Использование капиллярного генератора аэрозолей в непрерывном производстве контролируемого аэрозоля для доклинических исследований

CAG полезен для непрерывной и повторяемой тепловой генерации аэрозолей в больших объемах, например, для ингаляционных токсикологических исследований in vivo, где использование потребительских товаров или ингаляционных устройств невозможно. Использование CAG позволяет экспериментаторам точно контролировать факторы, влияющие на химический состав и физические характеристики аэрозольных частиц, такие как температура, состав жидкости, скорость потока жидкости и воздушные потоки. Жидкость в CAG испаряется, образуя пересыщенные пары, которые немедленно охлаждаются при контакте с воздушным потоком, вызывая однородное зарождение, а впоследствии и процессы конденсации, образуя аэрозольные частицы.

Представленный протокол дает представление о сборке и сложности использования CAG для общего назначения генерации аэрозолей. В качестве рабочего примера используется тестирование типичной жидкой композиции, присутствующей в смесях электронных сигарет. Начните с размещения капилляра в капиллярной канавке алюминиевых нагревательных блоков с выходным концом, выступающим примерно на пять миллиметров.

Слегка затяните винты двух половинок алюминиевых нагревательных блоков. Далее соберите нагревательные элементы и термопару в алюминиевые нагревательные блоки с проводами, выступающими через алюминиевый задний колпачок. Установите нажимные фитинги, гарантируя, что нажимные фитинги размером 2 на 4 миллиметра плотно закреплены на внешней трубе SS.

Поместите уплотнительные кольца на две канавки внутренней пиковой трубки и вставьте внутреннюю пиковую трубку во внешнюю трубку SS с переднего конца. Сдвиньте внутреннюю пиковую /внешнюю трубу SS по собранным алюминиевым нагревательным элементам, чтобы плотно прилегать к задней подложке SS. Затем поместите алюминиевый передний колпачок над алюминиевым нагревательным корпусом внутри внутренней пиковой трубки.

Убедитесь, что капилляр слегка выступает из алюминиевой передней крышки. Поместите адаптер пика над внутренней передней частью пиковой трубки. Убедитесь, что пиковый адаптер помещается на передней канавке внутренней пиковой трубки.

Поместите муфту над пиковым адаптером. Вручную затяните гайки над муфтой, чтобы пиковый адаптер был тугим. Подключите нагревательные элементы к регулятору температуры, термопару регулятора температуры к CAG, а трубку от перистальтического насоса к CAG.

Подключите сжатый воздух для нагретого воздушного потока к капиллярному генератору аэрозолей с помощью нажимных фитингов размером 2 на 4 миллиметра. Соберите капиллярный генератор аэрозолей на стеклянную деталь и подайте поток разрежающего воздуха до заданных значений. На основе теоретических расчетов, описанных в рукописи текста, выполнить первоначальные инженерные прогоны для количественной оценки фактической концентрации компонентов аэрозоля и получения фактического выхода капиллярного генератора аэрозолей.

Выполните дальнейшую тонкую настройку концентрации аэрозолей, используя те же расчеты для регулировки общего потока разрежающего воздуха или расхода жидкости. Использование раствора, содержащего 2% никотина и расход жидкости 0,35 г в минуту с измеренной концентрацией никотинового аэрозоля 15 мкг на литр при общем потоке разрежающего воздуха 320 литров в минуту, приведет к фактическому выходу никотина 68,57%. Взвесьте и запишите значение испытуемой жидкости, магнитной мешалки и бутылки до ближайших 0,01 грамма.

Жидкие составы готовятся с компонентами, описанными в тексте рукописи. Установите заданное значение контроля температуры на цифровом регуляторе температуры на 250 градусов Цельсия и начните нагрев капиллярного генератора аэрозолей. Поместите жидкий раствор с магнитным перемешивателем на магнитную мешалку.

Поместите впускную трубку из перистальтического насоса в исследуемый раствор. Включите перистальтический насос и установите скорость потока жидкости на 5%Когда температура достигнет 250 градусов, начните генерацию аэрозолей, запустив перистальтический насос для подачи исследуемой жидкости в капиллярный генератор аэрозолей. Убедитесь, что аэрозоль генерируется вблизи кончика капилляра, и запишите время, необходимое для расчета массового расхода.

Поместите фильтр в фильтродержатель и поместите крышки фильтров. Взвесьте держатель фильтра до ближайших 0,0001 грамма с фильтром перед сбором образца и задокументируйте вес. Подключите фильтродержатель, содержащий фильтр, к аэрозольному потоку и начните сбор проб.

После сбора пробы взвесьте фильтр с фильтродержателем и колпачками и задокументируйте конечный вес. Рассчитайте массу, собранную аэрозолем, используя формулу, указанную в текстовой рукописи. Теперь снимите фильтрующую прокладку с фильтродержателя и поместите ее в стеклянный флакон, содержащий пять миллилитров этанола.

Извлеките собранную аэрозолем массу, встряхнув фильтрующую прокладку на лабораторном шейкере в течение 30 минут со скоростью 400 оборотов в минуту. Химическая характеристика аэрозолей, генерируемых CAG, подтвердила высокую степень воспроизводимости при одинаковых потоках нагрева, охлаждения, разрежающего воздуха, условиях отбора проб с относительным стандартным отклонением 2,48% для массы, собранной аэрозолем, 3,28% для никотина, 3,43% для глицерина и 3,34% для пропиленгликоля. Наибольшее влияние на размер частиц наблюдалось при изменении охлаждающего потока от 10 до 20 литров в минуту и первого расхода разрежения от 160 до 150 литров в минуту.

Массо-средний аэродинамический диаметр аэрозольных частиц увеличивался в размерах с увеличением скорости потока охлаждения. Распределение аэродинамического диаметра частиц аэрозоля было явно смещено в сторону больших диаметров при сравнении аэрозолей, образующихся при потоке охлаждения 10 литров в минуту, с аэрозолями, генерируемыми при 20-50 литрах в минуту. Предполагаемая целевая концентрация аэрозоля, наряду с включением значений расхода воздуха и расхода жидкости, позволяет операторам экспериментально учитывать выходы от установки CAG.

Следуя этой процедуре, другие жидкие смеси могут быть испытаны в аналогичных или измененных условиях, которые позволяют исследователям лучше экспериментально понять физические и химические изменения свойств, которые происходят в результате нагретого аэрозолирования.