Zastosowanie kapilarnego generatora aerozolu w ciągłej produkcji kontrolowanego aerozolu do badań nieklinicznych

CAG jest przydatny do ciągłego i powtarzalnego wytwarzania termicznego aerozoli w dużych ilościach, takich jak badania toksykologiczne inhalacyjne in vivo, w których stosowanie produktów konsumpcyjnych lub urządzeń do inhalacji nie jest możliwe. Korzystanie z CAG pozwala eksperymentatorom precyzyjnie kontrolować czynniki wpływające na skład chemiczny i właściwości fizyczne cząstek aerozolu, takie jak temperatura, skład cieczy, natężenie przepływu cieczy i przepływy powietrza. Ciecz w CAG jest odparowywana, wytwarzając przesycone opary, które natychmiast ochładzają się w kontakcie z przepływem powietrza, wywołując jednorodne zarodkowanie, a następnie procesy kondensacji, w wyniku których powstają cząstki aerozolu.

Przedstawiony protokół daje wgląd w montaż i złożoność wykorzystania CAG do ogólnego celu wytwarzania aerozoli. Jako przykład roboczy posłużono się testowaniem typowego składu płynu obecnego w mieszankach papierosów elektronicznych. Zacznij od umieszczenia kapilary w rowku kapilarnym aluminiowych bloków grzejnych tak, aby koniec wyjściowy wystawał na około pięć milimetrów.

Lekko dokręć dwóch połówek aluminiowych bloków grzewczych. Następnie zamontuj elementy grzejne i termoparę w aluminiowych blokach grzejnych tak, aby przewody wystawały przez aluminiową tylną nasadkę. Zamontuj złączki wtykowe, upewniając się, że złączki wtykowe o wymiarach 2 na 4 milimetry są mocno przymocowane do zewnętrznej rury SS.

Umieść O-ringi na dwóch rowkach wewnętrznej rury szczytowej i włóż wewnętrzną rurkę szczytową do zewnętrznej rurki SS od przodu. Przesuń wewnętrzny szczyt/zewnętrzny zespół rurki SS po zmontowanych aluminiowych elementach grzejnych, aby ściśle przylegał do tylnego podłoża SS. Następnie umieść aluminiową przednią nasadkę na aluminiowym korpusie grzewczym wewnątrz wewnętrznej rury szczytowej.

Upewnij się, że kapilara lekko wystaje z aluminiowej przedniej nasadki. Umieść adapter daszka na przedniej rurze wewnętrznego szczytu. Upewnij się, że adapter daszka pasuje do przedniego rowka wewnętrznej rurki szczytowej.

Umieść złączkę na adapterze szczytowym. Ręcznie dokręć nakrętki nad złączem, tak aby adapter szczytowy był dokręcony. Podłącz elementy grzejne do regulatora temperatury, termoparę regulatora temperatury do CAG, a rurkę z pompy perystaltycznej do CAG.

Podłączyć sprężone powietrze do przepływu ogrzanego powietrza do kapilarnego generatora aerozoli za pomocą złączek wtykowych o wymiarach 2 na 4 milimetry. Zamontuj kapilarny generator aerozolu na elemencie szklanym i dostarcz przepływ powietrza rozcieńczającego do ustawionych wartości. Na podstawie obliczeń teoretycznych opisanych w manuskrypcie należy wykonać wstępne prace inżynieryjne w celu ilościowego określenia rzeczywistego stężenia składników aerozolu i uzyskania rzeczywistej wydajności kapilarnego generatora aerozolu.

Przeprowadzić dalsze dostrajanie stężenia aerozolu, stosując te same obliczenia do regulacji całkowitego przepływu powietrza rozcieńczającego lub natężenia przepływu cieczy. Użycie roztworu zawierającego 2% nikotyny i natężenie przepływu cieczy 0,35 grama na minutę przy zmierzonym stężeniu aerozolu nikotyny wynoszącym 15 mikrogramów na litr przy całkowitym rozcieńczeniu przepływu powietrza 320 litrów na minutę spowoduje rzeczywistą wydajność nikotyny 68,57%. Zważyć i zapisać wartość badanej cieczy, mieszadła magnetycznego i butelki z dokładnością do 0,01 grama.

