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吸入制剂微细粒子空气动力学粒径分布评价方法研究贾茵茵;张财树;周颖;刘丽;耿颖;魏宁漪;钮思静;陈华;许卉【期刊名称】《中国药物警戒》【年(卷),期】2024(21)2【摘要】目的评估吸入制剂的空气动力学粒径分布(APSD),提高药品质量和安全有效性。
方法通过对不同国家药典收载的检测APSD的方法以及相关标准进行比较与总结,用多种计量学参数来表征APSD,通过微细粒子剂量的大小和在总收集剂量中所占的比例作为评估吸入产品的关键指标。
结果安德森撞击器(ACI)和新一代撞击器(NGI)是目前应用最广泛也是《美国药典》中所收载的方法,《中华人民共和国药典》又额外收载了玻璃二级撞击器,《欧洲药典》除以上3种装置外还收载了多级液体撞击器。
空气动力学质量中值经(MMAD)是控制颗粒在肺部沉积位置的重要变量,几何标准偏差(GSD)表征的是药物颗粒粒度分布曲线形状,越接近于1说明粒度分布越窄。
有效数据分析(EDA)中大粒子质量(LPM)与小粒子质量(SPM)的比值以及撞击粒子总质量(ISM)可检测APSD的变化。
药物微粒的大小及分布很大程度上决定了粒子在呼吸系统中的沉积部位和沉积量,进而影响药物的疗效。
所以若使吸入制剂中的活性药物成分(API)能够经由呼吸系统递送至肺,其气溶胶的空气动力学粒径应在1~5μm。
结论合适的测试方法能够保证吸入产品的质量、安全性和有效性,合理的给药剂量和药物颗粒大小是决定吸入制剂性能的关键指标。
不断改进细颗粒的测试方法,深入研究体内外的相关性,能够为吸入产品的进一步研究与开发创造有利条件。
【总页数】6页(P141-146)【作者】贾茵茵;张财树;周颖;刘丽;耿颖;魏宁漪;钮思静;陈华;许卉【作者单位】烟台大学药学院;中国食品药品检定研究院化学药品检定所;中国食品药品检定研究院医疗器械检定所【正文语种】中文【中图分类】R917.4【相关文献】1.撞击器法测定吸入粉雾剂空气动力学粒径分布颗粒反弹的研究2.室内可吸入颗粒物浓度与粒径分布检测方法的研究3.3种撞击器测定沙美特罗替卡松吸入粉雾剂的空气动力学粒径分布4.吸入用硫酸特布他林溶液的空气动力学粒径分布比较因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
可吸入颗粒物的研究1.国内外可吸入颗粒物研究概况及发展目前我国对于可吸入颗粒物的研究才刚刚起步，还没有系统的研究，也没有对这些细颗粒污染物的物理化学特征及其环境效应进行过系统的评价，而国外对于和可吸入颗粒物环境行为的研究起步较早。
从20世纪80年代起，美国环保局在1997年率先颁布了可吸入颗粒物5的空气质量标准，年均值15．0 u g.m-3，日均值65．0 u g.m-3。
其它欧美及亚洲国家、澳大利亚等也都已经出台相应的有关PM2.5甚至PM，。
的空气质量标准，并在颗粒物的源解析，组成结构、毒物学、病理学、大气输运过程及空气质量模型等方面做了很多的工作。
尽管国内外在可吸入颗粒物产生机理研究方面都取得一定进展，但由于实验室条件等的限制，今后对可吸入颗粒物的研究还应引起足够重视，为保持生态和生活健康提供借鉴和基础。
2.可吸入颗粒物概念可吸入颗粒物是指漂浮在空气中的固态和液态颗粒物的总称，其粒径范围约为0.1-100 微米。
有些颗粒物因粒径大或颜色黑可以为肉眼所见，有些则小到使用显微镜才可观察到。
通常把粒径在10微米以下的称为可吸入颗粒物（PM10）。
它们是可在大气中长期飘浮的悬浮微粒，也称可吸入尘或飘尘。
2.1可吸入颗粒物的来源可吸人颗粒物的来源可分为自然源和人为源：自然源包括植物花粉和孢子、土壤扬尘、海盐等；人为源又可分为固定源和移动源，前者如燃料燃烧、工业生产过程，后者如交通运输等。
可吸入颗粒物的质量分布主要是扬尘、机动车尾气（不包括二次污染物）、海盐、富钙和钛化合物（来自固结或矿物处理工厂）、生物体的燃烧、元素碳和二次污染物。
