Name: نظام لإنشاء الهباء الجسيمات النانوية مستقرة من مساحيق النانو (فيديو) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-07-26T15:00:00.000+00:00
Duration: 12 min 59 s
Description: تعلم طريقة إنشاء هباء جسيمات نانوية مستقرة باستخدام مولد القمع السريري السائل لتقييم مخاطر التعرض المهني في بيئات العمل التي تتعامل مع المواد النانوية.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

المؤلفون ممتنون للدعم المالي المقدم لهذه الدراسة من قبل مشروع الاتحاد الأوروبي FP7 "إدارة مخاطر المواد النانوية" (MARINA) (اتفاقية المنحة رقم: 263215).

1. نظام إعداد <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تأكد من استخدام أنابيب نقل جسيمات جديدة أو تنظيفها بشكل جيد والموصلات لتجميع النظام. تأكد من أن جدران الغرفة وتنظيفها وخالية من الجسيمات (يرجى الرجوع إلى طرق التنظيف في نهاية البروتوكول). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> لإزالة الجسيمات الخلفية المحتملة، ربط تدفق تصفية الهواء الجاف (5-10 لتر / دقيقة) مباشرة إلى غرفة الخلط (بدون تثبيت قمع بين المواقف أ و ب في الشكل 1)، لمدة 30 دقيقة على الأقل. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> قياس تركيز عدد الجسيمات في غرفة القياس باستخدام المكاتب الصغيرة وفقا لبروتوكول الشركة المصنعة. إذا كان تركيز أقل من 10 # / سم 3 بعد ثلاثة بالاشعة، ثم النظر في بيئة نظيفة. لاحظ أن معدل التدفق قد تبطئ عند قياس باستخدام المكاتب الصغيرة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وقف تدفق الهواء وإغلاق منافذ أنبوب أخذ العينات ومنفذ أنبوب الخروج مع من البلاستيك أو المطاط سدادة (موقف ج في شملت رقمه 1) لمنع الجزيئات المحيطة من الدخول إلى النظام. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إعداد والاحماء أدوات القياس (المكاتب الصغيرة وOPC) وأخذ العينات الجسيمات لتحليل مجهري. </li></ol> 2. تحضير المواد <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تخزين المواد اختبار في بيئة تسيطر عليها بشكل جيد فيما يتعلق درجة الحرارة والرطوبة. وهذا أمر مهم جدا لضمان نتائج قابلة للتكرار في التجارب المتابعة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وزن مسحوق بعناية باستخدام الأرصدة التحليلية أو عالية الدقة، في مكان جيد التهوية (على سبيل المثال، غطاء محرك السيارة المختبر). ملاحظة: أوزان 250-500 ملغ تيو 2، شافي 2، تم اختبار أكسيد الزنك والرئيس التنفيذي لشركة 2 مساحيق جسيمات متناهية الصغر، وهذه أثبتت بشكل عام أن تكون كافية لمدة 30 دقيقة على الأقل من هباء مستقر. ومع ذلك، تعتمد كمية مناسبة بقوة على نوع مسحوق ويمكن أن تختلف بشكل كبير عن المواد السائبة، الأسمنت أو مساحيق العضوية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إصلاح مولد الهباء الجوي الرأسيلاي، وتغذية مسحوق من افتتاح قمة مولد الهباء الجوي باستخدام القمع مختبر تنظيفها بشكل صحيح. قبل التجربة، وشطف قمع بالماء وتجف بالهواء المفلتر وذلك لإزالة أي ترسب الغبار على الجدار الداخلي. اضغط برفق القمع لضمان تغذية جميع الجسيمات مسحوق في هذه العملية. لا تهزه قمع بجد من أجل تجنب خسائر كبيرة من المواد إلى هباء في وقت مبكر. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تأكد من أن الغالبية العظمى من جزيئات مسحوق تصل إلى أسفل المولد، بدلا من السقوط على الجدران المنحدرة المحيطة بها. اضغط برفق على الجدران الجانبية للمولد للتحرك جزيئات مسحوق المودعة إلى أسفل. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بدلا من ذلك، استخدام القمع الطويل الذي دائع مباشرة جزيئات مسحوق في الجزء السفلي من المولد. لأسباب تتعلق بالسلامة، وإجراء هذه العمليات تحت غطاء التهوية أو داخل غرفة الضغط السلبي. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> كمادة unsticky قد تنزلق من خلال فتح في الجزء السفليمن المولد، واستخدام إبرة قطرها 2 مم لمنع افتتاح مؤقتا قبل التغذية في المسحوق. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إزالة القمع وإغلاق الفتحات العلوية والسفلية من المولد لتجنب انبعاث الجسيمات أثناء النقل. </li></ol> 3. هباء <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تثبيت مولد الهباء الجوي، وإزالة الكتل على مدخل ومخرج أنابيب إلى قمع، ربط القاع إلى العرض الجوي التي تمت تصفيتها وكبار خروجها إلى غرفة الخلط (مواقف أ و ب على التوالي في الشكل 1)، وإرفاقه عموديا مع سقالة معدنية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إزالة الكتل على الخروج الإعداد (موقف ج في الشكل 1). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> التبديل على تدفق هباء. زيادة ببطء معدل من 0 إلى 0.3-0.5 لتر / دقيقة باستخدام موالف التدفق. لا تنتقل إلى معدلات تدفق عالية جدا بسرعة، والهدف هو الوصول إلى معدل التدفق التي يمكن أن توفر الجيل الهباء الجوي مستقرا لمدة 30 دقيقة على الأقل. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> لتحقيق هذا،لا تستهلك كمية مسحوق بشكل ملحوظ خلال هذه الفترة من هباء مستقر. كما قاعدة تجريبية، استخدم ارتفاع المميعة سرير من حوالي 1 سم (الرمز بواسطة H في الشكل رقم 1) لتوليد تدفق الهباء الجوي القوي مع الحفاظ على تركيز ثابت على مدى فترة طويلة نسبيا. إذا كانت الطاقة وضعت في عملية هباء قوية جدا ثم المواد سيتم استخدامها بسرعة كبيرة، حيث فشل في الحفاظ على توليد الهباء الجوي المستمر خلال الفترة المتبقية من التجربة. لاحظ أن نطاق معدل التدفق يمكن أن تختلف عن مساحيق مختلفة؛ تم استخدام القيم المذكورة أعلاه لمساحيق النانو المذكورة التي تم اختبارها. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> التبديل على تدفق التخفيف. زيادة ببطء معدل 0-2 لتر / دقيقة. يتم تحديد تدفق التخفيف الكلي اللازم للمعدات أخذ العينات. والمكاتب الصغيرة، OPC، و-العينات الصغيرة المستخدمة في نظام المقدمة هنا تتطلب تدفق الكلي لل1،6-1،8 لتر / دقيقة. </li></ol> 4. توصيف <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ابدأ اليتم إدخال أدوات القياس على الانترنت في وقت واحد (هنا، والمكاتب الصغيرة وOPC) بمجرد هباء والتدفقات التخفيفات. ملاحظة: إذا تم التوصل إلى حالة مستقرة من هباء، يجب تركيز عدد الهباء الجوي الجسيمات وتوزيع حجم أصبحت مستقرة بعد حوالي 30 دقيقة. استخدام قياسات تبدأ من هذه النقطة الزمنية للمقارنة بين خصائص الهباء الجوي في ظل ظروف مختلفة (على سبيل المثال، والرطوبة) واستخدام مساحيق مختلفة. تحليل النتائج من 10 بالاشعة SMPS متتالية لحساب متوسط ​​تركيزات وحجم التوزيعات. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وبمجرد أن هباء مستقرة، بدوره على مضخة متصلا العينات تيم لبدء أخذ عينات من الجسيمات العالقة في الهواء. استخدام معدل تدفق 0.3 لتر / دقيقة باستخدام الشبكة تيم المغلفة مع فيلم الكربون هولي. قد يكون معطوبا طبقة رقيقة على الشبكة إذا كان معدل تدفق مرتفع جدا. معلومات مفصلة عن استخدام العينات هو متاح 21. عادة، وتستمر عملية أخذ العينات لأبمن 3 دقائق. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تختلف مدة أخذ العينات وفقا لتركيزات الجسيمات مختلفة، وتقريبية من خلال النظر في تغطية سطح المعتدلة في شبكة تيم عن ترسب الجسيمات (على سبيل المثال، 50٪). قد ترسبات سميكة تعديل الجسيمات التشكل بسبب التكتل في الموقع. </li></ol></li></ol> 5. عمليات ما بعد أخذ العينات وتنظيف <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بعد الانتهاء من القياسات، وإيقاف تدفق التخفيف ثم تدفق هباء. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> فصل مولد الهباء الجوي من النظام، ومنع فتحاتها العلوية والسفلية، وتحويلها إلى مساحة التنظيف. تنظيف في منشأة تنظيف جيد التهوية أو مكان مغلق، لا سيما إذا تم التعامل المواد الخطرة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تفريق بقايا مسحوق مع المذيبات المياه أو العضوية، وهذا يتوقف على hydrophilicity من سطح الجسيمات. من أجل حل قبالة في حاويات الكيميائية لإعادة التدوير الآمن. بعد تجارب طويلة، مساحيق اختبار تميل إلى ستيكك بقوة على الجدار الزجاجي ولا تذوب بسهولة. إذا حدث ذلك، استخدام الأحماض أو القواعد جنبا إلى جنب مع نظافة بالموجات فوق الصوتية لإذابة المواد اللزجة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> من أجل إزالة أي محتوى الرطوبة تركت على الجدار ويجف تماما داخل المولد، وتمرير الهواء الجاف من خلال ذلك لا يقل عن 1 ساعة. تأكد من عدم وجود ألسنة اللهب أو مصادر الاشتعال عند العمل مع المذيبات العضوية، وضمان التهوية الجيدة للفضاء. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> قطع الاتصال أنابيب نقل الجسيمات والروابط. شطف لهم مع الماء أو المذيبات. مسح الجدران الداخلية للخلط وقياس غرف مع المناديل الورقية المبللة أو القماش. تجفيفها في فضاء مفتوح ليوم واحد على الأقل أو مع تدفق الهواء الجاف لمدة 1 ساعة قبل التجربة المقبلة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بانتظام تنظيف المسبار SMPS (في حال استخدامها). </li></ol>

