流静电收集系统连接，第一过滤器22串设在第一通路(该第一通路为气体通路20、21)上；换能器33的下端通过第二通路45与第二过滤器28连接；换热器23的上端通过第三通路46与冷凝器24的下端连接；换热器23的上端通过第四通路47与冷凝器24的上端连接，储液收集瓶25连接在冷凝器24上，第二通路45上设置有氧含量传感器27 ;第二过滤器28通过第五通路48连接至空腔8，第五通路48从连接至第二过滤器28的一端起依次串设有风机29和加热器7，加热器7上设置有用于控制加热器7的温度的加热器控制器41。风机29和加热器7之间的第五通路48上设置有流量计30。冷凝器24上设置有制冷压缩机43，同时冷凝器24上还设置有安全泄放阀26。在优选实施方式中，含有气态有机溶剂(例如，乙醇、二氯甲烷，氯仿)的气体通过冷凝器24时，用冷冻水将其冷却至有机溶剂沸点以下温度，有机溶剂即被冷凝成液体，经冷凝器24后，有机溶剂分离出来进入储液收集瓶25内。然后，分离出的气体经过第二过滤器(活性炭过滤器)28纯化处理，重新返回高频超声纳米雾化装置中。同时，惰性气体循环和有机溶剂回收系统的闭环回路在惰性气体环境下运行，可防止任何爆炸性混合物的产生，该系统配有氧含量传感器，时刻对氧气浓度进行监测，保证喷雾干燥体系可在低氧环境下运行。
[0068]本发明所述的多点动态纳米颗粒实时粒径和形态监测装置(参见图6)通过采用光衍射或散射技术(如激光衍射)对粒子的大小和分布进行监测的同时，合并动态图像分析技术对颗粒的形态进行监测。通过综合分析由在线监测装置获得的干燥颗粒42的粒径和圆整度数据，得出调节样品输送参数、超声振动喷嘴I参数或干燥气体参数的指示。进一步结合自动化控制装置(51)，通过多次数据和参数的输入建立粒度、粒形、控制参数的关联数据库，最终建立神经网络控制模型，实现分析产品质量信息与调整具体控制参数的快速反馈。
[0069]根据本发明所述的软件自动化控制和数据集成处理装置(参见图7)，其对超声雾化功率和频率、注射泵流速、加热温度控制、惰性气体循环流速和压力以及静电发生器电压等参数进行控制，通过数据模拟量控制，串口通信及TCP/IP通信方式，根据控制模型实现精确控制；通过光通信与内部高速总线结合的方式，实现数据高速传输与存储；通过对相关数据处理的理论和算法分析，设计并实现相关算法；根据动态图像分析的标准，设计并实现动态图像处理的算法；对干燥纳米颗粒粒度和形态的数据进行集成分析；最终得出各参数对纳米颗粒质量的影响，形成统计结果及趋势预测，给出直观的图像/图表展现。软件功能包括控制功能、设备管理功能、数据传输与存储功能、数据处理功能、统计分析功能等模块，运行于PC环境，支持WINDOWS 7，Windows XP等操作系统；支持移动终端的测试结果推送功能。
【主权项】
1.一种具有动态监控功能的高频超声纳米雾化微粒制备系统，其特征在于，该系统包括: 高频超声纳米雾化装置，液体经该高频超声纳米雾化装置雾化为纳米级雾滴； 层流静电收集系统，其通过层流干燥气体的吹送而将所述纳米级雾滴干燥为固体颗粒，并将固体颗粒收集在静电收集器中； 惰性气体循环和有机溶剂回收系统，干燥气体经该惰性气体循环和有机溶剂回收系统后去除有机溶剂，以实现惰性气体的循环使用； 多点动态纳米颗粒实时粒径和形态监测装置，其对干燥后的固体颗粒进行相关参数的采集和计算并将得到的数据和参数发送到自动化控制和数据集成处理装置； 所述自动化控制和数据集成处理装置，其通过多次输入的所述数据和参数来建立固体颗粒参数的关联数据库，并建立神经网络控制模型。2.