Summary
प्रोटोकॉल एक बहु-प्रजाति तरल समाधान से नियंत्रित एयरोसोल के निरंतर उत्पादन के लिए एक केशिका एयरोसोल जनरेटर की सेटिंग्स और उपयोग का वर्णन करता है, जो स्थिर बड़ी मात्रा में एयरोसोल वितरण के लिए उपयुक्त है (उदाहरण के लिए, विवो इनहेलेशन अध्ययन में )।
Abstract
केशिका एयरोसोल जनरेटर (सीएजी) को प्रारंभिक चरण में ई-तरल के हीटिंग के माध्यम से थर्मल तरल वाष्पीकरण के प्रिंसिपल के साथ संचालित किया जाता है, इसके बाद न्यूक्लिएशन और संक्षेपण एयरोसोल उत्पन्न करने के लिए एयरफ्लो के मिश्रण के माध्यम से विनियमित किया जाता है, जैसे कि इलेक्ट्रॉनिक सिगरेट (ईसी) में। सीएजी विशेष रूप से एक निरंतर तरीके से बड़ी मात्रा के एयरोसोल उत्पन्न करने में उपयोगी है, उदाहरणों के लिए जैसे कि विवो इनहेलेशन विष विज्ञान अध्ययन, जहां ईसी का उपयोग संभव नहीं है। सीएजी से एयरोसोल उत्पन्न करने के थर्मल प्रभाव एक ईसी में लागू तापमान के संदर्भ में समान हैं, इस प्रकार जांचकर्ताओं को पैमाने और पुनरुत्पादन पर ई-तरल पदार्थों के वाष्पों का आकलन करने की अनुमति मिलती है। जैसा कि सीएजी का संचालन उपयोगकर्ताओं को ई-तरल की प्रवाह दर, हीटिंग तापमान और कमजोर पड़ने वाली हवा के प्रवाह जैसे महत्वपूर्ण मापदंडों को नियंत्रित करने की अनुमति देता है, यह जांचकर्ताओं को एक अच्छी तरह से नियंत्रित डिवाइस में विभिन्न ई-तरल योगों का परीक्षण करने की अनुमति देता है। एरोसोल कण आकार जैसे गुणों को ई-तरल प्रवाह और ई-तरल संरचना के संबंध में हवा के प्रवाह दर के साथ विनियमित करने के लिए प्रदर्शित किया जाता है। हालांकि, सीएजी आम चुनाव आयोग से संबंधित मुद्दों का आकलन करने में सीमित है, जैसे कि इसके तत्वों का अधिक गर्म होना। हम यह प्रदर्शित करना चाहते हैं कि सीएजी एक चुने हुए ई-तरल सूत्रीकरण के साथ रासायनिक और भौतिक एयरोसोल विशेषताओं का आकलन करके एयरोसोल उत्पन्न कर सकता है जो पुनरुत्पादक और निरंतर है। प्रोटोकॉल तरल प्रवाह दर, कमजोर पड़ने हवा प्रवाह दरों और ऑपरेटिंग प्रक्रियाओं के ऑपरेटिंग मापदंडों का वर्णन करता है जो विवो विष विज्ञान अध्ययन के लिए आवश्यक एरोसोल एकाग्रता और कण आकार को अनुकूलित करने की आवश्यकता होती है। प्रोटोकॉल से प्रतिनिधि परिणामों को प्रस्तुत करना और सीएजी के साथ काम करने की चुनौतियों और अनुप्रयोगों पर चर्चा करते हुए, हम प्रदर्शित करते हैं कि सीएजी का उपयोग पुनरुत्पादक फैशन में किया जा सकता है। प्रौद्योगिकी और प्रोटोकॉल, जिसे पहले के काम से विकसित किया गया है, प्रयोगशाला-नियंत्रित एयरोसोल पीढ़ी की जांच के लिए भविष्य के नवाचारों के लिए एक नींव के रूप में कार्य करता है।
Introduction
आम ई-तरल पदार्थों में प्रोपलीन ग्लाइकोल, ग्लिसरॉल, पानी, निकोटीन और चयनित स्वादों का मिश्रण होता है। एक ईसी डिवाइस से उत्पन्न एरोसोल की संरचना न केवल तरल सूत्रीकरण पर निर्भर करती है, बल्कि डिवाइस की सामग्री, डिजाइन और विशेषताओं पर भी निर्भर करती है। नतीजतन, कई ईसी डिवाइस एयरोसोल आउटपुट 1 में एक बड़ी परिवर्तनशीलता पेश कर सकते हैं, जिसमें अवांछित घटकों के ऊंचे स्तरका डिवाइस-विशिष्ट उत्पादन, पफ वॉल्यूम भिन्नता, अवरुद्ध वेंटिलेशन छेद के कारण एयरफ्लो में परिवर्तन, और "ड्राई पफिंग" (जब तरल कंटेनर लगभग खाली होता है, जिससे डिवाइस का ओवरहीटिंग होता है क्योंकि वितरित ऊर्जा का हिस्सा तरल वाष्पीकरण के लिए उपयोग नहीं किया जाता है) 2 . इसके अलावा, लंबे समय तक साँस लेने के अध्ययन के दौरान ईसी उपकरणों को चार्ज करना, फिर से भरना और सफाई करना रसद3 के मामले में एक बड़ी अतिरिक्त बाधा बन जाएगी। इन कारणों से, अन्य एयरोसोल जनरेटर को एयरोसोल के बड़े पैमाने पर उत्पादन और तरल योगों के उचित मूल्यांकन के लिए विचार किया जाना चाहिए, जबकि एयरोसोल संरचना में डिवाइस से संबंधित विविधताओं से बचने और काम के भारको कम करने के लिए 4,5। फिर भी, डिवाइस-जनित एरोसोल को जोखिम-मूल्यांकन रणनीतियों का एक हिस्सा बने रहना चाहिए, क्योंकि ईसी उपकरणों में कुछ घटकों का स्तर प्रयोगशाला-नियंत्रित मानकीकृत एयरोसोल जनरेटर में उन लोगों की तुलना में अधिक ऊंचा हो सकता है क्योंकि उपकरणों की हीटिंग / शीतलन विशिष्टताओंके कारण 6,7,8।
वर्तमान में उपलब्ध नियामक आवश्यकताओं पर सीमित जानकारी के कारण, इलेक्ट्रॉनिक सिगरेट (ईसी) द्वारा उत्पन्न एरोसोल की संभावित विषाक्तता के लिए मूल्यांकन विधियां अभी भी 9,10,11 विकसित हो रही हैं। हालांकि, इन विट्रो और इन विवो मूल्यांकन में सटीक समय के साथ एयरोसोल की अच्छी तरह से विशेषता और पुन: प्रस्तुत करने योग्य मात्रा की पीढ़ी की आवश्यकता होती है। एक नियंत्रित पफिंग आहार के साथ एक ईसी डिवाइस से एयरोसोल का उत्पादन निश्चित रूप से उपयोगकर्ता की खपत के परिप्रेक्ष्य से सबसे अधिक प्रतिनिधि प्रक्रिया होगी। नियामक विषाक्तता अध्ययनों के लिए, विभिन्न प्रकार के संभावित तरल योगों पर विचार करते हुए जो उपयोगकर्ता अक्सर खुद से तैयार कर सकते हैं और एक ही समय में, कुछ डिवाइस विशेषताओं (उदाहरण के लिए, वितरित ऊर्जा) को संशोधित कर सकते हैं, दीर्घकालिक दोहराए जाने वाले जोखिम विष विज्ञान अध्ययन करने के लिए ईसी उपकरणों का उपयोग न केवल चुनौतीपूर्ण है, बल्कि संभावित रूप से अपर्याप्त भी है।