<ol><li>Devaprakasam, D., Hatton, P. V., Möbus, G., Inkson, B. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effect+of+microstructure+of+nano-+and+micro-particle+filled+polymer+composites+on+their+tribo-mechanical+performance%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Phys.+Conf.+Ser%22%5BJournal%5D)">Effect of microstructure of nano- and micro-particle filled polymer composites on their tribo-mechanical performance.</a> J. Phys. Conf. Ser. 126, 012057(2008).</li>
<li>Mukhopadhyay, A., Basu, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Consolidation-microstructure-property+relationships+in+bulk+nanoceramics+and+ceramic+nanocomposites%3A+a+review%5BTitle%5D)+AND+%22Int.+Mat.+Rev%22%5BJournal%5D)">Consolidation-microstructure-property relationships in bulk nanoceramics and ceramic nanocomposites: a review.</a> Int. Mat. Rev. 52, 257-288 (2007).</li>
<li>Svintsitskiy, D. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Study+of+cupric+oxide+nanopowders+as+efficient+catalysts+for+low-temperature+CO+oxidation%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Mol.+Catal.+A%3A+Chemical%22%5BJournal%5D)">Study of cupric oxide nanopowders as efficient catalysts for low-temperature CO oxidation.</a> J. Mol. Catal. A: Chemical. 368-369, 95-106 (2013).</li>
<li>Schmid, K., Riediker, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Use+of+nanoparticles+in+Swiss+Industry%3A+a+targeted+survey%5BTitle%5D)+AND+%22Environ.+Sci.+Technol%22%5BJournal%5D)">Use of nanoparticles in Swiss Industry: a targeted survey.</a> Environ. Sci. Technol. 42, 2253-2260 (2008).</li>
<li>Bello, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Particle+exposure+levels+during+CVD+growth+and+subsequent+handling+of+vertically-aligned+carbon+nanotube+films%5BTitle%5D)+AND+%22Carbon%22%5BJournal%5D)">Particle exposure levels during CVD growth and subsequent handling of vertically-aligned carbon nanotube films.</a> Carbon. 46, 974-977 (2008).</li>
<li>Brouwer, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Exposure+to+manufactured+nanoparticles+in+different+workplaces%5BTitle%5D)+AND+%22Toxicol%22%5BJournal%5D)">Exposure to manufactured nanoparticles in different workplaces.</a> Toxicol. 269, 120-127 (2010).</li>
<li>Demou, E., Peter, P., Hellweg, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Exposure+to+Manufactured+Nanostructured+Particles+in+an+Industrial+Pilot%5BTitle%5D)+AND+%22Ann.+Occup.+Hyg%22%5BJournal%5D)">Exposure to Manufactured Nanostructured Particles in an Industrial Pilot.</a> Ann. Occup. Hyg. 52, 695-706 (2008).</li>
<li>Kuhlbusch, T., Asbach, C., Fissan, H., Gohler, D., Stintz, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanoparticle+exposure+at+nanotechnology+workplaces%3A+A+review%5BTitle%5D)+AND+%22Part.+Fib.+Toxicol%22%5BJournal%5D)">Nanoparticle exposure at nanotechnology workplaces: A review.</a> Part. Fib. Toxicol. 8, 22(2011).</li>
<li>Castranova, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Overview+of+current+toxicological+knowledge+of+engineered+nanoparticles%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Occup.+Environ.+Med.+%2F+American+College+of+Occupational+and+Environmental+Medicine%22%5BJournal%5D)">Overview of current toxicological knowledge of engineered nanoparticles.</a> J. Occup. Environ. Med. / American College of Occupational and Environmental Medicine. 53, 14-17 (2011).</li>
<li>Fukui, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Association+of+zinc+ion+release+and+oxidative+stress+induced+by+intratracheal+instillation+of+ZnO+nanoparticles+to+rat+lung%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.-Biol.+Interact%22%5BJournal%5D)">Association of zinc ion release and oxidative stress induced by intratracheal instillation of ZnO nanoparticles to rat lung.</a> Chem.-Biol. Interact. 198, 29-37 (2012).</li>
<li>Lewinski, N., Colvin, V., Drezek, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cytotoxicity+of+Nanoparticles%5BTitle%5D)+AND+%22Small%22%5BJournal%5D)">Cytotoxicity of Nanoparticles.</a> Small. 4, 26-49 (2008).</li>
<li>Kreyling, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Translocation+of+ultrafine+insoluble+iridium+particles+from+lung+epithelium+to+extrapulmonary+organs+is+size+dependent+but+very+low%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Toxicol.+Environ.+Health%22%5BJournal%5D)">Translocation of ultrafine insoluble iridium particles from lung epithelium to extrapulmonary organs is size dependent but very low.</a> J. Toxicol. Environ. Health. 65, 1513-1530 (2002).</li>
<li>Verlag, B. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aVerlag%2C+B+%22European+Norm+15051%2C+Workplace+exposure-measurement+of+the+dustiness+of+bulk+materials%22">European Norm 15051, Workplace exposure-measurement of the dustiness of bulk materials</a>. , (2014).</li>
<li>Breum, N. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+rotating+drum+dustiness+tester%3A+Variability+in+dustiness+in+relation+to+sample+mass%2C+testing+time%2C+and+surface%5BTitle%5D)+AND+%22Ann.+Occup.+Hyg%22%5BJournal%5D)">The rotating drum dustiness tester: Variability in dustiness in relation to sample mass, testing time, and surface.</a> Ann. Occup. Hyg. 43, 557-566 (1999).</li>
<li>Tsai, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dustiness+test+of+nanopowders+using+a+standard+rotating+drum+with+a+modified+sampling+train%5BTitle%5D)+AND+%22J+Nanopart+Res%22%5BJournal%5D)">Dustiness test of nanopowders using a standard rotating drum with a modified sampling train.</a> J Nanopart Res. 11, 121-131 (2009).</li>
<li>Bach, S., Schmidt, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Determining+the+Dustiness+of+Powders-A+Comparison+of+three+Measuring+Devices%5BTitle%5D)+AND+%22Ann.+Occup.+Hyg%22%5BJournal%5D)">Determining the Dustiness of Powders-A Comparison of three Measuring Devices.</a> Ann. Occup. Hyg. 52, 717-725 (2008).</li>
<li>Schneider, T., Jensen, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Combined+Single-Drop+and+Rotating+Drum+Dustiness+Test+of+Fine+to+Nanosize+Powders+Using+a+Small+Drum%5BTitle%5D)+AND+%22Ann.+Occup.+Hyg%22%5BJournal%5D)">Combined Single-Drop and Rotating Drum Dustiness Test of Fine to Nanosize Powders Using a Small Drum.</a> Ann. Occup. Hyg. 52, 23-34 (2008).</li>
<li>Morgeneyer, M., Le Bihan, O., Ustache, A., Aguerre-Chariol, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Experimental+study+of+the+aerosolization+of+fine+alumina+particles+from+bulk+by+a+vortex+shaker%5BTitle%5D)+AND+%22Powd.+Technol%22%5BJournal%5D)">Experimental study of the aerosolization of fine alumina particles from bulk by a vortex shaker.</a> Powd. Technol. 246, 583-589 (2013).</li>
<li>Ding, Y., Riediker, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+system+to+assess+the+stability+of+airborne+nanoparticle+agglomerates+under+aerodynamic+shear%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Aerosol+Sci%22%5BJournal%5D)">A system to assess the stability of airborne nanoparticle agglomerates under aerodynamic shear.</a> J. Aerosol Sci. 88, 98-108 (2015).</li>
<li>Ding, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dustiness+and+Deagglomeration+Testing%3A+Interlaboratory+Comparison+of+Systems+for+Nanoparticle+Powders%5BTitle%5D)+AND+%22Aerosol+Sci.+Technol%22%5BJournal%5D)">Dustiness and Deagglomeration Testing: Interlaboratory Comparison of Systems for Nanoparticle Powders.</a> Aerosol Sci. Technol. 49, 1222-1231 (2015).</li>
<li>R'milli, B., Le Bihan, O. L. C., Dutouquet, C., Aguerre-Charriol, O., Frejafon, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Particle+Sampling+by+TEM+Grid+Filtration%5BTitle%5D)+AND+%22Aerosol+Sci.+Technol%22%5BJournal%5D)">Particle Sampling by TEM Grid Filtration.</a> Aerosol Sci. Technol. 47, 767-775 (2013).</li>
<li>Levin, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Influence+of+relative+humidity+and+physical+load+during+storage+on+dustiness+of+inorganic+nanomaterials%3A+implications+for+testing+and+risk+assessment%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Nanopart.+Res%22%5BJournal%5D)">Influence of relative humidity and physical load during storage on dustiness of inorganic nanomaterials: implications for testing and risk assessment.</a> J. Nanopart. Res. 17, 1-13 (2015).</li>
<li>Dahmann, D., Monz, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Determination+of+dustiness+of+nanostructured+materials%5BTitle%5D)+AND+%22Gefahrst.+-+Reinhalt.+L%22%5BJournal%5D)">Determination of dustiness of nanostructured materials.</a> Gefahrst. - Reinhalt. L. 71, 481-487 (2011).</li>
<li>Ogura, I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dustiness+testing+of+engineered+nanomaterials%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Phy.+Conf.+Ser%22%5BJournal%5D)">Dustiness testing of engineered nanomaterials.</a> J. Phy. Conf. Ser. 170, 012003(2009).</li>
</ol>

