Czy „jakość” aerozolu można zmierzyć ?

Chmura aerozolu składa się się z kropli płynu zawieszonych w powietrzu. Wiadomo już z innych artykułów, że inhalator będący „urządzeniem do mieszania płynu z powietrzem” dzieli RLV płynu na bilony^*) (miliony milionów) drobnych porcji, które zawiesza jako krople w powietrzu, którego objętość z kolei równa jest iloczynowi AO i czasu trwania zabiegu, czyli w dziesiątkom litrów. Jest oczywiste, że wyodrębnienie i na przykład zważenie każdej pojedynczej kropli jest praktycznie niewykonalne. Można jednak pewnymi metodami (na przykład przy zastosowaniu impaktora) badać aerozol i pogrupować jego krople o zbliżonych średnicach. Następnie zamiast liczyć te krople możemy je po prostu zważyć. Wiadomo wówczas, jaka część masy płynu (masy leku) przypada na konkretną grupę kropli (grupę wygenerowanych kropli aerozolu o konkretnych średnicach).Na rycinie zilustrowano proces poszukiwania odpowiedzi na pytanie o cechy fizyczne wyprodukowanego aerozolu. Przyjmijmy założenie, że interesuje nas, jaki procent masy leku przypada na krople o średnicach 0,1 µm, 0,5 µm, 1 µm, 2 µm, 3 µm, 5 µm, 7 µm oraz 9 µm. Linia zielona ilustruje rozkład prawdopodobieństwa pojawiania się w aerozolu kropel o konkretnych średnicach. Jak widać w badanym aerozolu prawie nigdy nie pojawiają się krople mniejsze niż 0,1 µm ani większe niż 9 µm. Rzadko spotykamy cząstki o średnicach 0,5 µm i 7 µm. Krople o średnicach 1 µm oraz 5 µm produkowane są stosunkowo często ale najwięcej kropli ma średnicę 2 µm i 3 µm. Linia pomarańczowa obrazuje skumulowany rozkład prawdopodobieństwa. Kiedy do znikomej masy cząstek najmniejszych dodamy cząstki o średnicach 0,5 µm i 1 µm krzywa nadal jest prawie płaska, pomimo że zliczyliśmy już około 25% masy aerozolu. W zakresie od 2 µm do 3 µm zaczyna wyraźnie się podnosić, ale powyżej 5 µm (czyli po zliczeniu około 75% całej masy aerozolu) ta tendencja zanika i powyżej 7 µm ponownie biegnie niemal poziomo. Doliczając wartości masy cząstek o średnicy 9 µm uwzględniliśmy już całość , czyli 100% masy aerozolu. Nasze doświadczalne obserwacje i wyniki mówiące nam, ile ważą wszystkie cząstki o średnicy 0,1 µm, 0,5 µm, 1 µm itd, itd aż do grupy cząstek o średnicy 9 µm włącznie – możemy poddać analizie matematycznej. Najczęściej wykorzystywanym wynikiem takiej analizy jest wartość mediany badanego rozkładu. Zwróćmy w tym miejscu uwagę, że mediana rozkładu masowego aerodynamicznych średnic cząstek aerozolu (Mass Median Aerodynamic Diameter = MMAD) wcale nie musi wskazywać na konkretną, materialnie istniejącą i ważoną przez nas grupę cząstek. Na rycinie widać, że wartość mediany przypada pomiędzy 2 µm a 3 µm, dokładnie w miejscu, w którym masa aerozolu podzielona jest na połowy: 50% masy wszystkich cząstek przypada na cząstki o średnicach mniejszych od MMAD i analogicznie – 50% masy aerozolu przypada na cząstki większe od MMAD.

Ważne skróty :

• CPF - frakcja cząstek o średnicy powyżej 5 µm w masie aerozolu
• GSD – geometryczne odchylenie standardowe, określa stopień zróżnicowania aerozolu
• FPF - frakcja drobnocząsteczkowa, udział % cząstek drobnych (1 – 5 µm) w masie aerozolu
• MMAD – mediana rozkładu masowego aerodynamicznych średnic cząstek aerozolu

Hipoteza Sapira-Whorfa głosi, że używany język wpływa w mniejszym lub większym stopniu na sposób myślenia. W serwisie zrezygnowano zatem z języka fizyki i wyższej matematyki a w wielu miejscach pojawia się zamiennie stwierdzenie, że "Mogę Mój Aerozol Dopasować". W takim ujęciu skrót MMAD nie brzmi obco a zasada dobierania rodzaju aerozolu do konkretnego schorzenia pacjenta może być stosowana bez wyjątku przez każdego uczestnika procesu leczniczego.

^*)Jeżeli mamy krople o średnicy 1µm (mikrometra) = 0,000001 m (metra) oraz jeżeli 1 ml (mililitr) = 0,000001 m³, to objętość 1 ml podzielona przez objętość jednej kropli o V = ⁴⁄₃πr³ , czyli 0,000000000000000000524 m³ daje nam 1 909 859 317 103 (prawie 2 biliony) pojedynczych kropli.