केशिका एयरोसोल जनरेटर (सीएजी) - फिलिप मॉरिस12,13 द्वारा विकसित और वर्जीनिया कॉमनवेल्थ यूनिवर्सिटी द्वारा आगे परिष्कृत14-एक विद्युत रूप से गर्म केशिका से गर्म वाष्प प्रवाह का एक जेट बनाने के सिद्धांत पर काम करता है, जिसे बाद में परिवेशी हवा के साथ ठंडा किया जाता है, जिससे कण नाभिक गठन और बाद में संक्षेपण होता है, जिससे एयरोसोल गठन होता है। क्योंकि एक ही भौतिक प्रक्रियाएं ईसी में एयरोसोल गठन का कारण बनती हैं (सीएजी में एक पंप द्वारा केशिका में तरल पदार्थ के वितरण के अलावा, जो एक ईसी में, आमतौर पर ईसी में जलाशय से तरल को खींचने वाली बाती सामग्री पर अभिनय करने वाली केशिका बलों द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है), सीएजी-जनित एरोसोल की विशेषताएं ईसी एरोसोल14 (चित्रा 1) के समान हैं। ). सीएजी कुछ हैंडलिंग आवश्यकताओं के साथ एयरोसोल की बड़ी मात्रा के उत्पादन की अनुमति देता है; इसलिए, यह विवो इनहेलेशन अध्ययनों के लिए विशेष रूप से उपयुक्त है।
सीएजी एक प्रयोगशाला उपकरण है जिसमें एक गर्म केशिका ट्यूब होती है जो केवल एक तापमान नियंत्रक से जुड़ी होती है और एक पेरिस्टाल्टिक पंप (चित्रा 2 ए) के माध्यम से एक तरल जलाशय से जुड़ी होती है। केशिका (160 मिमी, 21 जी, स्टेनलेस स्टील) को चार हीटिंग तत्वों द्वारा गर्म किया जाता है, सभी एक एल्यूमीनियम ब्लॉक (चित्रा 2 बी) में एम्बेडेड होते हैं। तापमान आमतौर पर 250-275 डिग्री सेल्सियस पर सेट किया जाता है ताकि ईसी डिवाइस15 की कॉइल-हीटिंग स्थितियों की नकल की जा सके। केशिका के माध्यम से पंप किए गए तरल को गर्म किया जाता है और केशिका की नोक से बाहर निकलने वाले गर्म वाष्प में बदल दिया जाता है। सीएजी असेंबली (चित्रा 2 सी) को ठंडी हवा के साथ उत्पन्न वाष्प को मिलाने और एक एयरोसोल बनाने के लिए अतिरिक्त तत्वों की आवश्यकता होती है। ठंडी हवा की धारा के साथ गर्म सुपरसैचुरेटेड वाष्प के अचानक मिश्रण के परिणामस्वरूप न्यूक्लिएशन और बाद में संक्षेपण होता है, जिससे एयरोसोल गठन होता है (चित्रा 2 सी)। हमारे सीएजी डिजाइन (चित्रा 3) में, एक अतिरिक्त गर्म हवा का प्रवाह पहले बाहरी शरीर को ठंडा करता है और बाद में हवा के प्रवाह को गर्म करने के लिए हीटिंग ब्लॉकों के साथ प्रसारित होता है, एक ही समय में, केशिका की नोक पर तरल बैकफ्लो के संघनन को रोकता है और वाष्प जेट फट को स्थिर करता है। इसके अतिरिक्त, यह गर्म वाष्पों की अवांछित परिरक्षण बनाता है, इस प्रकार न्यूक्लिएशन प्रक्रिया को प्रभावित करता है। इस कारण से, इस हवा के प्रवाह के लिए लागू प्रवाह दर न्यूनतम होनी चाहिए और आवेदन के उद्देश्य को फिट करना चाहिए। इस हवा के प्रवाह को इस पांडुलिपि में "गर्म एयरफ्लो" कहा जाएगा, हालांकि यह समझा जाना चाहिए कि इस धारा को हीटिंग ब्लॉकों द्वारा निष्क्रिय रूप से गर्म किया जाता है और उपयोगकर्ता द्वारा उद्देश्य पर नहीं।
शीतलन एयरफ्लो दर उत्पन्न एयरोसोल कणों के आकार पर एक मजबूत प्रभाव पड़ता है। विवो इनहेलेशन अध्ययनों के लिए एयरोसोल उत्पादन में, कमजोर पड़ने वाली हवा का प्रवाह एक्सपोजर खुराक को निर्धारित करेगा और एक्सपोजर चैंबर तक पहुंचने से पहले आगे पतला होना पड़ सकता है। एरोसोल की रासायनिक संरचना के अलावा, यह सुनिश्चित करने के लिए एयरोसोल कण आकार वितरण (PSD) को चिह्नित करना आवश्यक है कि उत्पन्न एयरोसोल ईसी द्वारा उत्पन्न और ओईसीडी दिशानिर्देशों द्वारा अनुशंसित साँस लेने वाले कण आकार सीमा के भीतर है (अक्सर द्रव्यमान माध्यिका वायुगतिकीय व्यास [एमएमएडी] और ज्यामितीय मानक विचलन [जीएसडी] के साथ पीएसडी की लॉग-सामान्यता की धारणा द्वारा पैरामीटर किया जाता है)।
उत्पन्न एरोसोल का एमएमएडी डिवाइस डिजाइन, सूत्रीकरण के भौतिक-रासायनिक तरल गुणों (जैसे, घनत्व, चिपचिपाहट, और सतह तनाव), वायु प्रवाह दर, और थर्मोडायनामिक स्थितियों को निर्देशित करने वाले तापमान14,16,17 के आधार पर व्यापक रूप से भिन्न हो सकता है। विवो एक्सपोजर प्रयोगों के लिए, एयरफ्लो में आमतौर पर वातानुकूलित, फ़िल्टर की गई हवा 22 ± 2 डिग्री सेल्सियस और 60% ± 5% सापेक्ष आर्द्रता होती है। उत्पन्न एयरोसोल को तब परीक्षण वातावरण में लक्ष्य सांद्रता प्राप्त करने के लिए, अध्ययन आवश्यकताओं के आधार पर आगे पतला किया जा सकता है। फिर इसे निस्पंदन हानि को कम करने के लिए एक्सपोजर चैंबर में ग्लास पाइपिंग के माध्यम से वितरित किया जाता है। यहां प्रस्तुत परिणामों में, तापमान और एयरफ्लो सेटिंग्स को यह प्रदर्शित करने के लिए स्थापित किया गया है कि सीएजी का उपयोग विवो इनहेलेशन अध्ययनों के लिए सुसंगत और इनहेलेबल पीएसडी और परिभाषित सांद्रता के साथ एक नियंत्रित एयरोसोल के निरंतर उत्पादन के लिए किया जा सकता है।
प्रोटोकॉल में, हम वर्णन करेंगे कि कैसे: 1) सीएजी को इकट्ठा करना, 2) सीएजी से एयरोसोल उत्पन्न करने के लिए आवश्यक मापदंडों का निर्धारण करना, 3) एयरोसोल उत्पादन करना, और 4) एरोसोल में रुचि के भौतिक और रासायनिक घटकों का विश्लेषण करना। इन प्रारंभिक रनों के लिए, हम एयरोसोल बनाने वाले घटकों के मिश्रण के आधार पर एक तरल समाधान पर विचार करते हैं: प्रोपलीन ग्लाइकोल (पीजी), ग्लिसरॉल (वीजी), पानी और निकोटीन निर्धारित द्रव्यमान अंशों पर। अंत में, हम अपने प्रयोगों में उत्पन्न एक जटिल बहु-प्रजाति मिश्रण के मूल्यांकन के लिए उदाहरण डेटा साझा करेंगे (जिसमें अतिरिक्त स्वाद घटकों के साथ मिश्रित उपर्युक्त घटक शामिल हैं)। हम इस तरह के मिश्रणों के मूल्यांकन के लिए इस प्रयोगात्मक दृष्टिकोण की प्रयोज्यता के साथ-साथ समग्र परिणामों और चुनौतियों पर चर्चा करेंगे।
Protocol
1. कैग प्रणाली विधानसभा
- CAG की असेंबली
- एल्यूमीनियम हीटिंग ब्लॉकों के केशिका नाली में केशिका जगह, आउटपुट अंत के बारे में 5 मिमी से बाहर निकलने के साथ।
- हल्के से एल्यूमीनियम हीटिंग ब्लॉकों के दो हिस्सों के शिकंजा कस.