يعلن المؤلفون أنه ليس لديهم مصالح مالية متنافسة.

الإعداد هباء قمع أساس يمكن تفعيل بفعالية جزيئات مسحوق على مستوى مدخلات الطاقة المختار (قد يكون كميا من سرعة تدفق الهواء خلال هباء). حركات الجسيمات والاصطدامات في موقع جيل التوصل الى حالة التوازن، وكسر الكتل مسحوق وانبعاث الجسيمات العالقة في الهواء من توزيع نفس الحجم بمعدل ثابت. وهباء مستقر يمكن أن تستمر من 30 دقيقة لتصل إلى 2 ساعة، وهو وقت كاف حتى لأدوات القياس بطيئة مع قرارات حجم عالية، مثل المكاتب الصغيرة، لتسفر عن نتائج ذات دلالة إحصائية. الإعداد يتطلب سوى كميات صغيرة من مواد الاختبار، والتي يمكن أن تكون ميزة لاختبار المواد الثمينة مثل مساحيق جسيمات متناهية الصغر. ومع ذلك، يمكن المعلمات البيئة وعملية للنظام تؤثر بشكل كبير على نتائج الاختبار. لإنتاج بيانات قابلة للتكرار، وإجراءات التشغيل القياسية يجب أن يتبع بدقة في جميع أنحاء من experiالإدلاء بالبيانات. عند إجراء اختبارات هباء باستخدام هذا النظام، وينبغي النظر بعناية في الجوانب التالية. أولا، للحصول على نتائج ذات معنى، فمن الأهمية بمكان أن الأجزاء الداخلية الإعداد لتوفير بيئة نظيفة للاختبارات. المصادر المحتملة للملوثات هي جسيمات المحيطة ومواد الاختبار من التجارب السابقة. عادة اختفت تأثير الجزيئات المحيطة بسرعة نسبيا، في أقرب وقت أدخلت التدفقات هباء والتخفيف. ومع ذلك، والتدخل من المواد المتبقية يمكن أن تستمر طوال التجربة. كما تدفق الجسيمات الهباء الجوي ولدت من خلال النظام، فإنها يمكن إيداع على الجدران الداخلية للأنابيب النقل، ونقطة الانحناء والقنوات الضيقة من الروابط، والأسطح الداخلية للاختلاط وغرف القياس. إذا لم يتم تنظيف هذه الأجزاء بشكل صحيح قبل التجارب الجديدة، والمواد المودعة سابقا يمكن باستمرار إعادة وقف التنفيذ في التيار الرئيسيتدفق الهباء الجوي، وبالتالي تعكير نتائج الاختبار. ثانيا، يجب أن تتم عملية تعبئة مسحوق بعناية فائقة. القضية الأكثر أهمية هنا هو كمية من مسحوق إدخالها في الإعداد، وخصوصا عندما تستخدم كميات صغيرة جدا من المواد. بمعدل تدفق هباء معين، كميات صغيرة من مسحوق توليد تركيزات أقل من الهباء الجوي، وربما جسيمات ذات أحجام صغيرة، ويرجع ذلك إلى إدخال الطاقة أعلى لكل وحدة وزن مسحوق. وعلاوة على ذلك، وقد ثبت أن ظروف التخزين لمواد الاختبار (على سبيل المثال، والرطوبة النسبية ودرجة الحرارة) للتأثير على السلوك هباء مسحوق ومستويات حركة الغبار 22. ولذلك، ينبغي دائما أن تبقى مساحيق الخام في الظروف الجوية نفسها، حيثما كان ذلك ممكنا. ثالثا، تعديلات على تدفق هباء في بداية التجربة تؤثر بشكل كبير على نتائج الاختبار. الزيادات الحادة في تدفق تهب جزيئات مسحوق كبيرة شص في ​​الهواء وفرشوها في جميع أنحاء سطح القمع، والحد بشكل كبير من كمية المواد المتاحة لبقية التجربة. العواقب يمكن أن تكون تجربة فاشلة بسبب عدم كفاية مسحوق. لأنه لم يتم بناء الإعداد الموصوفة هنا باستخدام معدات المختبر القياسية، عند محاولة تكرار الأجزاء الأساسية من هذا النظام، وينبغي النظر في الجوانب التالية. القياسية مداخل separatory المختبر يمكن استخدام مولد الهباء (لاحظ أنه لا ينبغي أن تستخدم في ظروف الضغط). تم اختبار مداخل Separatory هندستها مختلفة في التجارب، وقدموا وظائف مماثلة لقمع مصممة. كتلة المطاط الختم مع أنبوب نقل جزءا لا يتجزأ من يمكن أن تستخدم غطاء القمع. خلط وقياس المقصورات هندستها مختلفة ولكن كميات مماثلة يمكن استخدامها. لاحظ أن الأجزاء التي تكون كبيرة جدا وتأخير كبير في شمال شرق الوقتeded للوصول إلى الظروف الهباء الجوي مستقرة (تركيز). الوقت اللازم يمكن تقدير مع الأخذ بعين الاعتبار معدل تدفق الهواء الكلي وحجم المقصورة. على الرغم من أن العملية يمكن التعجيل باستخدام تدفق تخفيف كبير، ينبغي أن نتذكر أن تركيز عدد الجسيمات النهائي يمكن انخفضت بشكل كبير بسبب التخفيف، وهذا قد يؤثر على توزيع حجم الهباء الجوي، فضلا عن أداء أجهزة قياس (اعتمادا على حدود الكشف عنها). كهربائيا ينصح مواد موصلة. ويبلغ طول أنابيب النقل قد تختلف، اعتمادا على إعدادات المختبرات العامة. ومع ذلك، يجب أن تبقى طول قصيرة قدر الإمكان لتفادي خسائر كبيرة الجسيمات أثناء نقلها. ويمكن حساب كفاءة اختراق الجسيمات مع الأخذ في الاعتبار قطر الجسيمات، ومعدل تدفق الهواء، وقطر الأنبوب وطول، واضعة في اعتبارها إما ترسب الجاذبية أوفقدان نشرها، أو كليهما. يجوز استخدام أساليب توصيف مختلفة. ومع ذلك، فإن العرض الجوي (تدفق تمييع) يجب تعديلها لتتناسب مع معدل تدفق أخذ العينات الكلي. والعرض الجوي غير كافية يؤدي إلى الضغط السلبي في غرفة القياس، رسم في الجزيئات المحيطة مما يؤدي إلى أخطاء في الاستنتاجات. مصادر العرض الجوي مختلفة يمكن استخدامها، ولكن تأكد من أنها هي أو خالية من الجسيمات قبل معالجة الهواء مع فلتر ذات الكفاءة العالية. أحد أوجه القصور الرئيسية لهذا الأسلوب هباء هو أنه يتطلب سيولتها جيدة من مساحيق اختبار من أجل الحفاظ على توليد الجسيمات استقرارا على مدى فترة طويلة نسبيا. مواد لاصقة، مثل مساحيق ماء مع نسبة عالية من الرطوبة، وغالبا ما يتوقف تدفق في مرحلة مبكرة من عملية هباء وتنتج تركيزات الجسيمات منخفضة للغاية. ويمكن أن تشمل السبل الممكنة لحل هذه القضية قبل المعالجة من الخام مسحوق مثل جفاف الصورةس لتحسين سيولتها لها. في حالة تخزين المواد الخام بعد استخدامات ينبغي المحافظة بشكل جيد، على سبيل المثال، وأبقى في بيئة جافة وتحت درجة حرارة مناسبة. وخلال التجارب، وارتفاع معدل تدفق هباء (0.5-1 لتر / دقيقة) وكميات أكبر من المواد الخام (على سبيل المثال، 500 ملغ) يمكن أن تستخدم. بالإضافة إلى ذلك، خفض معدل التدفق تخفيف يمكن أن تزيد من تركيز الجسيمات في غرفة القياس. الحد آخر من هذا الأسلوب هو استنساخ المحمولة جوا معدل توليد الجسيمات (وبالتالي الجسيمات تركيز عدد في غرفة القياس). مستوى معين من الاختلاف لا يزال موجودا. السبل الممكنة لتحسين هي عملية تغذية تحديدا أفضل للحد من الخسائر المادية، وتسيطر عليها بشكل جيد، معدل تدفق هباء. ويمكن استخدام هذا النظام والبروتوكولات المذكورة هنا لمختلف التطبيقات. استخدام كميات صغيرة نسبيا من مواد الاختبار يجعل طريقة محتملة ضدaluable كأداة بديلة لحركة الغبار اختبار مسحوق. كان ترتيب مستويات الجسيمات العالقة في الهواء الناتجة عن نظامنا لبعض المواد المشتركة مماثلة لتلك التي لوحظت في أنظمة هباء القائمة 19، مثل طبل الدورية 15،17، انخفاض مستمر 23، وأساليب دوامة شاكر 24. وعلاوة على ذلك، فإن إدخال الطاقة قابل للتعديل (معدل تدفق الهواء) يمكن أن تستخدم أيضا لدراسة استقرار الكتل مسحوق جسيمات متناهية الصغر. وأخيرا، يمكن توليد الهباء الجوي مستقر بمثابة مصدر موثوق من الجسيمات النانوية المهندسة المحمولة جوا في الجسم الحي أو في دراسات السمية في المختبر. ان تركيز الجسيمات يمكن السيطرة عليها تسمح للتحليل الاستجابات البيولوجية التي تعتمد على الجرعة. بالمقارنة مع الطرق الأخرى التي تستخدم هباء تعليق السائلة، وطريقة عرض يتجنب المشاكل المحتملة مثل suspendability المواد وتعديل الخصائص الفيزيائية والكيميائية للجزيئات في تعليق (على سبيل المثال، لgglomeration، خصائص السطح).

