最小口腔吸力引動式噴霧罐之設計-電腦流體力學分析

隨著工業科技的發展，空氣污染和病毒感染引發的肺部及呼吸道疾病（如 COVID-19、慢性阻塞性肺病 (COPD) 和吸入性肺炎）逐漸增多。氣霧治療作為主要的治療方法，其核心設備噴霧罐成為除了藥物外的另一重要醫療工具。現代醫療強調精準投藥與減少藥物浪費，因此設計最低口腔吸力的負壓引動式噴霧罐，以滿足老年人及失能患者的需求，已成為當前的重要課題。噴霧罐在氣霧治療中發揮關鍵作用，其中口腔吸力引動式噴霧罐因其能準確遞送藥物並減少浪費而備受重視。設計適合兒童及行動不便患者的高效呼吸驅動式噴霧罐成為現代醫療的重要方向。該設備的核心性能指標包括藥物輸出量和霧滴粒徑的控制，以實現最佳治療效果並提升患者依從性。
本研究利用計算流體力學（CFD）技術，探討口腔吸力引動式噴霧罐 (ALLNET ©, ENCHANT TEK Co. Yilan, Taiwan)使用不同幾何形狀的霧化檔板對噴霧罐內部氣流流動方向及壓力分佈的影響。我們選取三種設計進行分析，包括錐形、不規則形和球形的霧化檔板。研究過程中，使用計算機輔助設計（CAD）軟體構建幾何模型，並通過有限元素分析（FEA）進行 CFD 模擬，以獲取精確的氣流流動方向及壓力分佈的數據。在確定最佳霧化性能的檔板設計後，進一步實施噴霧量及噴霧距離實驗驗證模擬，並判斷其實驗結果的準確性和可靠性。

研究結果表明，錐形檔板在改善霧化器內部氣流流動方向及壓力分佈方面具有顯著優勢，特別是在多種錐形檔板設計中，以 0.25cm的錐形檔板性能最佳，顯示出優越的噴霧量及噴霧距離。此外，噴霧量及噴霧距離實驗結果也與 CFD 模擬結果一致，進一步驗證了設計的可行性和可靠性。因此，本研究建議將霧化檔板的表面幾何形狀優化為錐形，以顯著提升噴霧罐的噴霧效率。本結果為未來相關設計與應用研究提供了重要的參考依據。