- एल्यूमीनियम हीटिंग ब्लॉक (सी) में हीटिंग तत्वों (ए) और थर्मोकपल (बी) को इकट्ठा करें, एल्यूमीनियम रियर कैप (डी) (चित्रा 4 ए) के माध्यम से उभरे तारों के साथ।
- सुनिश्चित करें कि हीटिंग तत्वों के तार एक एडाप्टर से जुड़े हुए हैं और सुनिश्चित करें कि वे सीधे हैं।
- बाहरी एसएस ट्यूब (ई) के साथ आंतरिक PEEK ट्यूब (जी) को इकट्ठा करें। सुनिश्चित करें कि 2 x 4 मिमी पुश-इन फिटिंग (एफ) बाहरी एसएस ट्यूब (ई) (चित्रा 4 बी) पर कसकर सुरक्षित हैं।
- आंतरिक PEEK ट्यूब (g) के दो खांचे पर O-छल्ले (3 x 30 मिमी) रखें और सामने के छोर से बाहरी एसएस ट्यूब (ई) में आंतरिक PEEK ट्यूब (जी) डालें।
- एसएस रियर बैकिंग (i) पर इकट्ठे एल्यूमीनियम हीटिंग तत्वों को रखें, जिसमें एसएस रियर बैकिंग का सामना करने वाली एल्यूमीनियम रियर कैप का सामना करना पड़ रहा है, और एसएस रियर बैकिंग (i) (चित्रा 4 सी) के साथ तंग फिट होने के लिए एल्यूमीनियम हीटिंग तत्वों पर आंतरिक PEEK / बाहरी एसएस ट्यूब असेंबली को स्लाइड करें।
- एल्यूमीनियम सामने टोपी (ज) एल्यूमीनियम हीटिंग तत्व पर, भीतरी PEEK ट्यूब के अंदर जगह. सुनिश्चित करें कि केशिका एल्यूमीनियम सामने की टोपी से थोड़ा उभरा हुआ है। एसएस रियर बैकिंग के चारों ओर तीन एसएस लीड स्क्रू (जे) स्थापित करें और मजबूती से कसें।
- भीतरी झांकना ट्यूब सामने पर झांकना एडाप्टर (के) जगह. सुनिश्चित करें कि झांकना एडाप्टर आंतरिक PEEK ट्यूब के सामने नाली पर फिट बैठता है। 25 मिमी शेड्यूलर (एल) को पीक एडाप्टर पर और तीन एसएस लीड शिकंजा के माध्यम से रखें। शेड्यूलर पर नट्स को हाथ से कसना जैसे कि पीक एडेप्टर तंग है (चित्रा 4 डी)।
- तापमान नियंत्रक और केशिका peristaltic पंप और परीक्षण तरल समाधान करने के लिए हीटिंग तत्वों कनेक्ट करें।
- गर्म हवा के प्रवाह के लिए संपीड़ित हवा को 2 x 4 मिमी पुश-इन फिटिंग (चित्रा 4 बी, [एफ]) के माध्यम से सीएजी से कनेक्ट करें।
- कैग को कांच के टुकड़े में इकट्ठा करें और सीएजी शीतलन और पहले कमजोर पड़ने वाली हवा के प्रवाह (संसाधित हवा) को जोड़ें; चित्रा 3)। आवश्यक होने पर एक दूसरा कमजोर पड़ने वाला प्रवाह प्रविष्टि जोड़ें और साथ ही साथ एरोसोल नमूना पोर्ट और एक नियामक टी-जंक्शन (चित्रा 5)।
- कैग की सफाई प्रक्रिया
- सीएजी ग्लास असेंबली सेटअप से सीएजी को हटा दें और ग्लास को सूखे वाइप्स के साथ साफ करें जब तक कि ग्लास स्पष्ट रूप से सूखा न हो जाए।
- बाधा के लिए कैग से केशिका उत्पादन का निरीक्षण करें। यदि केशिका के आउटलेट पर कण जमाव देखा जा सकता है, तो केशिका को बदलें। इसी तरह, कम एयरोसोल वितरण को देखने पर, केशिका को एक नए के साथ बदलें।
- 1.1.9 से 1.1.1.1 के चरणों का पालन करते हुए सीएजी को अलग करें।
- केशिका परिवर्तित होने के बाद चरण 1.1.1 से 1.1.9 के बाद सीएजी को फिर से संयोजित करें।
2. सीएजी एयरोसोल एकाग्रता और कमजोर पड़ने की गणना
- TDF की सैद्धांतिक गणना
- तरल सूत्रीकरण की सांद्रता के आधार पर टीडीएफ की गणना करें (जिसे यहां स्टॉक समाधान / एकाग्रता कहा जाता है) और एलएफआर:
TDF: कुल कमजोर पड़ने हवा प्रवाह (एल / मिनट)
सीस्टॉक: स्टॉक एकाग्रता 2%, डब्ल्यू / डब्ल्यू)
LFR: तरल प्रवाह दर (जी / मिनट)
सीलक्ष्य: लक्ष्य एकाग्रता (μg / L) - 2% (डब्ल्यू / डब्ल्यू) निकोटीन के साथ एक समाधान का उपयोग करते हुए, 15 μg / L पर एक लक्ष्य निकोटीन एयरोसोल एकाग्रता और 0.35 ग्राम / मिनट के एलएफआर के साथ, मान लें कि 100% उपज निम्नलिखित होगी:
- तरल सूत्रीकरण की सांद्रता के आधार पर टीडीएफ की गणना करें (जिसे यहां स्टॉक समाधान / एकाग्रता कहा जाता है) और एलएफआर:
- LFR की सैद्धांतिक गणना
- तरल स्टॉक समाधान और TDF की सांद्रता के आधार पर LFR की गणना करें:
LFR: तरल प्रवाह दर (g / min)
सीलक्ष्य: लक्ष्य एकाग्रता (μg / L)
TDF: कुल कमजोर पड़ने हवा प्रवाह (एल / मिनट)
सीस्टॉक: स्टॉक एकाग्रता (%, w / w) - 2% (डब्ल्यू / डब्ल्यू) निकोटीन के साथ एक समाधान का उपयोग करना, 15 μg / L पर एक लक्ष्य निकोटीन एयरोसोल एकाग्रता और 300 एल / मिनट के टीडीएफ के साथ, मान लें कि 100% उपज निम्नलिखित होगी:
- तरल स्टॉक समाधान और TDF की सांद्रता के आधार पर LFR की गणना करें:
- प्रायोगिक आंकड़ों के आधार पर वास्तविक उपज (%) की गणना
- उपर्युक्त सैद्धांतिक गणनाओं के आधार पर, वास्तविक एयरोसोल घटक एकाग्रता (सीवास्तविक) को मापने और सीएजी एयरोसोल की वास्तविक उपज (एवाई) प्राप्त करने के लिए प्रारंभिक इंजीनियरिंग रन का प्रदर्शन करें। टीडीएफ या एलएफआर के समायोजन के लिए एक ही गणना का उपयोग करके एयरोसोल एकाग्रता की आगे ठीक-ट्यूनिंग करें।
AY: वास्तविक उपज (%)
सीवास्तविक: वास्तविक एयरोसोल घटक एकाग्रता (μg / L)
TDF: कुल कमजोर पड़ने हवा प्रवाह (एल / मिनट)
सीस्टॉक: स्टॉक एकाग्रता (%, w / w)
LFR: तरल प्रवाह दर (g / min) - 2% (डब्ल्यू / डब्ल्यू) निकोटीन युक्त एक समाधान का उपयोग करना, 15 μg / L की मापा निकोटीन एयरोसोल एकाग्रता, 320 एल / मिनट के टीडीएफ, और 0.35 ग्राम / मिनट के एलएफआर के परिणामस्वरूप निम्नलिखित निकोटीन एवाई होगा:
- उपर्युक्त सैद्धांतिक गणनाओं के आधार पर, वास्तविक एयरोसोल घटक एकाग्रता (सीवास्तविक) को मापने और सीएजी एयरोसोल की वास्तविक उपज (एवाई) प्राप्त करने के लिए प्रारंभिक इंजीनियरिंग रन का प्रदर्शन करें। टीडीएफ या एलएफआर के समायोजन के लिए एक ही गणना का उपयोग करके एयरोसोल एकाग्रता की आगे ठीक-ट्यूनिंग करें।
3. सीएजी एयरोसोल उत्पादन
- एयरोसोल उत्पादन शुरू करना
- परीक्षण तरल, चुंबकीय हलचल, और बोतल के मूल्य को निकटतम 0.01 ग्राम तक तौलें और रिकॉर्ड करें। तरल स्टॉक योगों को तालिका 1 में वर्णित घटकों के साथ तैयार किया जाता है।
- संबंधित एयरफ्लो सेटिंग्स (±5%) की आपूर्ति करें (चित्रा 5):
गर्म प्रवाह के लिए संपीड़ित हवा: 2 एल / मिनट
शीतलक प्रवाह: 10 एल / मिनट
पहला तनुकरण प्रवाह: 150 एल / मिनट
दूसरा तनुकरण प्रवाह: 160 एल / मिनट
अपशिष्ट प्रवाह: 172 एल / मिनट - डिजिटल तापमान नियंत्रक पर तापमान नियंत्रण सेट-पॉइंट को 250 डिग्री सेल्सियस पर सेट करें और सीएजी को गर्म करना शुरू करें।
- एक चुंबकीय हलचल पट्टी पर एक चुंबकीय हलचल पट्टी के साथ तरल स्टॉक समाधान जगह. परीक्षण समाधान में peristaltic पंप से इनलेट ट्यूब जगह.