تستخدم مساحيق المواد متناهية الصغر على نطاق واسع في مختلف القطاعات الصناعية، والمواد الخام اللازمة لتصنيع منتجات جديدة أو كإضافات للتطبيقات الوظيفية 1-4. ومع ذلك، فقد لاحظ إمكانية تعرض العمال للهباء nanopowder خلال مختلف الأنشطة معالجة المهنية 5-8، وقد تم التحقيق من المخاطر الصحية المرتبطة في داخل الجسم الحي والدراسات في المختبر السمية 9-12. من أجل تسهيل وضع استراتيجيات فعالة لحماية العمال التعامل مع المواد النانوية والمهنيين الصحيين المهنية تتطلب فهما أفضل لكيفية يتم إنشاؤها الهباء الجوي جسيمات متناهية الصغر من المواد المسحوقة تعرض لمدخلات الطاقة الخارجية. وقد تم تطوير نظم المختبرات المختلفة لمحاكاة سلوك هباء مسحوق في ظروف واقعية. من بينها، واثنين من الإجراءات القياسية هي الطرق المرجعية أنشأت <suص&gt; 13 لحركة الغبار اختبار مسحوق، الذي يعرف بأنه نزعة مسحوق، وتخضع لمدخلات الطاقة معين، للافراج عن الجسيمات المحمولة جوا. يستخدم الأسلوب الأول أسطوانة دوارة باعتبارها وسيلة لإدخال الطاقة وهباء من جزيئات مسحوق 14،15. الطريقة الثانية قطرات مسحوق بمعدل ثابت من خلال اسطوانة الرأسي وaerosolizes جزيئات مسحوق عن طريق تدفق الهواء تصاعدي 16. ومع ذلك، وهذه الأساليب تتطلب كميات كبيرة نسبيا من مواد الاختبار (35 سم 3 أو 500 غرام)، وهذا يمكن أن يكون مشكلة مع مساحيق المواد متناهية الصغر نظرا لتكلفتها العالية والمخاطر التعرض المحتملة. وقد تم تطوير نظام اختبار تحجيم الجمع بين واحد الإفلات وتناوب عمليات طبل، والسماح للاستخدام كميات صغيرة من مسحوق اختبار (6 ز عينات) 17. كما تم استخدام نظام هباء وضعت مؤخرا على أساس الهزازات دوامة لمساحيق النانو، مما يسمح للاختبارات وصولا الى 1 سم 3 من المواد الخام <suص&gt; 18. هنا، نقدم هباء الرواية ونظام deagglomeration للاختبار nanopowder بناء على مداخل المختبر. وهو يوفر عملية توليد الهباء الجوي مستقرة تستخدم أقل من 1 غرام من مسحوق اختبار. يمكن الحفاظ هباء ثابت لفترات طويلة بما فيه الكفاية لالأوصاف الهباء الجوي قوية. وقد وصفت أداء النظام بالتفصيل في اثنين من المنشورات السابقة 19،20. يتكون الإعداد اختبار مولد الهباء الجوي، والخلط وقياس المقصورات، والأدوات توصيف، كما هو مبين في الشكل 1. أنابيب نقل الجسيمات وصلات ربط هذه العناصر المختلفة. موالف تدفق واثنين مقاييس التدفق مراقبة ورصد ظروف تدفق الهواء في النظام. ومقياس ضغط الدم وجهاز استشعار درجة الحرارة والرطوبة مراقبة البيئة داخل غرفة القياس. يتم تصفية الهواء المضغوط الجاف باستخدام hyperfilter قبل أن يدخل النظام. لممدود، على شكل حرف V، يتم استخدام مولد الزجاج الهباء الجوي للهباء مسحوق. هذه الهندسة تسهل عملية هباء قوية والنقل الجسيمات السلس في حجرة اللاحقة. نظام تدفق في الجزء السفلي من القمع هو مضطرب بسبب التفاعل مع جزيئات مسحوق، في حين أنه هو الصفحي في القسم العلوي (إعادة عدد &lt;15). تم تصميم سماكة الجدران مولد خصيصا لمقاومة الضغوط العالية (تصل إلى 400 كيلو باسكال ΔP) اللازمة لاختبار deagglomeration باستخدام فتحات حرجة. يتحكم موالف تدفق عالية الدقة معدل التدفق في 0.01 L الزيادات / دقيقة. يستخدم أنابيب موصل (القطر الخارجي 6 مم، 1 مم سماكة) لتجنب الخسائر الجسيمات نتيجة لترسب الكهربائي أثناء النقل. ويبلغ طول أنبوب حوالي 50 سم بين المولد الهباء الجوي وغرفة الخلط، 20 سم بين غرفة الخلط وغرفة القياس، و 100 سم للأنابيب أخذ العينات. ويستخدم زجاجة معدنية 1 لتر باسم شام الاختلاطنوفمبر، ويستخدم معدني طبل 12 L بوصفها الدائرة القياس. يتم رسمها عينات الجسيمات من الجزء العلوي من غرفة القياس. منفذ الخروج يوجه تدفق إضافية في نظام الترشيح. ترتكز غرف خلط وقياس كهربائيا لمنع خسائر كهرباء من الجسيمات. وتشمل أدوات القياس وبحجم المسح التنقل الجسيمات (SMPS) وعداد الجسيمات الضوئية (OPC) لتركيز عدد الجسيمات وحجم التوزيع، وانتقال المجهر الإلكتروني (تيم) العينات (MPS) لتحليل الجزيئات التشكل. الإجراء هباء الإعداد ليشبه عملية المميعة سرير. تدفق الهواء يدخل من فتحة القاع في (قطر 2 مم) قمع وaerosolizes مسحوق. جزيئات مسحوق تتحرك بطريقة مشابهة على المياه في نافورة. الهباء الجوي ولدت يلتقي تدفق التخفيف في غرفة الخلط. يمكن أن يكون مشروطا تدفق الهواء تخفيف لمستويات مختلفة من الرطوبة إذا كان تأثيرهذه المعلمة يتطلب تحليلا. يخدم الهواء للغرفة أيضا كوحدة تخزين عازلة لمزيج بسلاسة الهباء الجوي مع الهواء تخفيف الجفاف وفقا لاحتياجات أخذ العينات. ثم يتم إدخال تدفق الهباء الجوي في غرفة القياس عن طريق منفذ طبيعي أنبوب (لاختبار هباء) أو فتحة الحرجة (للاختبار deagglomeration). الفوهة يمكن أن توفر مختلف ظروف الضغط الإفلات، وتطبيق قوى القص إلى جزيئات تمر عبره. تسمح هذه الآلية دراسة إمكانية deagglomeration من (الاستقرار الميكانيكية). <img alt="شكل 1" src="/files/ftp_upload/54414/54414fig1.jpg" /> الشكل 1. رسم تخطيطي لنظام هباء وdeagglomeration. افتراضيا، أنبوب يربط غرفة الخلط مع غرفة القياس. فتحة المعروضة على الوظيفة الإضافية الاختيارية (وليس وصفها في هذا البروتوكول). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54414/54414fig1large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا ر</a>س عرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

