Etude de la dynamique d'aérosols dans les dispositifs d'inhalation. développement de capteurs et vélocimétrie.

Study of aerosol dynamics in inhalation devices : sensor development and velocimetry

• Auteur / Autrice : Brenda Hervieu
• Direction : Jean-Régis Angilella
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la vie et de la santé
• Date : Soutenance le 17/10/2023
• Etablissement(s) : Normandie
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Normande de biologie intégrative, santé, environnement (Mont-Saint-Aignan, Seine-Maritime)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Aliments bioprocédés toxicologie environnements (Caen ; 2012-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement co-accrédité : Université de Caen Normandie (1971-....)
• Jury : Président / Présidente : Fabien Candelier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Evelyne Gehin, Dominique Thomas, Anthony Besq, Sandy Vrignaud, Thierry Porée
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Evelyne Gehin, Dominique Thomas

Mots clés

Mots clés contrôlés

Théorie du transport

Spectrophotométrie

Granulométrie

Aérosols

Mots clés libres

Aérosol doseur pressurisé

Dispositif d’inhalation

Vélocimétrie

Pressurized metered dose inhalers

Inhalation devices

Velocimetry

Granulometry

Transport phenomena

Résumé

Les aérosols doseurs pressurisés (ADP) sont des dispositifs très utilisés dans le traitement des maladies respiratoires. Ces ADP, bien que très populaires, nécessitent parfois l’utilisation d’une chambre d’inhalation afin de faciliter la prise du traitement pour les patients ne pouvant les utiliser correctement, comme les nouveaux-nés et les personnes âgées. Ce travail de doctorat porte sur l’étude expérimentale de ces dispositifs, dans lesquels la dynamique des particules médicamenteuses reste très mal connue. Deux techniques optiques ont été utilisées : la vélocimétrie par image de particules et l’utilisation d’un capteur optique. Ces techniques optiques ont été complétées par des mesures de masse (spectrophotométrie) et par des études granulométriques (impacteur en cascade). Afin de coupler ces différentes mesures, un banc expérimental a été développé pour étudier le flux médicamenteux depuis l’ADP jusqu’à l’impacteur en cascade. Ce travail de recherche a mis en évidence divers facteurs clés influençant le transport des particules comme la bimodalité des vitesses d’émission produites par l’ADP, la décélération des particules et leur rétention dans des cellules de recirculation, ou la charge électrique des aérosols. Cette étude, menée pour deux formulations (une solution et une suspension), permet d’améliorer notre compréhension du transport particulaire afin d’optimiser la conception des futurs dispositifs d’inhalation. Résumé en anglais

Pressurized metered dose inhalers (pMDI) are widely used for the treatment of respiratory diseases. These devices sometimes require the use of an inhalation chamber to ease drug delivery for patients who cannot use them properly, such as children or elderly people. This doctoral thesis consists in an experimental study of such devices, where the transport of drug particles remains poorly understood. Two optical techniques were used : particle image velocimetry and optical sensor. In addition, mass measurements (spectrophotometry) and granulometric studies (cascade impactor) were completed. In order to couple these different measurements, an experimental bench was developed to study drug flow from the pMDI to the cascade impactor. This work highlighted various key factors influencing particle transport, such as the bimodality of the velocities produced by the pMDI, particle deceleration and retention in recirculation cells, as well as the electric charge of aerosols. This study, which focused on two formulations (a solution and a suspension), improves our understanding of particle transport and should allow us to optimize the design of future inhalation devices.