- पेरिस्टाल्टिक पंप को चालू करें और एलएफआर ±5% (जी / मिनट) के लिए प्रवाह सेट करें।
- जब सीएजी का तापमान 250 ± 1 डिग्री सेल्सियस तक पहुंच जाता है, तो सीएजी को परीक्षण तरल वितरित करने के लिए पेरिस्टाल्टिक पंप शुरू करके एयरोसोल उत्पादन शुरू करें।
- जांचें कि क्या एरोसोल केशिका टिप के पास उत्पन्न होता है और द्रव्यमान प्रवाह दर की गणना करने के लिए आवश्यक समय को रिकॉर्ड करता है। यदि कोई एयरोसोल उत्पन्न नहीं होता है, तो सभी उपकरणों और सेटिंग्स को फिर से जांचें। यदि अभी भी कोई एयरोसोल उत्पन्न नहीं होता है, तो यह अत्यधिक संभावना है कि केशिका अवरुद्ध है और इसे प्रतिस्थापित करने की आवश्यकता है।
- एयरोसोल उत्पादन के दौरान
- निरंतर और स्थिर एयरोसोल पीढ़ी सुनिश्चित करने के लिए हर 60 मिनट में ग्लास सेटअप में घनीभूत होने वाले तरल को निकालें।
- एयरोसोल उत्पादन को रोकना
- परीक्षण समाधान बोतल से टयूबिंग निकालें और परीक्षण तरल को विआयनीकृत पानी में स्विच करें और बड़े पैमाने पर प्रवाह दर की गणना करने के लिए समय रिकॉर्ड करें।
- केशिका से जल वाष्प निकलने तक प्रतीक्षा करें, तापमान नियंत्रक को बंद कर दें, और केशिका को फ्लश और साफ करने के लिए कम से कम 10 मिनट के लिए पेरिस्टाल्टिक पंप को चालू रखें।
- परीक्षण तरल और बोतल के मूल्य को निकटतम 0.01 ग्राम तक तौलें और रिकॉर्ड करें और निम्नलिखित समीकरण का उपयोग करके द्रव्यमान प्रवाह दर की गणना करें:
- गर्म प्रवाह के रूप में उपयोग की जाने वाली संपीड़ित हवा को बंद कर दें।
- यदि आवश्यक हो, तो विधानसभा सेटअप से सीएजी को हटा दें और सूखे पोंछे के साथ ग्लास ट्यूबिंग को साफ करें और सीएजी को फिर से इकट्ठा करें।
4. घटकों का विश्लेषणात्मक निर्धारण
नोट: एरोसोल नमूनाकरण दो स्थितियों में किया जाता है: ए) undiluted एयरोसोल पर (दोनों पहले कमजोर पड़ने की हवा और दूसरा कमजोर पड़ने के प्रवाह undiluted नमूने के दौरान बंद कर रहे हैं) और बी) सभी dilutions प्रदान की (चित्रा 5) के साथ पतला एयरोसोल पर। नमूना पदों में से प्रत्येक पर तीन नमूना बंदरगाह उपलब्ध हैं, ए और बी, एसीएम के एक साथ संग्रह की अनुमति देते हैं, और एयरोसोल विशेषताओं के विश्लेषण के लिए अन्य उपकरण / जांच। नमूना लाइन को एरोसोल प्रवाह दिशा के लंबवत स्थापित किया जाता है और एक वैक्यूम पंप से जुड़ा होता है जो एरोसोल की एक निश्चित मात्रा (पंप प्रवाह दर और नमूना अवधि के आधार पर) को आकर्षित करने की अनुमति देता है।
- एयरोसोल एकत्रित द्रव्यमान (एसीएम) का निर्धारण
नोट: एरोसोल के कण चरण एक ग्लास फाइबर फिल्टर पैड (व्यास: 44 मिमी, कण आकार प्रतिधारण: 1.6 μm) पर फंस गया है। नमूने से पहले और बाद में एसीएम वजन को फ़िल्टर धारकों के साथ मापा जाता है ताकि वाष्पशील घटकों के वाष्पीकरण के कारण वजन में होने वाले नुकसान को कम किया जा सके।- फ़िल्टर धारक में एक फ़िल्टर रखें और फ़िल्टर कैप्स रखें.
- नमूना संग्रह से पहले फ़िल्टर के साथ फ़िल्टर धारक को निकटतम 0.0001 ग्राम तक तौलें और वजन का दस्तावेजीकरण करें।
- फ़िल्टर धारक जिसमें फ़िल्टर युक्त एयरोसोल प्रवाह से कनेक्ट करें और नमूना संग्रह प्रारंभ करें.
- नमूना संग्रह के बाद, फ़िल्टर धारक और कैप्स के साथ फ़िल्टर का वजन करें, और अंतिम वजन दस्तावेज़ करें.
- निम्न सूत्र का उपयोग कर ACM की गणना करें:
ACM: ACM की सांद्रता (μg/L)
Wb: नमूना लेने से पहले फ़िल्टर और फ़िल्टर धारक का वजन (जी) निकटतम 0.0001 ग्राम करने के लिए
Wa: नमूना लेने के बाद फ़िल्टर और फ़िल्टर धारक का वजन (जी) निकटतम 0.0001 ग्राम करने के लिए
वीएयरोसोल: फिल्टर के माध्यम से गुजरने वाले एयरोसोल (एल) की मात्रा, का उपयोग करके गणना की जाती है:
नमूना समय (न्यूनतम) x नमूना प्रवाह (L/ - फ़िल्टर धारक से फ़िल्टर पैड निकालें और इसे 25 मिलीलीटर ग्लास शीशी में जमा करें जिसमें 5 एमएल इथेनॉल होता है। 400 आरपीएम पर 30 मिनट के लिए एक प्रयोगशाला शेकर पर फ़िल्टर पैड हिलाकर एसीएम निकालें।
- 290 x g पर 5 मिनट के लिए 25 mL ग्लास शीशी को सेंट्रीफ्यूज करें और पीजी / वीजी के परिमाणीकरण और निकोटीन के कण चरण के लिए supernatant एकत्र करें।
- निकोटीन (या स्वाद) एकाग्रता का निर्धारण
नोट: एरोसोल एक नमूना स्तंभ पर फंस गया है जिसमें विशेष रूप से संसाधित व्यापक-छिद्र डायटोमेशियस पृथ्वी होती है, जो 1 से 13 (चित्रा 6) की पीएच रेंज में उपयोग के लिए एक रासायनिक रूप से अक्रिय मैट्रिक्स है।- एयरोसोल नमूना संग्रह शुरू करने से पहले 15 मिनट के भीतर नमूना स्तंभ तैयार करें।
- निकोटीन सांद्रता का निर्धारण करने के लिए, 0.5 एम सल्फ्यूरिक एसिड के 2 एमएल जोड़ें। जायके निर्धारित करने के लिए, isopropanol के 2 मिलीलीटर जोड़ें।
- नमूना प्रवाह की जाँच करें.
- वैक्यूम पंप पर स्विच करें, और कैलिब्रेटेड प्रवाह उपकरण का उपयोग करके जो 1 सीसीएम / मिनट को सटीकता प्रदान करता है, नमूना लाइन से जुड़े नमूना स्तंभ के साथ प्रवाह दर की जांच करें। सुई वाल्व के साथ प्रवाह को 700 सीसीएम / मिनट ± 5% की सीमा में समायोजित करें।
- वैक्यूम पंप बंद करें।
- नमूना संग्रह
- इसके इनलेट और आउटलेट साइड (चित्रा 6) के अनुसार नमूना स्तंभ में दो एडाप्टर जोड़ें। आउटलेट एडाप्टर के माध्यम से वैक्यूम नमूना लाइन के लिए ट्यूब कनेक्ट करें।
- इनलेट एडाप्टर के माध्यम से नमूना पोर्ट के लिए नमूना स्तंभ असेंबली कनेक्ट करें।
- वैक्यूम पंप पर स्विच करके नमूना संग्रह प्रारंभ करें।
- नमूना प्रारंभ समय रिकॉर्ड करें.