<table><tbody><tr><td>مسحوق ثاني أكسيد التيتانيوم النانوي</td><td>JRC</td><td>NM-103/104</td><td>المواد المرجعية المقدمة في مشروع الاتحاد الأوروبي FP7 MARINA</td></tr><tr><td>مسحوق ثاني أكسيد السيليكون النانوي</td><td>AEROSIL</td><td>R974</td><td></td></tr><tr><td>مسحوق ثاني أكسيد السيليكون</td><td>JRC</td><td>NM-200</td><td>المواد المرجعية المقدمة في مشروع الاتحاد الأوروبي FP7 MARINA</td></tr><tr><td>مسحوق أكسيد الزنك النانوي</td><td>JRC</td><td>NM-110/111</td><td>المواد المرجعية المقدمة في مشروع الاتحاد الأوروبي FP7 MARINA</td></tr><tr><td>مسحوق نانوي ثاني أكسيد السيريوم</td><td>JRC</td><td>NM-211/212</td><td>المواد المرجعية المقدمة في مشروع الاتحاد الأوروبي FP7 MARINA</td></tr><tr><td>مولد الهباء الجوي على شكل حرف V</td><td>Souffleur de verre SA.</td><td></td><td>مصنوع خصيصا بناء على الشروط المطلوبة في التجارب (على سبيل المثال ، الهندسة ، السماكة) حجم</td></tr> <tr><td>الجسيمات المتحركة (SMPS)</td> <td>GRIMM</td><td>Model N & deg ؛ 5.403</td><td>نطاق الحجم: 11.1 & ndash ؛ 1083.3&nbsp; نانومتر (الاصطدام: D50 = 1,082 &nbsp; نانومتر) ؛ يتكون من عداد جسيمات التكثيف (CPC) ومحلل التنقل الديناميكي (DMA) ؛ تناول تدفق العينات: 0.3 &nbsp; لتر / دقيقة ؛ معدل تدفق الغمد: 3.0 & nbsp ؛ لتر / دقيقة ؛ مع تصحيح الشحنة المتعددة القياسي وتصحيح فقدان الانتشار.</td></tr><tr><td>عداد الجسيمات البصرية (OPC)</td> <td>GRIMM</td><td>نموذج N & deg ؛ 5.403</td><td>نطاق الحجم: 0.25-32 & micro; م</td></tr><tr><td>أخذ عينات الجسيمات الصغيرة (MPS) أنابيب</td> نقل <td>ECOMESURE</td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td>Milian SA</td>8 <td>مم موصل</td><td>6 مم قطر داخلي</td></tr></tbody></table>

نظام لإنشاء الهباء الجسيمات النانوية مستقرة من مساحيق النانو

A System to Create Stable Nanoparticle Aerosols from Nanopowders

ترتبط الهباء الجوي النانوي المنبعث من المساحيق النانوية في أماكن العمل بالتعرض البشري والمخاطر الصحية. لقد طورنا نظاما جديدا يتطلب كميات قليلة من مواد الاختبار (200 مجغ على الأقل) لدراسة سلوك رذاذ المسحوق وخصائص الهباء الجوي. يتبع إجراء الهباء الجوي مفهوم عملية الطبقة المميعة ، ولكنه يحدث في الحجم المعدل لمولد الهباء الجوي على شكل حرف V. تركيز رقم الجسيمات المحمولة جوا قابل للتعديل عن طريق التحكم في معدل تدفق الهواء. قدم النظام معدلات توليد هباء جوي مستقرة وتوزيعات حجم الجسيمات على مدى فترات طويلة (0.5-2 ساعة وربما أطول) ، وهي مهمة ، على سبيل المثال ، لدراسة سلوك الهباء الجوي ، ولكن أيضا للدراسات السمية. يضمن الالتزام الصارم بإجراءات التشغيل أثناء تجارب الهباء الجوي توليد نتائج اختبار قابلة للتكرار. الخطوات الحاسمة في البروتوكول القياسي هي إعداد المواد والإعداد ، وعمليات الهباء الجوي نفسها. يمكن استخدام النظام للتجارب التي تتطلب تركيزات ثابتة من الهباء الجوي وقد يكون أيضا طريقة بديلة لاختبار الغبار. يحدث الهباء الجوي المتحكم فيه الذي أصبح ممكنا مع هذا الإعداد باستخدام مدخلات الطاقة (التي يمكن أن تتميز بسرعة هواء الهباء الجوي) التي تقع ضمن النطاقات الشائعة في البيئات المهنية حيث يتم التعامل مع مساحيق المواد النانوية. وبالتالي فإن هذا الإعداد وبروتوكول التشغيل الخاص به مفيدان في التعرض البشري وتقييم المخاطر.