根据权利要求1所述的具有动态监控功能的高频超声纳米雾化微粒制备系统，其中，所述高频超声纳米雾化装置包括高精密度正位移的注射泵、流速调节器、超声振动喷嘴和控制单元；所述控制单元与所述超声振动喷嘴电连接以为其提供电信号，所述注射泵通过管路与所述超声振动喷嘴连接以为其提供液体，所述注射泵上连接有所述流速调节器。3.根据权利要求1所述的具有动态监控功能的高频超声纳米雾化微粒制备系统，其中，所述多点动态纳米颗粒实时粒径和形态监测装置通过采用光衍射或散射技术对粒子的大小和分布进行监测，同时合并动态图像分析对颗粒的形态进行监测，以进行所述相关参数的采集。4.根据权利要求1所述的具有动态监控功能的高频超声纳米雾化微粒制备系统，其中，所述高效层流静电收集系统包括空腔、干燥腔、层流产生部件和静电收集器；所述层流产生部件由多孔金属泡沫板构成，所述静电收集器通过电晕效应收集气体中悬浮的粉末颗粒，所述层流产生部件设置于所述空腔与干燥腔之间用于分隔所述空腔与干燥腔；所述静电收集器连接于所述干燥腔的底部；所述超声振动喷嘴穿过所述空腔和层流产生部件伸入所述干燥腔内。5.根据权利要求4所述的高频超声纳米雾化微粒制备系统，其中，所述静电收集器包括不锈钢收集筒、设置于不锈钢收集筒内的电极片以及套设于所述不锈钢收集筒外的绝缘层，所述不锈钢收集筒为收集电极，电极片为高压放电电极。6.根据权利要求4所述的高频超声纳米雾化微粒制备系统，其中，所述惰性气体循环和有机溶剂回收系统包括第一过滤器、换热器、冷凝器、储液收集瓶、氧含量传感器和第二过滤器，所述换热器的下端通过第一通路与所述高效层流静电收集系统连接，所述第一过滤器串设在所述第一通路上；所述换热器的下端通过第二通路与所述第二过滤器连接；所述换热器的上端通过第三通路与所述冷凝器的下端连接；所述换热器的上端通过第四通路与所述冷凝器的上端连接，所述储液收集瓶连接在所述冷凝器上，所述第二通路上设置有所述氧含量传感器；所述第二过滤器通过第五通路连接至所述空腔，所述第五通路从连接至所述第二过滤器的一端起依次串设有风机和加热器。7.根据权利要求2所述的高频超声纳米雾化微粒制备系统，其中，所述超声振动喷嘴包括外壳、换能器、金属管、喷口、固定器、活性电极和接地电极，所述金属管的一端与所述注射泵通过液体管路连接，所述金属管的另一端形成锥面的所述喷口，所述换能器、活性电极和接地电极设置于所述金属管上并通过所述固定器固定，所述控制单元与所述换能器电连接。8.根据权利要求6所述的高频超声纳米雾化微粒制备系统，其中，所述冷凝器为低温盘管式冷凝器、板式换热器或管板式换热器。9.根据权利要求6所述的高频超声纳米雾化微粒制备系统，其中，所述第二过滤器采用多孔固体吸附剂进行吸附-脱吸附实现惰性气体的分离。
【专利摘要】本发明涉及一种动态监控式高频超声纳米雾化颗粒制备系统，主要由高频超声纳米雾化装置、多点动态纳米颗粒粒径和粒形实时监测装置、高效层流静电收集装置、惰性气体循环和有机溶剂回收装置、软件自动化控制和数据集成处理模块组成。该设备可实现对微量样品的纳米化制备，收率极高；同时，引入了实时动态监控装置，并通过数据集成模块或软件可适时监控各参数对纳米颗粒质量的影响，实现整个制备过程可控化，便于参数的快速优化。
【IPC分类】B01D1/14, B01D1/30, B01D1/18
【公开号】CN105582683
【申请号】CN201410573115
【发明人】甘勇, 张馨欣, 朱全垒, 夏登宁, 俞淼荣, 朱春柳
【申请人】中国科学院上海药物研究所
【公开日】2016年5月18日
【申请日】2014年10月21日
【公告号】WO2016062241A1