- एक पूर्व निर्धारित नमूना समय के बाद, undiluted नमूना बिंदु ए पर 10 मिनट और पतला नमूना बिंदु बी पर 30 मिनट, वैक्यूम पंप को बंद कर दें और समय रिकॉर्ड करें।
- नमूना पोर्ट से नमूना स्तंभ निकालें।
- नमूना स्तंभ से adaptors निकालें और वाष्पीकरण या संदूषण के कारण नुकसान को रोकने के लिए एक फिल्म झिल्ली के साथ नमूना स्तंभ सील। संबंधित नमूना नाम के अनुसार नमूना स्तंभ लेबल करें.
- विश्लेषण तक सील किए गए नमूना स्तंभ को फ्रिज (2-8 डिग्री सेल्सियस) में स्टोर करें।
- कार्बोनिल सांद्रता का निर्धारण
नोट: कार्बोनिल्स एक ग्लास-फिल्टर पैड पर फंस गए हैं जो 2,4-dinitrophenylhydrazine (DNPH) एसिटोनिट्राइल में भंग होने वाले माइक्रो-इम्पिंजर से भरे माइक्रो-इम्पिंजर से श्रृंखला में जुड़े हुए हैं।
- एयरोसोल नमूना संग्रह शुरू करने से पहले 15 मिनट के भीतर नमूना स्तंभ तैयार करें।
- फँसाने की तैयारी
- एसिटोनिट्राइल में 15 mM DNPH के 10 mL के साथ माइक्रो-इम्पींजर भरें।
- एक फ़िल्टर पैड तैयार करें (पैराग्राफ 4.1 देखें).
- नमूनाप्रवाह की जाँच करें
- वैक्यूम पंप पर स्विच करें और एक कैलिब्रेटेड प्रवाह उपकरण का उपयोग करके नमूना लाइन की प्रवाह दर की जांच करें जो 1 सीसीएम / मिनट की सटीकता प्रदान करता है। सुई वाल्व के साथ प्रवाह को 700 सीसीएम / मिनट ± 5% की सीमा में समायोजित करें।
- वैक्यूम पंप बंद करें।
- नमूना संग्रह
- माइक्रो-इम्पिंगर से लिंक किए गए फ़िल्टर होल्डर को नमूना पोर्ट से कनेक्ट करें.
- वैक्यूम नमूना लाइन को माइक्रो-इम्पींजर के आउटलेट से कनेक्ट करें।
- वैक्यूम पंप पर स्विच करके नमूना संग्रह प्रारंभ करें।
- नमूना प्रारंभ समय रिकॉर्ड करें.
- एक पूर्व निर्धारित नमूना समय के बाद, undiluted नमूना बिंदु पर 10 मिनट और पतला नमूना बिंदु बी पर 30 मिनट, वैक्यूम पंप बंद कर दें और समय रिकॉर्ड करें।
- नमूना पोर्ट से नमूना ट्रैप डिस्कनेक्ट करें।
- इम्पिंगर को एक गिलास शीशी में खाली करें। Acetonitrile के साथ 10 मिलीलीटर करने के लिए DNPH समाधान ऊपर.
- फिल्टर पैड का वजन निर्धारित करें और मिलाते हुए DNPH-acetonitrile समाधान में इसे निकालें। निष्कर्षण के बाद फ़िल्टर पैड को छोड़ दें.
- कार्बोनिल-डीएनपीएच समाधान का 1 एमएल ऐलीकोट लें और समाधान को स्थिर करने के लिए 50 μL pyridine जोड़ें।
- विश्लेषण तक ≤-12 डिग्री सेल्सियस पर एक फ्रीजर में ऐलीकोट स्टोर करें।
- एसिटोनिट्राइल में 15 mM DNPH के 10 mL के साथ माइक्रो-इम्पींजर भरें।
Representative Results
CAG एरोसोल की पुनरुत्पादकता
सीएजी-जनित एयरोसोल की पुनरुत्पादकता को प्रदर्शित करने के लिए, पीजी, वीजी, निकोटीन, पानी और इथेनॉल (क्रमशः 71.72%, 17.93%, 2%, 5.85%, और 2.5%) वाले एक आधार तरल समाधान का उपयोग 10 अलग-अलग एयरोसोल पीढ़ी रन पर किया गया था। एरोसोलाइजेशन और नमूना पैरामीटर को तालिका 2 में संक्षेप में प्रस्तुत किया गया है। सीएजी-जनित एरोसोल के रासायनिक लक्षण वर्णन ने सिस्टम का उपयोग करके प्राप्त परिणामों की पुनरुत्पादन की उच्च डिग्री की पुष्टि की। एक ही हीटिंग, कूलिंग, और कमजोर पड़ने वाली हवा के प्रवाह के साथ-साथ एक ही नमूना स्थितियों के तहत, एसीएम, निकोटीन, वीजी और पीजी की सांद्रता एयरोसोल पीढ़ी के रन पर स्थिर थी, जिसमें क्रमशः 2.48%, 3.28%, 3.43% और एसीएम, निकोटीन, वीजी और पीजी के 3.34% के सापेक्ष मानक विचलन थे (चित्रा 7)।
आठ कार्बोनिल्स की सांद्रता- अर्थात्, एसिटाल्डिहाइड, एसीटोन, एक्रोलिन, ब्यूटिरेल्डिहाइड, क्रोटोनल्डिहाइड, फॉर्मेल्डिहाइड, मिथाइल एथिल कीटोन और प्रोपियोनेल्डिहाइड- को लगातार तीन सीएजी-एयरोसोल पीढ़ी के रन के दौरान मापा गया था। जैसा कि निरंतर नियंत्रित परिस्थितियों में उत्पन्न एरोसोल के साथ अपेक्षित था, सभी कार्बोनिल एनालिस्ट की पैदावार कम रही (तालिका 3), अधिकांश यौगिकों के लिए विश्लेषणात्मक विधि के परिमाणीकरण (एलओक्यू) की सीमा तक नहीं पहुंच पाई। केवल एसिटैल्डिहाइड और फॉर्मेल्डिहाइड की पैदावार LOQ से ऊपर थी। पतले एयरोसोल नमूने में फॉर्मेल्डिहाइड सांद्रता ने इस विश्लेषक की अस्थिरता के साथ-साथ LOQ के करीब पैदावार के कारण उच्च परिवर्तनशीलता (±32%) दिखाई। आंकड़ों ने सीएजी-जनित एरोसोल में तरल थर्मल गिरावट उत्पादों की अनुपस्थिति की पुष्टि की। स्वादों के मिश्रण के अलावा एयरोसोल की कार्बोनिल संरचना पर प्रभाव पड़ा। वर्तमान मामले में, एसिटैल्डिहाइड और ब्यूटिरैल्डिहाइड पैदावार में काफी वृद्धि हुई थी, LOQ के करीब मूल्यों से क्रमशः 2.06 और 1.56 μg / L तक, पतला एयरोसोल में एक्सपोजर चैंबर में प्रवेश करने का मतलब था। ये डेटा एयरोसोल संरचना पर स्वाद मिश्रण की संरचना के प्रभाव को उजागर करते हैं, और शुरुआती चरण में ई-तरल सूत्रीकरण में कुछ स्वाद वाले पदार्थों की संभावित विषाक्तता की जांच करने की आवश्यकता पर जोर देते हैं, विवो दीर्घकालिक जोखिम अध्ययनों में अंतिम मूल्यांकन से पहले।
CAG-जनित एयरोसोल का PSD
सीएजी-जनित एरोसोल के पीएसडी को विभिन्न शीतलन और पहले कमजोर पड़ने वाले प्रवाह के तहत मापा गया था ताकि केवल पीजी, वीजी, पानी और निकोटीन युक्त आधार तरल समाधान से उत्पन्न एयरोसोल की भौतिक विशेषताओं पर इन स्थितियों के प्रभाव का मूल्यांकन किया जा सके। यह प्रक्रिया श्वसन योग्य सीमा में कण आकार के साथ एरोसोल के उत्पादन के लिए उपयुक्त परिस्थितियों की पहचान करने के लिए आवश्यक है।
वर्तमान अध्ययन में, एयरोसोल प्रवाह की समान कुल मात्रा को बनाए रखने के लिए 10 एल / मिनट के चरणों में शीतलन और पहले कमजोर पड़ने के प्रवाह को संशोधित किया गया था (तालिका 4)। तरल प्रवाह (0.5 mL / मिनट), गर्म प्रवाह (2 L / मिनट), और दूसरा कमजोर पड़ने वाला प्रवाह (150 L / मिनट) को स्थिर रखा गया था। एयरोसोल नमूने पतले नमूना बिंदु बी (चित्रा 5) से लिए गए थे। PSD एक वायुगतिकीय कण sizer का उपयोग करके निर्धारित किया गया था जो 0.5 से 20 μm तक कण आकार को मापता है, 5 एल / मिनट की नमूना प्रवाह दर पर और उपकरणों के साथ उपयोग करने के लिए उचित रूप से पतला होता है। एमएमएडी और जीएसडी को प्रत्येक एयरोसोल पीढ़ी चलाने के लिए वायुगतिकीय कण साइजर द्वारा सूचित किया गया था।