ويبين الشكل 2 مثال نموذجي لتغيرات مجموع الهباء الجوي الجسيمات تركيز عدد وحجم مع مرور الوقت، وذلك باستخدام البروتوكولات المذكورة أعلاه في تجربة هباء مع شافي مسعور 2. بدأت تركيزات الجسيمات في الارتفاع حالما قدم تدفق هباء. والهندسي حجم متوسط ​​من الجسيمات تدريجيا أيضا. بعد ما يقرب من 10 بالاشعة SMPS (3.5 دقيقة / المسح الضوئي)، بدأ الهباء الجوي للدخول في حالة مستقرة، حيث تركيز الجسيمات ويعني قطر لم تعد تفاوتت من قبل أي مبلغ كبير. واستمرت هذه الدولة أكثر من 30 دقيقة، والتي كانت كافية لإكمال SMPS عشر 3-مين بالاشعة. ويبين الشكل 3 التغير في تركيز الجسيمات في شكل توزيعات حجم الفردية (استنادا إلى نفس البيانات كما في الشكل 2). ارتفعت ذروة ببطء مع مرور الوقت، ومرة ​​واحدة أصبح الهباء الجوي مستقرا، فإنه لا يزال ضمن نفس نطاق حجم طوال عشرالبريد بقية الاختبار. وكان متوسط ​​يظهر في بداية التجربة قطرها صغير جدا لا يعود إلى هباء مسحوق غير مستقر. بدلا من ذلك، كان سببه الهواء المحيط المتبقية داخل القمع بعد إجراء مسحوق التعبئة. كان هذا الحجم من الهواء لأول مرة في التدفق إلى غرفة القياس وأخذت عينات من المكاتب الصغيرة خلال المسح الأولية (الشكل 4). هذا يمكن تجنبها عن طريق تنفيذ جميع التجارب في غرفة نظيفة إذا كان هذا المطلوب من قبل السؤال العلمي في متناول اليد. في الواقع، كان حجم التوزيع من الفحص الأول مشابهة جدا لتلك التي من الهواء المحيط. كما واصلت جسيمات الهباء الجوي مسحوق تتدفق في، وتدخل من الجزيئات المحيطة تتضاءل بسرعة، وكان تأثير اختفت تقريبا بعد بضع SMPS بالاشعة. <img alt="الشكل 2" src="/files/ftp_upload/54414/54414fig2.jpg" /> الشكل 2. تغييرفي مجموع تركيز عدد الجسيمات ويعني قطر في تجربة هباء (241 ملغ مسعور شافي 2، هباء تدفق 0.3 لتر / دقيقة). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54414/54414fig2large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a> <img alt="الشكل (3)" src="/files/ftp_upload/54414/54414fig3.jpg" /> الرقم 3. تغيير في توزيع حجم الجسيمات في تجربة هباء. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54414/54414fig3large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a> <img alt="الشكل (4)" src="/files/ftp_upload/54414/54414fig4.jpg" /> الشكل 4. الهباء توزيع حجم الجسيمات في بداية الاختبار هباء. ويرد تركيز الجسيمات على نطاق النسبي (ر تطبيعس العدد الإجمالي) من أجل المقارنة بين طيف من الفحص الأول في تركيز منخفض جدا لأطياف من عمليات تصوير لاحقة في تركيزات أعلى. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54414/54414fig4large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a> التغييرات في تركيز الجسيمات لا تتبع دائما نفس الأنماط. وعادة ما يمكن أن ينظر إلى أربعة احتمالات في اختبار هباء. في الشكل 5A، يزداد تركيز ببطء إلى منطقة &quot;الهضبة&quot;، ثم بقي دون تغيير تقريبا عن بقية التجربة. في الشكل 5B، ارتفع تركيز أول من أقصى نقطة، وانخفضت تدريجيا إلى مستوى منخفض، وبعد ذلك ظلت مستقرة لأكثر من 1.5 ساعة. في الشكل 5C، استمر تركيز تتناقص إلى الصفر. في الشكل 5D، زيادة تركيز إلى مستوى الحد الأقصى، remaineد هناك لفترة معينة، ثم انخفض مرة أخرى. وينظر عادة السيناريو (أ) عندما يتبع إجراءات التشغيل القياسية. هو عرض تدفق الهواء هباء ببطء واستقرت أخيرا ضمن النطاق المناسب. كمية المواد الخام غير كاف فيما يتعلق مستوى هباء، ويمكن الحفاظ على معدل توليد الهباء الجوي المستمر لفترة طويلة من الزمن. السيناريو (ب) هو الأكثر احتمالا بسبب تدفق هباء المفرط في كافة مراحل التجربة، جنبا إلى جنب مع كمية كافية من مسحوق. يتم استهلاك مسحوق سريع وغير قادر على الحفاظ على الجيل الهباء الجوي مستقر. سيناريو (ج) تبين انخفاض مماثل في تركيز عدد الجسيمات لسيناريو (ب) إلا أنه بعد وقت قصير، وكان معدل تدفق الهواء إعادة ضبط لمجموعة مناسبة وأبقى ثابتا خلال الفترة المتبقية من الاختبار. هذا ما سمح للتركيز الجسيمات للوصول تدريجيا مجموعة مستقرة. السيناريو (د)ppears عندما يتم استخدام كمية كافية من المواد الخام. في المرحلة الأخيرة من التجربة، لم يعد هناك مسحوق اختبار كافية لتوليد جسيمات الهباء الجوي بمعدل ثابت، كما كان ممكنا في مرحلة مبكرة من هباء. وبالتالي، فإن تركيز الجسيمات في النظام يقلل. <img alt="الرقم 5" src="/files/ftp_upload/54414/54414fig5.jpg" /> الرقم 5. النموذجية أنماط المتغيرة مجموع تركيزات الجسيمات خلال التجارب هباء: (أ) زيادة ببطء حتى يتم التوصل إلى الهضبة. (ب) تنخفض تدريجيا إلى الصفر. (ج) الوصول بسرعة إلى الذروة ثم تنخفض إلى مستوى مستقر. (د) تزيد إلى حالة مستقرة والحفاظ لفترة معينة من الزمن، ثم ينخفض. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54414/54414fig5large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a> </p&gt; تم اختبار مختلف معدلات تدفق هباء من أجل دراسة تأثيرها على جيل الهباء الجوي. / استخدمت معدلات تدفق 0،3-1،1 L دقيقة، ويتم عرض ينتج عن ذلك من توزيع حجم الجسيمات في الشكل (6). الذروة من الطيف ارتفعت مع زيادة التدفق. على أعلى معدل التدفق (1.1 لتر / دقيقة)، بدأت الجسيمات المحمولة جوا ميكرون الحجم للدخول في نظام (ذروة الثانوية). بقيت أحجام الوسائط من جزيئات الهباء مماثلة عندما تحت تدفق هباء نفسه، إلا أنها انخفضت تدريجيا عندما زاد تدفق الهواء من خلال مجموعة 0،3-0،7 لتر / دقيقة (الشكل 7). تزايد معدل توليد الجسيمات وتناقص قطر الجسيمات نفسه عن معدلات التدفق المتزايد تشير إلى أن عملية هباء أكثر ديناميكية (مع حركات الجسيمات كبيرة والاصطدامات) سهلت deagglomeration جزيئات مسحوق، مما أدى إلى توزيع حجم معدلة من الهباء الجوي<html> الجسيمات المتولدة. <img alt="الشكل (6)" src="/files/ftp_upload/54414/54414fig6.jpg" /> الشكل 6. المتغيرة توزيع حجم الجسيمات مع زيادة معدلات تدفق الهواء (0.3- 1.1 لتر / دقيقة). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54414/54414fig6large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a> <img alt="الرقم 7" src="/files/ftp_upload/54414/54414fig7.jpg" /> الرقم 7. مقارنة توزيع حجم الجسيمات تحت معدلات تدفق مختلفة. وقد تحولت الأطياف إلى ارتفاعات مماثلة في الحجم النسبي (تطبيع إلى إجمالي عدد الجسيمات)، مما يدل على أفضل التحول من الذروة. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54414/54414fig7large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.</a> -together.within الصفحات = &quot;1&quot;&gt; تركيزات الجسيمات عدد من الهباء ولدت في الاختبارات تكرار يمكن أن تختلف بنسبة تصل إلى عدة أضعاف، ولكن عادة بشكل جيد في غضون ذلك من حجمها. حجم متوسط ​​الجسيمات، من ناحية أخرى، هو تكرار للغاية. ويبين الشكل 8 مثال على التباين في توزيع حجم الجسيمات من أربعة اختبارات تكرار استخدام نفس المادة. كان الانحراف المعياري 39.7٪ لتركيز الجسيمات الكلي و 6.6٪ للهندسية متوسط ​​الحجم. التغير في تركيز العدد قد يكون راجعا إلى عدة أسباب: 1) مختلفة وضع المواد الخام (على سبيل المثال، مستوى التكتل)؛ 2) العوامل البشرية في عملية مسحوق ملء (تؤثر على كمية مسحوق المودعة في أسفل القمع، وبالتالي فإن المبلغ المتاح للهباء)؛ أو 3) تعديل تدفق الهواء في بداية هباء. <img alt="شكل 8" src="/files/ftp_upload/54414/54414fig8.jpg" /> <stronز&gt; الشكل 8. تباين نتائج الاختبار من التجارب هباء تكرار مع مسعور شافي 2. وتمثل أشرطة الخطأ والانحراف المعياري من الجسيمات تركيز عدد من القنوات حجم الفردية. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54414/54414fig8large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a>

قمنا بتصميم وتطوير إعداد فعال لتعديل المسحوق النانوي وبروتوكول التشغيل. ولد النظام رذاذ جسيمات نانوية بتركيزات ثابتة للعدد وتوزيعات الحجم لفترات طويلة، ولا يتطلب سوى كميات صغيرة من مواد الاختبار (200 مجم على الأقل).

Nanoparticle aerosols released from nanopowders in workplaces are associated with human exposure and health risks. We developed a novel system, requiring ...