Preparaty do produkcji płynnych preparatów przygotowywane są ze składników opisanych w manuskrypcie. Ustaw nastawę regulacji temperatury na cyfrowym regulatorze temperatury na 250 stopni Celsjusza i rozpocznij podgrzewanie kapilarnego generatora aerozolu. Umieścić płynny roztwór podstawowy za pomocą mieszadła magnetycznego na mieszadle magnetycznym.

Umieścić rurkę wlotową pompy perystaltycznej w roztworze testowym. Włącz pompę perystaltyczną i ustaw natężenie przepływu cieczy na 5%Gdy temperatura osiągnie 250 stopni, rozpocznij wytwarzanie aerozolu, uruchamiając pompę perystaltyczną w celu dostarczenia cieczy testowej do kapilarnego generatora aerozolu. Sprawdzić, czy aerozol jest wytwarzany w pobliżu końcówki kapilary i zarejestrować czas niezbędny do obliczenia masowego natężenia przepływu.

Umieść filtr w uchwycie filtra i umieść nasadki filtra. Przed pobraniem próbki zważ uchwyt filtra z dokładnością do 0,0001 grama z filtrem i udokumentuj wagę. Podłączyć uchwyt filtra zawierającego filtr do strumienia aerozolu i rozpocząć pobieranie próbki.

Po pobraniu próbki zważyć filtr wraz z uchwytem filtra i nasadkami, a następnie udokumentować masę końcową. Obliczyć masę zebranego aerozolu, stosując wzór podany w manuskrypcie tekstowym. Teraz wyjmij wkładkę filtracyjną z uchwytu filtra i umieść ją w szklanej fiolce zawierającej pięć mililitrów etanolu.

Ekstrahować masę zebraną w aerozolu, potrząsając wkładem filtracyjnym na wytrząsarce laboratoryjnej przez 30 minut z prędkością 400 obrotów na minutę. Charakterystyka chemiczna aerozoli wytwarzanych przez CAG potwierdziła wysoki stopień odtwarzalności przy tych samych przepływach powietrza ogrzewającego, chłodzącego, rozcieńczającego, warunkach pobierania próbek, ze względnym odchyleniem standardowym wynoszącym 2,48% dla masy zebranej w aerozolu, 3,28% dla nikotyny, 3,43% dla glicerolu i 3,34% dla glikolu propylenowego. Największy wpływ na wielkość cząstek zaobserwowano przy zmianie przepływu chłodzenia z 10 na 20 litrów na minutę oraz pierwszego przepływu rozcieńczania ze 160 na 150 litrów na minutę.

Mediana masy średnic aerodynamicznych cząstek aerozolu zwiększała się wraz ze wzrostem szybkości przepływu chłodzącego. Rozkład średnicy aerodynamicznej cząstek aerozolu został wyraźnie przesunięty w kierunku większych średnic, porównując aerozole generowane przy przepływie chłodzenia 10 litrów na minutę z tymi generowanymi przy przepływie od 20 do 50 litrów na minutę. Zamierzone docelowe stężenie aerozolu, wraz z uwzględnieniem wartości natężenia przepływu powietrza i natężenia przepływu cieczy, umożliwia operatorom eksperymentalne uwzględnienie wydajności z konfiguracji CAG.

Zgodnie z tą procedurą, inne mieszaniny cieczy mogą być testowane w podobnych lub zmienionych warunkach, które pozwalają badaczom na lepsze eksperymentalne zrozumienie zmian właściwości fizycznych i chemicznych, które zachodzą w wyniku podgrzania aerozolu.