शीतलन प्रवाह में वृद्धि और पहले कमजोर पड़ने के प्रवाह में एक साथ कमी का एयरोसोल कण आकार (तालिका 4) पर प्रभाव पड़ा। कण के आकार पर सबसे बड़ा प्रभाव तब देखा गया जब शीतलन प्रवाह को 10 से 20 एल / मिनट तक बदल दिया गया और पहला कमजोर पड़ने वाला प्रवाह 160 से 150 एल / मिनट तक। एमएमएडी इन परिस्थितियों में 1.47 से 4.03 μm तक दोगुना से अधिक हो गया। औसत एयरोसोल कण का आकार बढ़ते शीतलन प्रवाह दरों के साथ बढ़ता रहा, हालांकि 10 और 20 एल / मिनट के बीच देखे गए लोगों की तुलना में कम अनुपात पर। एयरोसोल कणों के वायुगतिकीय व्यास के वितरण को स्पष्ट रूप से बड़े व्यास की ओर स्थानांतरित कर दिया गया था जब 20-50 एल / मिनट (चित्रा 8) पर उत्पन्न होने वाले लोगों के साथ 10 एल / मिनट शीतलन प्रवाह पर उत्पन्न एरोसोल की तुलना की गई थी।
ई-तरल स्वादों की फँसाने की दक्षता
जैसा कि पहले चर्चा की गई है, उनकी अस्थिरता के कारण, विभिन्न तरल घटक स्थानीय थर्मोडायनामिक स्थितियों के आधार पर गैस-तरल द्रव्यमान हस्तांतरण के लिए लगातार प्रवण होते हैं। इसके अलावा, विश्लेषणात्मक विधियों में ऐसे घटकों को फंसाने की एक निश्चित क्षमता होती है। वास्तविक उपज माप हमें चयनित घटकों का सटीक पता लगाने और परिमाणीकरण के लिए रासायनिक तरीकों की क्षमता को मापने की अनुमति देते हैं (उदाहरण के लिए, उनकी संक्षेपण क्षमता या प्रतिक्रियाओं के कारण, कुछ घटक अपने गंतव्य तक नहीं पहुंच सकते हैं, यानी, साँस लेने के अध्ययन के मामले में एक्सपोजर चैंबर)। इस प्रकार, विभिन्न स्वाद वाले ई-तरल योगों का आकलन करते समय, एरोसोल के रासायनिक मूल्यांकन के लिए सबसे कुशल फँसाने की विधि निर्धारित करने में सक्षम होना आवश्यक है। इसके बाद, यह हमें प्रत्येक घटक के लिए हस्तांतरण दर को मापने की अनुमति देता है, जो पीढ़ी के स्थान से एक्सपोजर चैंबर तक एयरोसोल परिवहन के कारण अक्सर मौजूद नुकसान से निर्धारित होता है। वर्तमान मामले में, एक अतिरिक्त अध्ययन एक तरल पदार्थ के साथ किया गया था जिसमें स्वाद वाले पदार्थों का मिश्रण था। एयरोसोल को तालिका 2 में सूचीबद्ध सीएजी मापदंडों के साथ उत्पन्न किया गया था और कमजोर पड़ने के बाद फंस गया था (स्थिति बी, चित्रा 5), नमूना प्रवाह दर 30 मिनट के लिए 0.7 एल / मिनट पर सेट की गई थी। ट्रैपिंग को 2 एमएल आइसोप्रोपेनॉल के साथ पूर्व निर्धारित नमूना स्तंभों पर किया गया था। कारतूस को फँसाने की अवधि के पूरा होने के तुरंत बाद आइसोप्रोपेनॉल के साथ एल्यूट किया गया था, जब तक कि समाधान के 20 मिलीलीटर बरामद नहीं हो गए थे। हमने पाया कि ट्रैपिंग दक्षता को आम तौर पर जांच की जानी चाहिए और प्रत्येक स्वाद घटक के लिए निर्धारित किया जाना चाहिए।
जांच किए गए स्वाद घटकों के 70% के लिए, हमारे पास वसूली दर >60% थी, जो स्वादों के क्वथनांक (अस्थिरता) के साथ अच्छी तरह से सहसंबद्ध थी। इस तथ्य का तात्पर्य है कि जटिल मिश्रण वाले साँस लेना विष विज्ञान अध्ययनों को एक्सपोज़र साइट पर एयरोसोल के हस्तांतरण और वितरण पर विशेष ध्यान देने के साथ किया जाना चाहिए।
चित्रा 1: केशिका एयरोसोल जनरेटर (सीएजी) के कामकाज सिद्धांत। तरल को एक विद्युत रूप से गर्म केशिका में पंप किया जाता है, जो गर्म सुपरसैचुरेटेड वाष्पों के फटने को वितरित करता है, जो हवा के प्रवाह से ठंडा हो जाता है, जिससे अचानक न्यूक्लिएशन और संक्षेपण होता है, जिससे एयरोसोल गठन होता है। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.
चित्रा 2: विशिष्ट सीएजी प्रयोगात्मक सेटअप और प्रमुख तत्व। (ए) सीएजी असेंबली का सामान्य दृश्य, जो तरल स्टॉक समाधान को सीएजी, कमजोर पड़ने वाली वायु वाहिनी और एयरोसोल गठन प्रक्रिया से जोड़ने वाले पेरिस्टाल्टिक पंप को दर्शाता है। (ख) केशिका और हीटिंग तत्वों के साथ सीएजी का विस्तृत दृष्टिकोण। (ग) सीएजी असेंबली एयरोसोल जनरेशन सेटअप का क्रॉस-सेक्शनल व्यू। ठंडा और पतला हवा प्रवाह का विवरण. ग्लास ट्यूबिंग में दो अलग-अलग डिब्बे होते हैं। शीतलन प्रवाह को सीएजी की ओर धकेल दिया जाता है और एयरोसोल का उत्पादन करने के लिए तरल-जनित वाष्प के संपर्क में प्रवेश करता है। तनुकरण प्रवाह को उत्तरार्द्ध को पतला करने के लिए गठित एयरोसोल की ओर धकेल दिया जाता है। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.
चित्रा 3: सीएजी डिवाइस विवरण: क्रॉस-अनुभागीय दृश्य। हीटिंग प्रवाह को बाहरी सीएजी शरीर को ठंडा करने के लिए हीटिंग तत्वों के चारों ओर पेश किया जाता है, केशिका की नोक पर तरल बैकफ्लो के संघनन को रोकता है, और वाष्प जेट फट को स्थिर करने के लिए। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.
चित्रा 4: कैग विधानसभा। केशिका और हीटिंग तत्व (ए) को एक आंतरिक पीक ट्यूब में डाला जाता है, और यह असेंबली एक बाहरी स्टेनलेस स्टील ट्यूब (बी) में फिसल जाती है। असेंबली को स्टेनलेस स्टील लीड स्क्रू (सी, डी) का उपयोग करके समर्थन पर कैप्ड और कसकर तय किया गया है। पीछे के छोर से उभरी केशिका को टयूबिंग के माध्यम से पेरिस्टाल्टिक पंप और तरल सूत्रीकरण से जोड़ा जाता है। संक्षेप: एसएस, स्टेनलेस स्टील। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.
चित्रा 5: विवो एक्सपोजर प्रयोगों में के लिए सीएजी एयरोसोल पीढ़ी सेटिंग्स। विश्लेषण के लिए एयरोसोल नमूनाकरण दो स्थितियों में होता है: (ए) बिना सिलूटेड एयरोसोल-नमूनाकरण के दौरान पहला कमजोर पड़ने वाला कदम बंद हो जाता है; (बी) पतला एयरोसोल, एक्सपोजर चैंबर में प्रवेश करने से ठीक पहले। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.