2.2可吸入颗粒物的危害可吸入颗粒物在环境空气中持续的时间很长，对大气能见度影响都很大。
一些颗粒物来自污染源的直接排放，比如烟囱与车辆。
另一些则是由环境空气中硫氧化物、氮氧化物、挥发性有机化合物及其它化合物互相作用形成的细小颗粒物，它们的化学和物理组成依地点、气候、一年中的季节不同而变化很大。
颗粒物污染控制技术研究进展近年来，随着城市化进程不断加快和工业化程度的加深，大气颗粒物污染问题日益凸显，给人们的健康和生活带来严重影响。
因此，研究颗粒物污染控制技术是当今的一个重要研究方向。
本文将从不同角度探讨当前颗粒物污染控制技术的研究进展。
一、颗粒物的种类和来源颗粒物分为可吸入颗粒物、可入肺颗粒物和细颗粒物三种类型。
可吸入颗粒物是指直径在10微米以下的颗粒物，可入肺颗粒物是指直径在2.5微米以下的颗粒物，而细颗粒物则是指直径在0.1微米以下的微小颗粒物。
颗粒物污染主要来源于机动车尾气、工业生产和焚烧固体废物等渠道。
由于颗粒物具有高度可悬浮性和滞留性，因此很容易被人体吸入，从而导致人体健康受到严重威胁，如引起不健康的生理反应、呼吸系统疾病、心血管疾病和神经系统疾病等。
二、常见的颗粒物控制技术目前，常见的颗粒物控制技术主要包括机械过滤法、静电集尘法、湿法脱硫除尘技术、燃烧控制技术以及三维电泳喷雾技术等。
1. 机械过滤法机械过滤法是将气体通过不同直径的过滤介质进行过滤，在介质表面截留大颗粒物和沉积小颗粒物，从而达到过滤的目的。
目前，高效静电过滤器已应用到汽车废气处理和工业粉尘控制领域。
2. 静电集尘法静电集尘法是利用电场将颗粒物带电而产生的静电力引导在电极上沉积，使颗粒物从气流中分离出来，其技术简单、效率高，通常用于粉尘和烟雾颗粒的集尘。
3. 湿法脱硫除尘技术湿法脱硫除尘技术是通过溶液或喷雾将气体中的污染物喷雾产生气液两相接触，利用化学反应和物理作用将气相污染物转化成液相，从而达到净化气体的目的。
4. 燃烧控制技术燃烧控制技术是指通过调节燃料、氧气和燃料输送及化学反应等因素，改变燃烧过程产物的性质和状态，从而达到减少大气污染物排放的目的。
5. 三维电泳喷雾技术三维电泳喷雾技术是应用电场传输技术与喷雾技术相结合，通过静电吸附作用实现微小颗粒物有效去除。
该技术具有去除细颗粒物效果好、设备简单且操作便利等优点。
自然通风下室内细颗粒物运动模拟分析PM2.5是指空气动力学直径小于或等于2.5微米的颗粒物，也称为细颗粒物或可入肺颗粒物，易沉积于人体内部不易排出，造成人体的免疫功能衰退，产生一系列有关呼吸系统疾病。
高校作为典型的人员密集场所，有着严格的室内空气品质要求。
本文以沈阳市某高校多媒体教室为研究对象，通过Gambit建立物理模型进行网格划分，并运用fluent模拟软件，研究分析了风速0.5 m/s、1 m/s、2 m/s工况下，室内PM2.5速度场与浓度场的分布。
研究发现，细颗粒物气流跟随性强，在入冬时期室外细颗粒物浓度高、风速大，不易开窗换气。
标签：PM2.5；室内细颗粒物；运动模拟分析0 引言大气颗粒物是影响大气环境的一个重要因素，雾霾天气的持续且越加剧烈的出现，吸引了人们越来越多的视野。
室外颗粒物浓度的高低直接的决定了室内空气品质的优劣。
而人们生活和工作的80%时间都是在室内活动，对于某些弱势群体则需要更多的时间。
室外风速变化频率高，不易控制。
通过数值模拟能够有效的分析颗粒物随风速的改变从室外到室内传输轨迹的影响。
1 数值模拟分析1.1 物理模型建立以沈阳市内某高校多媒体教室作为本次模拟分析的研究对象。
所选教室位于沈阳市东南部，全年夏季以东南风为主导风向，冬季则为西北风，全年平均风速达到4.4m/s，7月-9月份平均风速为2.8m/s。
高校教室位于建筑物二层，室内房间尺寸为：7.5×5.84×3.6（m），房间内布两人课桌15张，多媒体讲台1个，讲桌1张，黑板等一些相关配套设施。
由于本文研究室外细颗粒物随不同风速传入室内轨迹，为研究更具有针对性，在模拟时简化室内物体均为长方形。
其大小分别为：1.2×0.4×0.8（m）、0.89×0.5×1.15（m）、1.3×0.7×0.42（m）。
