Experimental evaluation of medical nebulizers

Abstract

S narastajúcimi problémami v globálnych atmosférických podmienkach stúpa aj výskyt respiračných ochorení a s ním súvisí aj nárast dopytu po efektívnejších zariadeniach na ich liečbu. Medzi takéto zariadenia patrí aj medicínsky nebulizér, ktorý sa často využíva pri inhalačnej terapii. Aj keď bola jeho účinnosť už mnohokrát overená, stále existuje potreba ďalšieho výskumu a vylepšení. Táto práca sa snaží využiť dostupné štúdie a informácie na vytvorenie experimentálneho prostredia na hodnotenie medicínskych nebulizérov. Obsahuje využitie idealizovaného mechanického modelu horných dýchacích ciest Alberta, dýchacieho simulátora xPULM a optického aerosólového spektrometra PALAS Promo 2000 v kombinácii so senzorom Wellas 2200. Následne sa zameriava na návrh spojení medzi týmito komponentmi a plánovanie metód merania pre presnejšie vyhodnotenie. Tieto metódy poskytujú cenné poznatky o charakteristikách aerosólov produkovaných testovanými nebulizérmi. Výsledkom sú mnohé charakteristické parametre, ako je výstup aerosólu z nebulizéra, jeho rýchlosť, zvyškový objem, veľkosť častíc a ich distribúcia. Hodnotenie sa ďalej sústreďuje na usadenie častíc a stanovenie účinnosti nebulizéra pri dodávaní aerosólových častíc do rôznych častí dýchacieho traktu.With the worsening of global atmospheric conditions, the occurrence of respiratory diseases is on the rise, necessitating the development of more efficient devices. Among these devices, medical nebulizers are frequently used for inhalation therapy. While their usability has been repeatedly tested and confirmed, ongoing improvements are desired. This thesis aims to explore existing studies and information to design an experimental setup for evaluating medical nebulizers. The thesis incorporates the utilization of an idealized mechanical upper-airway Alberta model, a breathing simulator xPULM, and an optical aerosol spectrometer PALAS Promo 2000 in combination with the Wellas sensor 2200. Subsequently, it outlines the design of connections between the utilized components and the planning of measurement methods for accurate evaluation. The employed methods provide valuable insights into the characteristics of aerosols produced by the tested nebulizers. Starting from characterization parameters such as nebulizer aerosol output and output rate, residual volume, particle size, and particle size distribution, the evaluation progresses to assessing deposition and establishing the nebulizer efficiency in delivering aerosol particles to different regions of the respiratory tract.