चित्रा 6: संलग्न adaptors के साथ नमूना स्तंभ. नमूना लेने से पहले, नमूना स्तंभ निकोटीन विश्लेषण के लिए 0.5 एम सल्फ्यूरिक एसिड या स्वाद विश्लेषण के लिए आइसोप्रोपेनॉल के साथ पूर्व निर्धारित किया गया है। इनलेट एडाप्टर सीएजी-जनित एयरोसोल प्रवाह और वैक्यूम पंप के आउटलेट एडाप्टर से जुड़ा हुआ है। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.
चित्रा 7: सीएजी-जनित एयरोसोल लक्षण वर्णन और पुनरुत्पादन। एसीएम, निकोटीन, पीजी, और वीजी सांद्रता की एकाग्रता 10 अलग-अलग प्रयोगात्मक एयरोसोल पीढ़ी एक ही तरल आधार समाधान के साथ चलती है। ACM, 1105.45 ± 27.4 μg/ निकोटीन, 20.16 ± 0.7 μg / L; VG, 227.15 ± 7.8 μg/ PG, 656.59 ± 22.0 μg/L. त्रुटि पट्टियाँ मानक विचलन का प्रतिनिधित्व करती हैं। संक्षेप: एसीएम, एयरोसोल एकत्र द्रव्यमान; पीजी, प्रोपलीन ग्लाइकोल; वीजी, ग्लिसरॉल। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.
चित्र 8: विभिन्न शीतलन प्रवाह दरों के तहत उत्पन्न एयरोसोल के कण आकार वितरण में परिवर्तन। कृपया इस आकृति का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।
| आधार (PG/VG/N) | फ्लेवर (PG/VG/N/F) | |
| घटक | पीजी / वीजी / एन (जी / 1000 ग्राम) | PG/VG/N/F (g/1000g) |
| बेंजोइक अम्ल | 3.33 | 3.33 |
| स्नातकोत्तर | 240.00 | 238.91 |
| पानी | 150.00 | 150.00 |
| दुग्धाम्ल | 3.33 | 3.33 |
| एसीटिक अम्ल | 3.33 | 3.33 |
| मिश्रित स्वाद मिश्रण | 0.00 | 1.20 |
| ग्लिसरीन | 560.01 | 559.90 |
| निकोटीन | 40.00 | 40.00 |
| राशि | 1000.00 | 1000.00 |
तालिका 1: ई-तरल स्टॉक सूत्रीकरण घटक18
| एयरोसोलाइजेशन प्रोटोकॉल | नमूना प्रोटोकॉल | ||||
| पैरामीटर | विशुद्ध | पतला | पैरामीटर | Undiluted स्थान A | पतला स्थान B |
| CAG तापमान (°C) | 250 | ||||
| पंप प्रवाह (mL/ | 0.5 | 0.5 | नमूना समय (मिनट) | 10 | 30 |
| गर्म हवा का प्रवाह (L/min) | 2 | 2 | नमूना प्रवाह (ACM) (L/ | 0.7 | 1.5 |
| ठंडा हवा का प्रवाह (एल / मिनट) | 10 | 10 | नमूना प्रवाह Extrelut (एल / मिनट) | 0.7 | 0.7 |
| पहली हवा कमजोर पड़ने (एल / मिनट) | ना | 150 | नमूना प्रवाह कार्बोनिल्स (एल / मिनट) | 0.7 | 0.7 |
| दूसरी हवा कमजोर पड़ने (एल / मिनट) | ना | 160 | |||
| अपशिष्ट (L/min) | ना | 172 | |||
तालिका 2: एयरोसोल पीढ़ी, कमजोर पड़ने, और नमूनाकरण के पैरामीटर
| कार्बोनिल्स | बेस तरल (पीजी / वीजी / निकोटीन) | स्वाद स्टॉक समाधान निकोटीन के साथ उच्च एकाग्रता (पीजी / वीजी / निकोटीन / स्वाद) |
||
| Undiluted एयरोसोल नमूना μg/ | पतला एयरोसोल नमूना μg/ | Undiluted एयरोसोल नमूना μg/ | पतला एयरोसोल नमूना μg/ | |
| ऐसिटैलडिहाइड | 0.834 ± 0.096 | 0.119* | 45.346 ± 1.134 | 2.058 ± 0.202 |
| शुक्ता | < LOQ | < LOQ | < LOQ | < LOQ |
| एक्रोलिन | < LOQ | < LOQ | < LOQ | < LOQ |
| ब्यूटिरैल्डिहाइड | < LOQ | < LOQ | 36.475 ± 0.996 | 1.557 ± 0.179 |
| क्रोटोनैल्डिहाइड | < LOQ | < LOQ | 0.052 ± 0.001 | < LOQ |
| फ़ॉर्मलडिहाइड (ज़हरीली गैस) | 0.731 ± 0.072 | 0.072 ± 0.023 | 0.158 ± 0.007 | 0.026 ± 0.004 |
| मिथाइल एथिल कीटोन | < LOQ | < LOQ | 0.570 ± 0.015 | < LOQ |
| प्रोपियोनल्डिहाइड | < LOQ | < LOQ | 0.085 ± 0.001 | < LOQ |
तालिका 3: सीएजी-जनित एयरोसोल में कार्बोनिल्स का निर्धारण। तीन एयरोसोल पीढ़ी से औसत मान अकेले एक ही तरल आधार समाधान के साथ और एक स्वाद मिश्रण के साथ चलता है। तीन रन से अधिक केवल एक नमूने में विधि के परिमाणीकरण (LOQ) की निचली सीमा से अधिक मान थे।
| सेटिंग्स (L/min) | एयरोसोल ड्रॉपलेट व्यास | ||
| शीतलक प्रवाह | प्रथम तनुकरण प्रवाह | MMAD (μm) | GSD |
| 10 | 160 | 1.47 ± 0.04 | 2.07 ± 0.01 |
| 20 | 150 | 4.03 ± 0.18 | 2.13 ± 0.04 |
| 30 | 140 | 4.74 ± 0.04 | 1.89 ± 0.02 |
| 40 | 130 | 5.35 ± 0.04 | 1.80 ± 0.01 |
| 50 | 120 | 5.23 ± 0.03 | 1.76 ± 0.01 |
तालिका 4: विभिन्न वायु प्रवाह स्थितियों के तहत एयरोसोल कण आकार (बूंद व्यास) का निर्धारण। संक्षेप: MMAD, द्रव्यमान माध्यिका वायुगतिकीय व्यास; जीएसडी, ज्यामितीय मानक विचलन।
Discussion
सीएजी के साथ एरोसोल उत्पन्न करने से ईसी-डिवाइस विशिष्ट एरोसोलाइजेशन प्रक्रियाओं की परिवर्तनशीलता को कम करने में मदद मिलती है, जिससे एरोसोलाइज्ड ई-तरल फॉर्मूलेशन के उद्देश्य और नियंत्रणीय मूल्यांकन की अनुमति मिलती है। सीएजी-जनित एरोसोल को ईसी 7 द्वारा उत्पन्न एरोसोल के प्रतिनिधि के रूप में दिखाया गयाहै। उन्हें एक ही संरचना और विशेषताओं के साथ पुनरुत्पादित किया जा सकता है और इसलिए, विवो दीर्घकालिक एक्सपोजर अध्ययनों के लिए विशेष रूप से उपयुक्त हैं, जिन्हें लंबे समय तक एयरोसोल की बड़ी मात्रा की आवश्यकता होतीहै।
सीएजी सेटअप इकट्ठा करने के लिए अपेक्षाकृत सरल है और बनाए रखने में आसान है। हालांकि, ऑपरेटिंग पैरामीटर, जैसे तरल प्रवाह दर और संबंधित वायु प्रवाह दर नियंत्रित एयरोसोल के उत्पादन के लिए महत्वपूर्ण बने हुए हैं, जिसके लिए सीएजी-जनित एयरोसोल के आवेदन के उद्देश्य के अनुसार विधि अनुकूलन की आवश्यकता होती है।
वर्तमान अध्ययन में प्रस्तुत परिणामों से पता चलता है कि शीतलन एयरफ्लो दर का एयरोसोल कण आकार वितरण पर स्पष्ट प्रभाव पड़ता है। शीतलन एयरफ्लो का न केवल उत्पन्न वाष्पों के न्यूक्लिएशन पर सीधा प्रभाव पड़ता है, बल्कि संक्षेपण पर भी पड़ता है, क्योंकि आंतरिक टयूबिंग के ठंडा होने के कारण जिसमें उत्पन्न एयरोसोल प्रवाहित होता है। इसके अलावा, घने एयरोसोल पर्याप्त जमावट प्रभावों के लिए प्रवण है। संयुक्त, ये प्रक्रियाएं जटिल हैं और एयरोसोल गठन पर उनकी बातचीत और प्रभाव विशिष्ट ई-तरल पदार्थ, तापमान और प्रवाह के लिए सामान्यीकरण करना मुश्किल है। पूरक एयरफ्लो संरचना (सापेक्ष आर्द्रता के एक निश्चित प्रतिशत के साथ शुष्क या ह्यूमिडिफाइड) - विशेष रूप से, पानी की सामग्री-गर्मी और बड़े पैमाने पर विनिमय को प्रभावित करेगी, जिससे न केवल एयरोसोल कणों की संशोधित संघनन वृद्धि होगी, बल्कि दीवार संक्षेपण भी होगा। इस प्रकार, इस विधि के मापदंडों में संशोधनों को PSD17,19 को नियंत्रित करने के संदर्भ में उपयोग के उद्देश्य के लिए समझा जाता है।
