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

Autor: Alexander Clement

ISBN: 978-3-69030-051-3

Dissertation, Leibniz Universität Hannover, 2025

Herausgeber der Reihe: Birgit Glasmacher

Band-Nr.: IMP 02/2025

Umfang: 142 Seiten, 62 Abbildungen

Schlagworte: Zwei-Phasen-Zerstäubung, poröse Medien, Zerstäubungsmechanismus

Kurzfassung: 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.