房间视图见图1。
本文研究自然通风形式下的室内PM2.5的运动规律，在简化室内装置布局的基础上，进一步简化没有室内PM2.5发散源。
吸入室内可吸入颗粒物净化器的研究进展作者：林灵杰金卫冕何佳琳胡炜来源：《绿色科技》2015年第04期摘要：阐述了可吸入颗粒物的基本特征、来源以及对人体的危害。
介绍了过滤式、静电式和水介质式三类可吸入颗粒物净化技术的原理和特点，对比了三类净化技术的优缺点。
对现有空气净化器进行了市场调查，分析了空气净化器的价格分布以及各品牌的市场定位。
结合可吸入颗粒物的净化技术和当前空气净化器市场状况，总结了空气净化技术和空气净化器的发展趋势。
关键词：可吸入颗粒物;净化;空气净化器;PM2.5中图分类号：X132文献标识码：A文章编号：1674-9944（2015）04-0183-041引言近年来，“雾霾”已经成为严重危害人们健康和生活质量的重要因素。
与此对应，与大气污染相关的问题已成为当今社会关注的热点。
为了抵抗“雾霾”的危害，空气净化器成为了人们去除可吸入颗粒物的重要手段。
空气净化器常采用多种不同的技术和介质滤除和杀灭空气污染物，有效提高空气清洁度。
目前已有许多学者对空气净化器所使用的技术进行了分类对比研究，如李辉[1]等人对室内空气净化技术的探讨。
但随着科技的进步以及市场的发展，当下空气净化器市场以及净化技术已有了很大变化，且鲜有学者针对室内可吸入颗粒物的净化技术进行对比分析并对其市场状况进行探究。
本文分析了市场上常见的可吸入颗粒物净化技术以及不同空气净化器的市场状况，并展望了可吸入颗粒物净化技术、净化器的发展趋势。
2可吸入颗粒物可吸入颗粒物是指空气动力学当量直径小于10μm的大气悬浮颗粒物，用PM10来表示。
PM10可以分为粗颗粒部分（直径超过2.5μm，PM10）和细颗粒部分（直径小于2.5μm，即PM2.5）[2]，其中，PM2.5被命名为细颗粒物。
PM10和PM2.5对人体健康影响极大，10μm以下的颗粒物可以进入鼻腔，7μm以下的颗粒物可以进入咽喉，小于2.5μm的颗粒物则可以深达肺泡并沉积，进而进入血液循环中[3]。
附录J （规范性附录）室内空气中可吸入颗粒物的测定方法可吸入颗粒物的测定方法有重量法（GB 6921）、光散射法（WS/T206）、压电晶体振荡法以及β射线法等。
原则上这些方法均可用于室内空气中可吸入颗粒物的测定，但这些方法必须符合GB 6921或WS/T206，或经重量法（GB 6921）比对合格方可。
下面仅列出重量法测定室内空气中可吸入颗粒物的分析方法供参考。
J.1 相关标准及依据本方法主要依据GB 6921《大气飘尘浓度测定方法》。
J.2 原理使一定体积的空气进入切割器，将10μm以上粒径的微粒分离。
小于这一粒径的微粒随着空气流经分离器的出口被阻留在已恒重的滤膜上。
根据采样前后滤膜的重量差及采样体积，计算出可吸入颗粒物浓度，以mg/m3表示。
J.3 切割器性能指标J.3.1 要求所用切割器在收集效率为50%时的粒子空气动力学直径D50=10±1μm。
J.3.2 要求切割曲线的几何标准差σg小于等于1.5。
J.3.3 在有风条件下（风速小于8m/s）切割器入口应具有各向同性效应。
J.3.4 所用切割器必须经国家环境保护总局主管部门（或委托的单位）校验标定。
J.4 采样系统性能指标J.4.1 在同样条件下三个采样系统浓度测定结果变异系数应小于15%。
J.4.2 在采样开始至终了的时间内，采样系统流量值的变化应在额定流量的±10%以内。
J.4.3 采样设备噪声应符合国家有关标准。
J.5 采样要求J.5.1 采用合格的超细玻璃纤维滤膜。
采样前在干燥器内放置24h，用感量优于0.1mg的分析天平称重，放回干燥器1h后再称重，两次重量之差不大于0.4mg即为恒重。
J.5.2 将已恒重好的滤膜，用镊子放入洁净采样夹内的滤网上，牢固压紧至不漏气。
采样结束后，用镊子取出。
将有尘面两次对折，放入纸袋，并做好采样记录。