الهدف العام من هذه التجربة هو توضيح كيفية استخدام مولد قمعي ذي سرير مائع للحصول على رذاذ مستقر من مساحيق الجسيمات النانوية. يمكن أن تساعد هذه الطريقة في الإجابة على أسئلة رئيسية في مجال الصحة المهنية، مثل ما إذا كان التعامل مع مساحيق المواد النانوية من المرجح أن يؤدي إلى تعرض العمال للجسيمات النانوية وما يصاحب ذلك من مخاطر صحية.تكمن الميزة الرئيسية لهذه التقنية في أنها توفر عملية تذرية قوية وقابلة للتحكم لمساحيق الجسيمات النانوية، مما يجعلها مصدراً موثوقاً للهباء النانوي في تطبيقات متنوعة. يوجد تجهيز هذه التجربة داخل غرفة تهوية، وقد تم وضع جميع المكونات في أماكنها لمساعدة المشاهدين على تحديد الاتجاهات.أحد المكونات الرئيسية هو مولد الهباء الجوي الزجاجي على شكل حرف V، القادر على مقاومة الضغوط العالية. استخدم أنابيب نقل جسيمات موصلة لربط هذا العنصر بحجرة خلط. وحجرة الخلط عبارة عن زجاجة معدنية مؤرضة سعة لتر واحد.تتصل حجرة الخلط بغرفة القياس عبر أنابيب ذات جسيمات أكثر موصلية. يُستخدم برميل معدني مؤرض بسعة 12 لترًا، حيث تُسحب عينات الجسيمات من الجزء العلوي منه.يتم توجيه التدفق الإضافي إلى نظام ترشيح. يوفر هذا المخطط نظرة عامة على النظام الكامل. يتم ترشيح الهواء المضغوط الجاف باستخدام مرشح فائق (hyperfilter) قبل دخوله إلى النظام.يتحكم منظم تدفق عالي الدقة في معدل التدفق الداخل إلى مولد الرذاذ. ويلتقي الرذاذ المتولد بتدفق تخفيف في غرفة الخلط. بعد ذلك، يدخل تدفق الرذاذ إلى غرفة القياس لإجراء اختبار الرذاذ أو اختبار تفكيك التكتلات.تشمل أدوات القياس التي يتم التحكم فيها بواسطة الكمبيوتر جهاز قياس حجم الجسيمات بالتنقل المسحي، وعداد الجسيمات البصري، وأداة أخذ عينات المجهر الإلكتروني النافذ. كما يجب تنظيف جميع جدران الغرفة والتأكد من خلوها من الجسيمات قبل بدء التجربة. قم بإزالة مولد الهباء الجوي من التجهيزات لإعداد النظام للتجربة.أغلق النظام عن طريق توصيل الأنابيب التي كانت متصلة بمدخل ومخرج مولد الرذاذ. ثم ابدأ بتشغيل مصدر الهواء الجاف المفلتر للنظام. ومن خلال وحدة التحكم في التدفق، اضبط معدل التدفق ببطء من صفر إلى 10 liters per minute، واتركه يعمل.بعد مرور 30 دقيقة على الأقل، استخدم جهاز قياس حجم الجسيمات بالتنقل المسحي لتحديد التركيز. إذا كان التركيز أقل من 10 لكل سنتيمتر مكعب في ثلاثة قياسات، فاعتبر البيئة نظيفة وأوقف تدفق الهواء. انتقل بعد ذلك إلى مآخذ أنبوب أخذ العينات وأنبوب الخروج.هناك، استخدم السدادات لإغلاق المنافذ. قبل المتابعة، تأكد من أن أدوات القياس جاهزة للاستخدام. ولتجهيز مولد الرذاذ، يجب أن يكون في مساحة جيدة التهوية، مثل خزانة استخلاص الغازات هذه، إلى جانب ميزان عالي الدقة.ثبّت مولد الرذاذ رأسيًا، مع سد فتحته السفلية. يجب أن تتوفر بالقرب من الميزان المادة المراد اختبارها، وقمع زجاجي، وملاعق، وحاويات. تحتوي هذه القارورة على مسحوق السيليكا، وهو المادة المراد اختبارها في هذه التجربة.قم بقياس 250 milligrams من العينة، وهي كمية كافية لضمان عملية تذرية مستقرة لمدة 30 minutes على الأقل. ضع قمعاً نظيفاً وجافاً في الجزء العلوي من مولد الهباء الجوي لإضافة المسحوق. أضف المسحوق في القمع لشحن مولد الهباء الجوي.أضف أجزاءً من المسحوق، جزءاً تلو الآخر، مع النقر عليها لضغطها للأسفل، ثم ارفع القمع. أغلق الفتحة العلوية للمولد. انقر بلطف على الجدران الجانبية للمولد لتحريك المسحوق المترسب إلى الأسفل.تأكد من وصول غالبية جزيئات المسحوق إلى قاع المولد، بدلاً من تراكمها على الجدران المائلة. بعد ذلك، قم بإزالة العصا الموجودة في قاع المولد وأغلق الفتحة السفلية بغطاء بلاستيكي لتجنب فقدان الجزيئات أثناء عملية النقل. ثم ارفع المولد من الحامل الخاص به لنقله إلى إعداد التجربة.في هذه المرحلة، يكون مولد الرذاذ مستقراً في غرفة التهوية. وهو في وضع رأسي قائم، ومثبت بواسطة سقالة معدنية. قم بإزالة السداد من مدخل المولد في الأسفل.بعد ذلك، قم بفك التوصيل بين أنبوبي المدخل والمخرج في المولد. وصِل أنبوب المدخل القادم من مصدر الهواء المفلتر بأسفل المولد. وفي الجزء العلوي من المولد، قم بإزالة السدادة ووصلها بالأنبوب المؤدي إلى غرفة الخلط.بعد ذلك، انتقل إلى مخرج الإعداد وأزل الكتلة الموجودة هناك. في هذه المرحلة، استعد لبدء تدفق الرذاذ عند منظم التدفق. زد المعدل ببطء من صفر لتر في الدقيقة إلى 0.3، ثم إلى 0.5 لتر في الدقيقة.تحقق بصرياً من المستوى المطلوب من عملية التذرير عن طريق مراقبة المسحوق في المولد. قم بزيادة معدل التدفق ببطء شديد باستخدام جهاز ضبط (tuner)، مع مراقبة حركة المسحوق بدقة. وتوقف فوراً عن زيادة التدفق بمجرد الوصول إلى مستوى التذرير المطلوب.انتقل لبدء تدفق التخفيف. قم بزيادة المعدل ببطء من صفر لتر في الدقيقة إلى 2 لتر في الدقيقة. ومع بدء تدفقات التذرير والتخفيف، ابدأ القياسات باستخدام عداد الجسيمات الضوئي ومقيس حجم الجسيمات بالتنقل المسحي.بمجرد استقرار عملية التذرير، قم بتشغيل المضخة المتصلة بجهاز أخذ عينات المجهر الإلكتروني النافذ. استخدم لهذه المضخة معدل تدفق قدره 0.3 liters per minute. بعد الانتهاء من القياسات، ابدأ في إيقاف التجربة.أولاً، قم بإيقاف تدفق التخفيف ثم تدفق التذرية. بعد ذلك، انتقل إلى مولد الهباء الجوي. افصل أنبوب المخرجات من الجزء العلوي للمولد واستخدم غطاءً بلاستيكياً لمنع تسرب المسحوق.بعد ذلك، افصل الأنبوب من مدخل المولد وسد الفتحة السفلية. الآن، أخرج المولد من غرفة التهوية. انقل المولد إلى مكان جيد التهوية يحتوي على حوض حيث يمكن تنظيفه.مرة أخرى، قم بتثبيت المولد رأسيًا مع سد قاعدته لمنع فقدان المواد. بالنسبة للمساحيق الكارهة للماء، استخدم مذيبًا مثل الإيثانول لتحضير معلق من بقايا المسحوق. أضف المذيب من خلال الفتحة العلوية للمولد.بعد ذلك، قم برج المولد برفق لتدوير المذيب للمساعدة في تعليق جزيئات المسحوق. الخطوة التالية هي التخلص من المذيب عن طريق صبه في حاوية إعادة التدوير. في هذه المرحلة، استخدم الحوض وإجراءات التنظيف القياسية للأواني الزجاجية المختبرية لتنظيف المولد بدقة.لتجفيف المولد، قم بتركيبه رأسيًا مرة أخرى، ولكن هذه المرة، اجعل الهواء الجاف يدخل من أسفله ويخرج من أعلاه. ابدأ تدفق الهواء وحافظ عليه لمدة ساعة واحدة على الأقل. هذه البيانات خاصة بـ silicon dioxide الكاره للماء والذي تم اختباره بموجب البروتوكول.في هذا المخطط، يمثل اللون الأزرق (الدوائر) تركيز عدد الجسيمات كدالة في الزمن. أما المعينات الحمراء فتمثل بيانات القطر المتوسط الهندسي كدالة في الزمن. ويبدأ كل من تركيز الجسيمات وحجمها في الارتفاع بمجرد بدء تدفق عملية الرذذ.بعد مرور 30 إلى 35 دقيقة، يتوقف تركيز الجسيمات ومتوسط القطر عن التغير بشكل ملحوظ، مما يشير إلى الوصول إلى حالة مستقرة. وتستمر هذه الحالة لمدة 30 دقيقة على الأقل، وذلك عند استخدام 241 milligrams من مسحوق ثاني أكسيد السيليكون. وتوفر البيانات ذاتها توزيعات الأحجام الفردية كدالة لمسح جهاز تحليل حجم الجسيمات بالتنقل الكهربائي.تستغرق عمليات المسح 3.5 minutes. يرتفع المنحنى ببطء بمرور الوقت، حتى يصل إلى قيمة مستقرة يتم الحفاظ عليها لبقية التجربة. هنا، يتم مقارنة توزيعات حجم الجسيمات الناتجة عن معدلات تدفق عملية الترذيذ التي تتراوح بين 0.3 إلى 1.1 liters per minute لمعرفة تأثيراتها على توليد الرذاذ.ترتفع ذروة الطيف مع زيادة التدفق. وعند أعلى معدل تدفق، تظهر ذروة ثانوية، مما يشير إلى وجود جزيئات محمولة جواً بحجم الميكرون. وتختلف توزيعات حجم الجزيئات، إلى حد ما، ضمن كل اختبار، وبين الاختبارات التي أُجريت باستخدام المسحوق نفسه.يوضح هذا التباين في أربعة اختبارات مكررة لنفس المادة، باستخدام معدلات تدفق متطابقة. يبلغ الانحراف المعياري حوالي 40% لإجمالي تركيز الجسيمات، و7% للمتوسط الهندسي للحجم. وبمجرد إتقان هذه التقنية، يمكن إنجازها في غضون ساعة واحدة إذا نُفذت بشكل صحيح.عند محاولة تنفيذ هذا الإجراء، من المهم تذكر ضرورة تهيئة خلفية نظيفة للتجربة دائمًا، حيث يمكن أن يؤثر ذلك بشكل كبير على نتائج الاختبار وتفسيرها. وبناءً على هذا الإجراء، يمكن تنفيذ تدابير أخرى مثل توليد قوة القص من أجل الإجابة على أسئلة إضافية مثل استقرار تكتلات الجسيمات النانوية، وتأثير ذلك على انطلاقها في الهواء. وبعد تطويرها، مهدت هذه التقنية الطريق للباحثين في مجال الصحة المهنية لاستكشاف تعرض البشر للجسيمات النانوية المصنعة الناتجة عن المساحيق والمخاطر الصحية المرتبطة بها في أماكن العمل.بعد مشاهدة هذا الفيديو، يجب أن يكون لديك فهم جيد لكيفية إجراء تجربة الرذذ (aerosolization) بشكل صحيح، فيما يتعلق بتحضير المواد والنظام، والتحكم في التدفق، وإجراءات التنظيف. لا تنسَ أن العمل مع مساحيق المواد النانوية يمكن أن يكون خطيراً للغاية، لذا يجب دائماً اتخاذ الاحتياطات مثل تدابير الحماية الشخصية والبيئية أثناء تنفيذ هذا الإجراء.

