 5.5.2 Messung der Abgaberaten unter Variation des Trägergasstroms Kein Zugriff
  3. 5.5.3 Messung der Abgaberaten unter Variation der Sättigung Kein Zugriff
  4. 5.5.4 Messung der Abgaberaten unter Variation der Porengrößen Kein Zugriff
6. 1. 1. Laserbeugungsspektrometer Kein Zugriff
    2. Kaskadenimpaktion Kein Zugriff
    3. Auswertung Laserbeugungsspektroskopie Kein Zugriff
    4. Bestimmung von Maxima Kein Zugriff
  2. 1. Viskosität Kein Zugriff
    2. Oberflächenspannung Kein Zugriff
  3. 5.6.3 Trägergasstrom Kein Zugriff
  4. 5.6.4 Sättigung des Sinterfilters Kein Zugriff
  5. 5.6.5 Porengröße Kein Zugriff
7. 5.7 Energieeintrag ins Fluid im Zerstäubungsprozess Kein Zugriff
8. 1. Deskriptive Statistik Kein Zugriff
  2. Inferentielle Statistik Kein Zugriff
  3. Kruskal-Wallis-Test Kein Zugriff
  4. Spearmans Rangkorrelationskoeffizient Kein Zugriff
1. 6.1 Porengrößenverteilung und Porosität Kein Zugriff
2. 1. 6.2.1 Rasterelektronenmikroskopie-Aufnahmen Kein Zugriff
  2. 6.2.2 Stoffbestimmung im EDX-Verfahren Kein Zugriff
  3. 6.2.3 Schattenwurfverfahren mit Hochgeschwindigkeitskamera Kein Zugriff
3. 1. 6.3.1 Generelle Beobachtungen Kein Zugriff
  2. 6.3.2 Sättigung Kein Zugriff
  3. 6.3.3 Trägergasstrom Kein Zugriff
  4. 6.3.4 Porengröße Kein Zugriff
4. 1. 6.4.1 Validierung der Partikelgrößenmessung Kein Zugriff
  2. 1. Viskosität Kein Zugriff
    2. Oberflächenspannung Kein Zugriff
  3. 6.4.3 Trägergasstrom Kein Zugriff
  4. 6.4.4 Sättigung des Sinterfilters Kein Zugriff
  5. 6.4.5 Porengröße Kein Zugriff
5. 6.5 Energieeintrag in Flüssigkeit Kein Zugriff
6. 6.6 Parameterraum Kein Zugriff
1. 1. 7.1.1 Modell zur Beschreibung der gemessenen Partikelgrößen Kein Zugriff
  2. 7.1.2 Modell zur Beschreibung der gemessenen Abgaberaten Kein Zugriff
2. 7.2 Porengrößenverteilung Kein Zugriff
3. 1. 7.3.1 Rasterelektronenmikroskopie Kein Zugriff
  2. 7.3.2 Schattenwurfverfahren mit Hochgeschwindigkeitskamera Kein Zugriff
  3. 7.3.3 Benetzbarkeitsveränderung durch Verschmutzungen im Sinterfilter Kein Zugriff
4. 1. 7.4.1 Generelle Beobachtungen während der Versuche Kein Zugriff
  2. 7.4.2 Sättigung des Sinterfilters Kein Zugriff
  3. 7.4.3 Trägergasstrom Kein Zugriff
  4. 7.4.4 Porengröße Kein Zugriff
5. 1. 1. Viskosität Kein Zugriff
    2. Oberflächenspannung Kein Zugriff
  2. 7.5.2 Trägergasstrom Kein Zugriff
  3. 7.5.3 Sättigung des Sinterfilters Kein Zugriff
  4. 7.5.4 Porengröße Kein Zugriff
6. 7.6 Energieeintrag und Einordnung zu bestehenden Systemen Kein Zugriff
7. 7.7 Parameterraum und Limitationen dieses Zerstäubungsmechanismus Kein Zugriff
8. 7.8 Synthese und Schlussfolgerungen Kein Zugriff
8 Zusammenfassung und Ausblick Kein Zugriff Seiten 105 - 109
Literaturverzeichnis Kein Zugriff Seiten 110 - 127