J.5.3 如果测定任何一次浓度，采样时间不得少于1h。
测定日平均浓度间断采样时不得少于4次。
大气可吸入颗粒物的研究进展大气中的悬浮颗粒物(SPM)因会对人体健康产生负面影响而倍受人们关注。
一般根据粒径大小可将SPM分为降尘和飘尘。
飘尘是指空气动力学直径小于或等于10μm的悬浮颗粒物，由于它易被人们吸人呼吸道内，因而也称为可吸入粒子。
随着研究工作的深入，人们逐渐认识到，导致城区人群患病率和死亡率增加的主要因素是飘尘(或Ⅲ)的浓度而不是悬浮颗粒物总量。
因此，美国国家环保局于1985年将原来的颗粒物质指标TSP项目修改为空气动力学直径小于或等于10μm 的大气颗粒物，即PMl0。
近年来，人们进一步认识到飘尘中空气动力学直径小于或等于2．5μm的细粒子(PM2．5)易于富集空气中的有毒重金属、酸性氧化物、有机污染物、细菌和病毒等，其对人体健康的危害远比空气动力学直径在2．5μm一10μm之间的粒子大。
因此，美国环保局于1997年再一次修改了大气质量标准，并规定了PM2．5的最高限值，以保护人体健康。
据研究，PM2．5在大气中的停留时间为7～30天，这种颗料物可随气流被输送到几百公里甚至上千公里以外的地方，造成大范围的污染危害。
可吸人颗粒物对人体健康的危害主要表现在“三致”作用方面：致癌、致畸、致突变。
很多研究揭示：在一定颗粒物浓度下暴露的时间长短与多种健康指示密切相关，如空气PM10每增加10μg／m3，到医院门诊等各类病人比例增加；PM10。
污染对感冒时咳嗽、支气管炎的影响均呈显著性正相关；近年来各城市市区肺癌死亡率与大气总悬浮颗粒物呈正相关关系；我国某电厂烟囱主风向下风侧居民区新生儿的先天畸形发病率明显高于洁净区，并且距电厂越近，畸形发病率越高，其中排放的颗粒物起到主要的毒害作用。
国外许多学者根据近年的死亡率研究，说明细颗粒物与呼吸道和心血管疾病的死亡率有直接的关系；在人口统计基础上的健康影响研究也说明可吸入颗粒物浓度直接影响长期和短期死亡率¨。
可吸入颗粒物对大气能见度也产生较大的影响。
第30卷 第4期 广东海洋大学学报 V ol.30 No.4 2010年8月 Journal of Guangdong Ocean University Aug. 2010收稿日期：2010-03-16室内多区域气载颗粒物动态行为研究Ⅰ：定性分析李 旻，杨 艺（广东海洋大学工程学院，广东 湛江 524025）摘 要：采用状态空间法预测多区域室内环境中颗粒物的动态传输过程；在状态空间模型里，通过矢量、矩阵等概念，刻画颗粒物演化规律的微分方程组以状态方程的形式紧凑地表示；基于状态空间法的解析解，对气载颗粒物的动态传输特性进行了详细的定性分析。
通过定性分析表明系统的原点平衡状态是渐进（李亚普诺夫意义下）稳定的；导出了计算系统最小衰减率的公式，该公式将系统矩阵的特征值与最小衰减率直接联系起来；进一步分析了系统参数对衰减率的影响，分析表明可以定义一个新的综合去除系数。
关键词：气载颗粒物；多区域室内环境；状态空间模型；定性分析中图分类号：TU831.1 文献标志码：A 文章编号：1673-9159(2010)04-0048-06Dynamic Behaviors of Airborne Particles in Multizone IndoorEnvironments Ⅰ: Qualitative AnalysisLI Min, YANG Yi( Engineering College , Guangdong Ocean University , Zhanjiang 524025, China )Abstract: A state space model is employed to predict the dynamic transmission of particulate matters (PM) in multizone indoor air. By introducing vector-matrix notation, the ordinary differential