a-system-to-create-stable-nanoparticle-aerosols-from-nanopowders

Research

JoVE Journal

Engineering

الهندسة

يوضح هذا الفيديو توليد الهباء الجوي للأدوية والتوصيل المستهدف لهذه الهباء الجوي للأنف فقط إلى الفئران باستخدام وحدة استنشاق مجهزة بمولد الهباء الجوي. يتم تقييد الفأر في مقبض للأنف فقط ومتصل بوحدة الاستنشاق ، والتي تنقل الدواء مباشرة إلى تجويف أنف الفأر. بعد ذلك ، يمر الدواء عبر القصبة الهوائية ويدخل الرئتين.

تقنية لتوليد الهباء الجوي الدوائي وتوصيله مباشرة إلى رئتي الفأر

شيد A جسيمات متناهية الصغر الهباء الجوي مرفق التعرض استنشاق كامل الجسم لثاني أكسيد التيتانيوم نانو الحجم...

كامل الجسم جسيمات متناهية الصغر الهباء التعرض بالاستنشاق

في هذه المقالة، بروتوكول تجريبي للتحقيق هباء الجسيمات من المنتج تحت كشط وتحت التجوية البيئية وتقدم. يتم عرض النتائج على انبعاث المواد النانوية المهندسة، في شكل هباء. وصفت انشاء التجريبية محددة بالتفصيل.

بروتوكول تجريبي المعنية بالتحقيق في الجسيمات هباء من المنتج تحت كشط وتحت التجوية البيئية

تم وصف طريقة جديدة لتخليق الجسيمات النانوية ذات النواة المعدنية باستخدام سيلانول مستقر في الماء.

جيل من Zerovalent المعادن الأساسية النانوية باستخدام ن- (2-aminoethyl) -3-aminosilanetriol

تسمح أنظمة رد فعل المختبر في إسقاط تنفيذ تنوعاً من التفاعلات المعقدة في نطاق موائع جزيئية. منصة يشتغل الآلي تتكون من مصفوفة 3 × 3 لفائف الكهرومغناطيسي وضعت واستخدمت بنجاح لدمج اثنين 10 ميليلتر ميكروريكتورس وثم الشروع في فعل الانزيمية في الرخام السائلة الناتجة عن ذلك.

قطرات مائي يستخدم الانزيمية ميكروريكتورس وما يشتغل الكهرومغناطيسي

وحدة استنشاق الموصوفة هنا يمكن أن تولد، عينة لتوصيف، وإيداع موحد الهباء الجوي المخدرات في الرئتين القوارض. وهذا يتيح للتقرير ما قبل السريرية من فعالية وسلامة جرعات المخدرات تودع في الرئتين. بيانات أساسية تمكن تطوير الأدوية المستنشقة السريرية.

مسحوق جاف ومرذذ الهباء استنشاق الصيدلة تسليمها الى الفئران باستخدام فقط الأنف نظام التعرض

وصف العمل الحالي أسلوب اختﻻق micellar نانوكريستالس، طبقة رئيسية ناشئة من نانوبيوماتيريالس. يجمع هذا الأسلوب بين اليكتروسبراي من أعلى إلى أسفل، أسفل إلى أعلى في التجميع الذاتي، ومراقبة الهيكل القائم على المذيبات. أسلوب التصنيع المستمر إلى حد كبير، ويمكن أن تنتج منتجات ذات جودة عالية، ويملك وسيلة غير مكلفة لهيكل الرقابة.

تصنيع نانوكريستالس Micellar كروية وعلى شكل دودة من خلال الجمع بين اليكتروسبراي، التجميع الذاتي، ومراقبة الهيكل القائم على مذيب

توفير المواد النانوية تنوعاً آليات التسليم المراقب العلاجي للعلوم الأساسية والتطبيقات متعدية الجنسيات، ولكن على تلفيق غالباً ما تتطلب خبرة غير متوفر في المختبرات الطبية الأكثر. نقدم هنا، بروتوكولات قابلة التصنيع وتحميل العلاجية المتنوعة نانوكاريرس الذاتي تجميعها باستخدام نانوبريسيبيتيشن فلاش.

الجمعية السريع، وقابلة للتطوير والتحميل من البروتينات النشطة بيولوجيا، وإيمونوستيمولانتس إلى نانوكاريرس الاصطناعية المتنوعة عبر نانوبريسيبيتيشن فلاش

صمم غرفة سمية استنشاق الآنف فقط قادرة على اختبار السمية استنشاق تركيزات مختلفة التعرض الأربعة والتحقق من صحتها لتدفق ميدان التوحيد والتلوث المتبادل بين الموانئ التعرض لتركيز كل. نقدم هنا، بروتوكولا للتأكد من أن الدائرة المصممة فعالة لاختبار سمية الاستنشاق.

تطوير دائرة اختبار السمية استنشاق الآنف فقط يوفر أربعة تركيزات التعرض للجسيمات نانو الحجم

فلاش نانوبريسيبيتيشن (تزعمت) نهج قابلة للتطوير لإنتاج جسيمات نانوية الأساسية-شل البوليمرية. ويرد وصف التركيبات مختبر-مقياس للتغليف للمداواة مسعور أو ماء.

فلاش نانوبريسيبيتيشن لتغليف مركبات مسعور وماء في الجسيمات النانوية البوليمرية

يتم تقديم عدد من الإجراءات المختلفة لإعداد الجسيمات النانوية لتحليل السطح (صب قطرة ، طلاء الدوران ، ترسب من المساحيق ، والتبريد). نناقش التحديات والفرص والتطبيقات الممكنة لكل طريقة ، خاصة فيما يتعلق بالتغيرات في خصائص السطح الناجمة عن أساليب الإعداد المختلفة.

إعداد الجسيمات النانوية لتحليل TOF-SIMS و XPS

تعلم طريقة إنشاء هباء جسيمات نانوية مستقرة باستخدام مولد القمع السريري السائل لتقييم مخاطر التعرض المهني في بيئات العمل التي تتعامل مع المواد النانوية.

نظام لإنشاء الهباء الجسيمات النانوية مستقرة من مساحيق النانو

استكشف المزيد من الفيديوهات