कम घुलनशीलता या उच्च क्वथनांक वाले रसायनों की उपस्थिति केशिका के भीतर वर्षा और समय के साथ केशिका के अवरुद्ध होने के कारण सीएजी-जनित एयरोसोल की प्रभावशीलता को सीमित कर सकती है। एयरोसोल में मौजूद रसायनों के आधार पर, सीएजी के संचालन के लिए तापमान को वाष्प उत्पन्न करने के लिए समायोजित किया जाना चाहिए। इसके अलावा, तरल सूत्रीकरण की स्थिरता का नियमित रूप से मूल्यांकन किया जाना चाहिए। विभिन्न क्वथनांकों के साथ स्वाद सहित घटकों के अलावा, अंतिम एयरोसोल संरचना14 और गैस-तरल विभाजन पर प्रभाव पड़ेगा। गर्म केशिका के पास बैकफ्लो और तरल जमाव को रोकने के लिए केशिका तापमान और हीटिंग एयरफ्लो को अनुकूलित करना आवश्यक हो सकता है, जिसके परिणामस्वरूप उच्च तापमान पर तरल के प्रतिधारण की लंबी अवधि के कारण थर्मल गिरावट (जैसे कार्बोनिल्स) के अनियंत्रित उत्पादों का उत्पादन हो सकता है। इसके अलावा, केशिका में वाष्प उत्पन्न करने के लिए उपयोग किए जाने वाले तापमान को नियंत्रित करने से इस बात पर प्रभाव पड़ता है कि केशिका में वाष्प कहां बनना शुरू होता है- जितना अधिक तापमान होता है, उतनी ही पहले वाष्प का गठन होता है। एक उच्च केशिका तापमान के साथ, केशिका से बाहर आने वाले वाष्प को ठंडा हवा के प्रवाह से ठंडा होने में अधिक समय लगेगा और इसलिए, केशिका टिप से दूर एक एयरोसोल में न्यूक्लिएट और संघनित होना शुरू हो जाएगा, जिससे बैकफ्लो प्रभाव से बचने में मददमिलेगी।
वीवो विष विज्ञान अध्ययनों में वर्तमान ई-तरल आवश्यक एयरोसोल के पैमाने को पूरा करने के लिए लॉजिस्टिक जटिलता के कारण ई-सिगरेट एरोसोल के पुनरुत्पादन में सीमित हैं, जैसे कि ओईसीडी टीजी 413 अध्ययन20 में। इस अध्ययन में प्रस्तुत प्रोटोकॉल सीएजी असेंबली और फिलिप मॉरिस इंटरनेशनल में उपयोग की जाने वाली सेटिंग्स पर एक सिंहावलोकन देता है जो विवो दीर्घकालिक एक्सपोजरअध्ययनों में एयरोसोल पीढ़ी के लिए उपयोग किया जाता है। ये डेटा किसी अन्य प्रयोगशाला वातावरण (जैसे, दवा वितरण प्रणाली21) में आगे ठीक-ट्यूनिंग के लिए या किसी विशेष अध्ययन की विशिष्ट आवश्यकताओं के अनुकूलन के लिए एक अच्छे शुरुआती बिंदु के रूप में काम कर सकते हैं।
Disclosures
यहां रिपोर्ट की गई विधि के साथ-साथ विशिष्ट सीएजी असेंबली को ई-तरल पदार्थों से उत्पन्न एरोसोल के मूल्यांकन के लिए विकसित किया गया है ताकि विवो एक्सपोजर अध्ययनों की आवश्यकताओं को पूरा किया जा सके। सभी लेखक फिलिप मॉरिस इंटरनेशनल (पीएमआई) के कर्मचारी हैं या अनुबंधित समझौतों के तहत पीएमआई के लिए काम कर चुके हैं। फिलिप मॉरिस इंटरनेशनल इस अध्ययन के वित्तपोषण और प्रायोजक का एकमात्र स्रोत है।
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Aluminium front cap | Mecanique Buri S.A., La Chaux-de Fonds, Switzerland | Custom Built | Purpose built, 1 x |
| Aluminium heating block, groove diameter 0.4mm | Phil Gunn Machine Co., Inc, VA, USA | B-505432 | 2 x |
| Aluminium rear cap | Mecanique Buri S.A., La Chaux-de Fonds, Switzerland | Custom Built | 1 x |
| Cambridge glass filter pads | GE Healthcare UK Limited | 9703-9654 | 44 mm diameter |
| Capillary 21 G SS, 160 mm | Phil Gunn Machine Co., Inc, VA, USA | 304H21RW | 1 x |
| Dry wipes | Contec Inc. , SC, USA | Prosat Wipes saturated with isopropyl alcohol | cleaning material |
| Flowmeter | TSI, Shoreview, MI, USA | 4100 Series, 0-20 L/min | or equivalent |
| Gilibrator-2 calibrator | Sensidyne, St-Petersburg FL, USA | Gilian Gilibrator-2 | Air flow calibrator |
| Glass Couplings | Labo Service, Kontich, Belgium | QVF | |
| Glass piping | Labo Service, Kontich, Belgium | QVF | Pipe 25 and 40 mm |
| Heating elements | Phil Gunn Machine Co., Inc, VA, USA | LDC01864 | 4 x |
| High heat grease | Lubriplate Lubricant Company, NJ, USA | High temperature multipurpose grease | CAG maintenance |
| Inner PEEK tube | Mecanique Buri S.A., La Chaux-de Fonds, Switzerland | Custom Built | 1 x |
| Magnetic stirrer | IKA-Werke GmbH & Co. KG, Staufen, Germany | C-MAG HS 4 | or equivalent |
| Micro impingers | Labo Service, Kontich, Belgium | Custom Built | |
| Outer SS tube | Mecanique Buri S.A., La Chaux-de Fonds, Switzerland | Custom Built | 1 x |
| PEEK adaptor | Mecanique Buri S.A., La Chaux-de Fonds, Switzerland | Custom Built | Purpose built, 1 x |
| Peristaltic pump | Watson-Marlow Fluid Technology Group, Falmouth, UK | Watson-Marlow 530 U | or equivalent |
| Push-in fitting | Festo Pte Ltd | NPQM-DK-M5-Q4-P10 | 1 x |
| Sample Column Extrelut NT3 cartridge | Merk Sigma-Aldrich | 115095 | |
| SS 25 mm assembly cap | Mecanique Buri S.A., La Chaux-de Fonds, Switzerland | Custom Built | Purpose built, 1 x |
| SS M8 lead screw | Mecanique Buri S.A., La Chaux-de Fonds, Switzerland | Custom Built | 3 x |
| SS M8 nut | Mecanique Buri S.A., La Chaux-de Fonds, Switzerland | Custom Built | 3 x |
| SS rear backing | Mecanique Buri S.A., La Chaux-de Fonds, Switzerland | Custom Built | Purpose built, 1 x |
| Temperature controller | Cole Parmer GmbH, Wertheim, Germany | Digi-Sense TC 9600 | or equivalent |
| Thermocouple type K | RS Components GmbH, Wädenswil, Switzerland | 814-0147 | 1 x |
References
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