equations describing the dynamic behavior of PM in multizone buildings are expressed as the state equation. The state equation is solved analytically and the dynamic evolution of PM is discussed qualitatively. The analysis indicates that the equilibrium point of the dynamic system is essential in asymptotically stable. The minimum decay coefficient of PM concentrations is computed by a formula, which is found in direct link to the minimum decay rate with the eigenvalues of the state matrix. The impact of system parameters on the minimum decay rate is analyzed in detail, which suggests that a new parameter, named the integrated loss-rate coefficient can be defined.Key words: Airborne particles; Multizone environment; State space model; Qualitative analysis由国内、外大量流行病学研究表明空气中的悬浮颗粒物与人类健康状况密切相关，由此可引发各类呼吸系统疾病和心血管疾病[1-3]，对儿童的影响和危害则更大[4, 5]。
室内多因素条件下香烟颗粒粒谱动态分布特征张铖铖;方俊;林树宝;江澄;商蕊【摘要】烟颗粒粒径分布和浓度变化是探测香烟阴燃火灾初期的重要参数,研究香烟阴燃过程烟颗粒粒谱分布对火灾探测具有指导意义.实验通过在室内有风条件下展开,研究风速、位置、时间、烟源等因素对烟颗粒的粒径分布和形成规律的影响.结果表明:①随着时间的推移,GMD(Geometric Mean Diameter,几何平均直径)变大,烟颗粒数量浓度增加,但粒谱分布逐渐趋于稳定.②风速对颗粒粒谱形成的影响较为复杂,随着风速的增加,气流扰动加剧,烟颗粒浓度增加,GMD有减小的变化趋势.③在不同的位置,有风条件下烟颗粒随着气流迁移,最终在壁面处进行积累,离烟源越远位置,沿着风速方向浓度和GMD均变大.④烟颗粒的初始浓度也影响烟颗粒粒谱分布和运动特征,烟源数量越多,初始浓度越大,形成的烟颗粒浓度和GMD越大.【期刊名称】《火灾科学》【年(卷),期】2014(023)004【总页数】7页(P238-244)【关键词】多因素条件;香烟颗粒;粒谱;几何平均粒径;动态分布【作者】张铖铖;方俊;林树宝;江澄;商蕊【作者单位】中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室,合肥,230026;中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室,合肥,230026;中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室,合肥,230026;中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室,合肥,230026;中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室,合肥,230026【正文语种】中文【中图分类】X9320 引言火的使用是人类历史上的一大创举，但是火势一旦失控就会危及人们生命和财产安全，导致灾难的发生。
全国每年发生火灾约10万起，其中因吸烟引起的火灾约4000例左右［1］，主要原因是由于香烟未熄灭与其他可燃物接触阴燃引起的火灾。
阴燃是一种无火焰、缓慢的燃烧，燃烧发生在可燃物和氧气接触面，香烟燃烧就是典型的阴燃现象。
室内可吸入颗粒物动态分散方法研究
近来来，室内空气质量成为大家广泛关注的问题，而室内可吸入颗粒物是影响室内空气质量的重要因素，对人体健康产生很大危害。
因此对室内可吸入颗粒物的物理化特征进行研究，可以分析其来源，从根本上减少浓度，优化室内空气质量，对人体健康有着重要意义。
文章主要研究了一种室内可吸入颗粒物样品液的制备方法。
首先采用小流量空气采样器采集室内颗粒物，利用分散剂甘油和超声波振子的震动同时作用对其分散，完成样品液的制备，然后通过电泵和电磁阀使样品液循环流动，供高速摄像机成像。
克服了以往静态颗粒物分散的分散不均匀、取样代表性差等问题。
标签：可吸入颗粒物；样品液制备；超声波；分散；动态成像
引言
据调查，居民平均三分之二的时间生活在各种室内环境，比如办公室、教室、卧室等，室内的空气质量和人体健康有着密切的联系，而室内可吸入颗粒物是室内空气的首要污染物，对人体健康产生很大危害，其粒径分布影响着颗粒物的所有理化特征，因此研究颗粒物的粒径分布具有重要意义。
目前对颗粒物的研究大多都是通过显微镜静态成像，然后再对图片进行分析处理，虽然操作简单，但存在的问题就是样品的分散不充分，成像样品代表性差，为了克服这些弊端，文章设计了一种新颖的颗粒物动态分散的方法，颗粒物放在分散剂（甘油+水）中，通过超声波驱动振子振动和搅拌电机的共同作用使颗粒物均匀分散。
然后通过电泵和电磁阀使分散均匀的样品液循环流动，供高速摄像机成像，成功的解决了以上问题。
1 颗粒物分散系统方案设计
文章颗粒物收集是通过小流量采样器吸取室内空气，采用的采样器型号是ZR-3930B，采样流量为16.67L/min。
空气中的悬浮颗粒物经过冲击式切割机分级，使之通过已恒重的微孔滤膜，使悬浮颗粒被阻留在滤膜上，被微孔滤膜吸附。
由于可吸入室内悬浮颗粒物粒径一般在10μm或以下（PM2.5），
颗粒在各种引力作用下会出现凝聚现象，因此测量单个颗粒的粒径大小比较困难。
因此为了获得单个颗粒物的信息，必须对采集到的颗粒物进行分散。
颗粒凝聚是颗粒本身固有的性质，也是妨碍准确测量颗粒粒径分布的主要原因。
克服颗粒凝聚的有效方法是加分散剂和实施外力分散。
分散剂的作用是能显著降低颗粒物的表面粘连，减弱颗粒间的引力，从而缓解甚至消除颗粒的凝聚现象。
分散剂的选择非常重要，水和酒精的分散能力虽然较强，但颗粒物在水和酒精中布朗运动较强烈，导致摄像机成像有明显的拖尾效果。
相比之下，甘油作为分散剂是由于其粘滞系数大使得颗粒的布朗运动不明显，并且当颗粒分散均匀后不易发生
沉淀现象，所以文章选择甘油作为样品的分散剂。
而外力分散效果最好的是超声波分散，它是利用超声波振子的震荡作用使凝聚在一起的“团粒”分离的更彻底，在文章中，采用两种方法同时作用。
[1]
现有的颗粒物分析都是直接把吸附有颗粒物的滤膜放在载玻片上用显微镜成像观察，如果是静态的，只能观察到颗粒物的某一个方向，取样代表性差，且无法使颗粒物单独均匀的分布，会使分析的准确度受到影响。
为了克服以上问题，文章研究了一种新型的颗粒物的分散方法，先将收集到的颗粒物样品放入加有分散剂的样品搅拌桶中，利用搅拌电机搅拌和超声波振子的震荡共同作用，使颗粒物分散均匀，然后用电泵驱动样品液循环流动通过透光样品池，高速摄像机按一定频率对其成像，然后对图像进行分析和处理。
总体设计图如图1所示。
其中，样品搅拌桶环节是成功实现颗粒物动态分散的关键，其结构示意图如图2所示。
（不仅仅包含搅拌桶部分）
实验时，将收集到的颗粒物样品加入装有分散剂（本项目选用水和甘油）的搅拌桶中，打开搅拌电机和超声波发生器驱动器，搅拌3-5分钟，打开循环泵和电磁阀使分散后的样品液沿导管缓慢流经透光样品池，供高速摄像机成像，为了提高成像的清晰度和分辨率，特地增加了凸透镜对样品液放大。
然后利用计算机对得到的图像进行分析和处理，观察样品液的分散效果，如果分散不理想，则继续搅拌，直到样品液分散达标为止[2]。
采用高速摄像机成像是因为高速摄像机具有很高的成像速度，每一个微秒即可采集一副图像，配合缓慢流动的样品液，可以使取样代表性更强，且图像清晰，无拖尾现象，具有很好的分析价值。
此动态颗粒图像分析和现有技术相比，具有以下特点：
（1）有效克服了样品团聚和粘连，简化了制样操作，提高测量精度。
（2）克服了传统静态成像的弊端，实现了三维颗粒测量。
（3）运动测试提高了采样数量，因而提高了测试结果的代表性与重复性。
2 超声波发生器硬件电路设计
超声波发生器的实质是一个功率发生器，它产生一定频率的正弦（或类似正弦）信号，通过匹配电路与换能器相连，换能器将超声波发生器提供的电能转换为机械能振动。
超声波发生器的结构图如图3所示。
[3]
工作过程如下：先由信号发生器来产生一个特定频率的信号，这个特定频率是由采用的超声波振子的机械谐振频率来决定。
这个频率信号经过功率放大器放大功率，然后通过振子匹配电路，有助于换能器将电信号高效率的转化为机械振动。
而反馈电路主要提供两个方面的反馈信号，一是提供输出功率的反馈信号，
使输出功率稳定，可以使振子稳定工作，二是提供输出频率的反馈信号，保证振子一直工作在谐振频率下，让振子工作在最佳状态，也保证了电路的安全。
超声波主电路包括：整流滤波电路、直流斩波电路、半桥逆变电路、匹配电路、超声波换能器。
首先接入220V市电，经过整流滤波后得到311V直流电压，通过斩波电路，可以调整电路的功率。
滤波后通过逆变电路，通过开关管的通断得到特定频率（输出频率是振子的谐振频率）的交流信号，经过振子的匹配电路和振子相连，驱动振子正常工作。
其结构图如图4所示。
[4]
其中，斩波电路可通过控制开关管IGBT的门级电压调整电路的输出功率，达到功率可调。
而逆变电路可通过改变Q2和Q3的通断来控制其输出频率，完成调频的功能。
逆变电路选用半桥逆变电路，开关管选用全控性器件IGBT，每个开关管并联一个反向二极管，起续流和保护作用。
超声波发生器主电路如图5所示。
Q1、Q2和Q3是IGBT，其管子的驱动选择集成芯片IR2101驱动，IR2101的输入HIN和LIN接单片机输出的PWM波，达到调频调压的作用。
3 系统测试结果分析
实验中采样器收集到的样品滤膜如图6所示。
为了高速摄像机能够拍到完美的颗粒物样品图片，必须对分散完之后的颗粒物样品所成的像进行检验，检验时，将分散之后的样品液用滴管滴到载玻片上，通过显微镜观察。
如果样品颗粒物能够单独完整且均匀的分布在分散剂中，即满足分散要求，如果颗粒物粘连的现象仍然存在，则需要搅拌电机和超声波振子继续工作，直到得到的颗粒物样品彻底分散。
[7]
如图7是高速摄像机在16*12.5和63*12.5两种倍率下拍到的颗粒物样品分散之后的照片（图中颗粒状圆点即为颗粒物样品），观察发现，颗粒物样品成功的克服了粘连问题，单独形态均匀的分布在分散剂中，满足分散要求。
为进一步的图像处理分析颗粒物粒径以及表面积等特性提供了方便。
4 总结与展望
文章研究了一种动态分散收集到的室内颗粒物、制作颗粒物样品液的方法，使颗粒物分散均匀，取样代表性强，然后用高速摄像机成像，便于对单个颗粒物的粒径分布和理化特性进行研究，有助于改进颗粒物暴露评价模型，揭示颗粒物影响人体健康的致病机理，对人们的身体健康具有重要意义。
还介绍了相关的超声波发生器主电路设计和电机驱动电路设计，使其输出频率和功率达到可调，电机的转速达到可调，便于实验。
而本实验中分散结果也存在一定的瑕疵，不能保证颗粒物完全均匀的分布，导致少量照片里颗粒物过少，这也是今后实验需要克服的地方。
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作者简介：赵永安（1991-），男，汉，湖北武汉人，研究生在读，单位：武汉理工大学自动化学院控制工程专业，研究方向：检测技术与智能仪表。
