Summary
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.
Abstract
استخدام تحليل عددي استناداً إلى ديناميات السوائل المحوسبة، غرفة سمية استنشاق الآنف فقط مع أربع تركيزات التعرض مختلفة مصممة والتحقق من صحتها لتدفق ميدان التوحيد والتلوث المتبادل بين الموانئ التعرض لكل التركيز. تتم مقارنة قيم حقل التدفق مصممة مع القيم المقاسة من التعرض لمنافذ الموقع أفقياً وعمودياً. لهذا الغرض، ولدت كاختبار الجسيمات جسيمات نانوية كلوريد الصوديوم وأدخلت إلى غرفة استنشاق لتقييم التلوث عبر وتركيز الصيانة بين الدوائر، وكل مجموعة التركيز. وتبين النتائج أن قاعة مصممة باستنشاق مولتيكونسينتريشن يمكن استخدامها في سمية استنشاق الحيوان الاختبار دون التلوث المتبادل بين مجموعات التركيز. وعلاوة على ذلك، يمكن أيضا تحويل قاعة سمية الاستنشاق مولتيكونسينتريشن مصممة لحجرة استنشاق تركيز واحد. إجراء مزيد من التجارب مع الغاز أو البخار العضوي أو جسيمات نانوية غير سيضمن استخدام الدائرة في اختبار استنشاق مواد اختبار أخرى.
Introduction
اختبار السمية استنشاق هو الأسلوب الأكثر موثوقية لتقييم مخاطر المواد الكيميائية والجسيمات والألياف والمواد النانوية1،،من23. وهكذا، تتطلب معظم الوكالات التنظيمية تقديم سمية الاستنشاق بيانات الاختبار عند التعرض للمواد الكيميائية والجسيمات والألياف والمواد النانوية عن طريق استنشاق4،،من56،7 ،8. حاليا، هناك نوعان من نظم سمية الاستنشاق: نظم تعرض الجسم كله والأنف فقط. نظام اختبار سمية استنشاق قياسية، أما الجسم كله أو الآنف فقط، ويتطلب على الأقل أربع دوائر للكشف عن الحيوانات مثل الجرذان والفئران بتركيزات مختلفة أربعة، هي: مراقبة الهواء النقي وتركيزات منخفضة ومتوسطة وعالية7 , 8-"منظمة" التعاون "الاقتصادي" والتنمية (OECD) اختبار المبادئ التوجيهية تشير إلى أن تركيز الهدف المحدد ينبغي السماح بالتعرف على الأجهزة المستهدفة ومظاهره من استجابة تركيز واضح7 ،8. مستوى تركيز عال ينبغي أن تسفر عن مستوى واضح من سمية لكن لا تسبب وفيات أو علامات المستمرة التي يمكن أن تؤدي إلى الموت أو منع إجراء تقييم مجد ل نتائج7،8. يمكن الوصول إلى الحد الأقصى يمكن تحقيقها عالية أو مستوى تركيز الهباء الجوي مع الوفاء بمعيار توزيع حجم الجسيمات. ينبغي متباعدة تركيز متوسط مستوى (مستويات) لإنتاج تدرج التأثيرات السمية بين أن تركيزات منخفضة وعالية7،8. مستوى التركيز المنخفض، التي يفضل أن تكون نوايك (تركيز تأثير ضار غير ملاحظ)، ينبغي أن تنتج القليل أو لا علامة على سمية7،8. قاعة كامل الجسم يعرض الحيوانات في حالة غير المقيد في أقفاص سلكية، بينما الدائرة الآنف فقط يعرض حيوان في حالة ضبط النفس في أنبوب المحصورة. ضبط النفس الذي يمنع فقدان من الهباء الجوي بالتسرب حول الحيوان. بسبب ارتفاع حجم الدائرة كامل الجسم، فإنه يتطلب عدد كبير من مواد الاختبار للتعرض للحيوانات التجريبية، بينما يعوق حركة الحيوانات بضبط النفس الأنبوب في النظام التعرض الآنف فقط وقد يسبب عدم الراحة أو الاختناق. ومع ذلك، في الميدان استنشاق سمية اختبار المبادئ التنظيمية تفضل استخدام استنشاق الآنف فقط نظم4،5،6،،من78.
ومع ذلك، استيعاب نظام الدائرة أربعة، أما الجسم كله أو الآنف فقط ومكلفة، وتستهلك مساحة ويتطلب نظام التنظيف ودوران هواء مدمج. وعلاوة على ذلك، يمكن أيضا تتطلب نظام الدائرة أربعة مولدات المادة اختبار منفصلة لفضح الحيوانات للتركيزات المطلوبة، وجهاز قياس منفصلة لرصد تركيزات المادة الاختبار. ولذلك، استنشاق معيار اختبار السمية تنطوي على استثمارات كبيرة، نظام أكثر ملاءمة وأكثر اقتصادا لتعرض الجسم كله أو الآنف فقط يحتاج إلى وضع لاستخدامها في مرافق الأبحاث الصغيرة. عند تصميم دائرة استنشاق، السوائل الحسابية أيضا كثيرا ما يستخدم النمذجة ديناميات (CFD) لتحقيق الجسيمات، الغاز، أو بخار التوحيد9،،من1011،،من1213 . التقييم بالتحليلات العددية والتحقق من صحة النتائج التجريبية بالفعل تم أداؤه لقاعة تعرض الجسم كله للفئران10. على سبيل المثال، قد تم على غرار مسار التدفق والجسيمات في الهواء باستخدام سي إف دي، وتم قياس تجانس توزيع الجسيمات في تسعة أجزاء من الجسم كله الدائرة10. أيضا، تم تقييم الدائرة الآنف فقط بالتحليل العددي من سي إف دي13. بعد ذلك، تم إجراء تقييم للدائرة التعرض الآنف فقط بمقارنة نتائج تحليل عددي مع دراسة تجريبية باستخدام جسيمات نانوية13.
تقدم هذه الدراسة نظام دائرة استنشاق الآنف فقط التي يمكن أن تعرض الحيوانات التجريبية الأربعة بتركيزات مختلفة في دائرة واحدة. في البداية صممت باستخدام CFD وتحليل العددية، ثم مقارنة النظام المقترح دراسة تجريبية باستخدام جسيمات نانوية كلوريد الصوديوم للتحقق من صحة التوحيد والتلوث عبر. وتبين النتائج المعروضة هنا أن الدائرة الآنف فقط المقدمة التي يمكن أن تعرض الحيوانات إلى أربعة تركيزات مختلفة يمكن أن تستخدم لدراسات التعرض للحيوان في الأكاديمية الصغيرة ومرافق البحوث. يتم تعيين تحليل عددي كما يلي، بنفس الطريقة كإعداد التجربة. للتعرض لتركيز واحد، يتم تعيين تدفق الهباء الجوي إلى برج الداخلية إلى 48 لتر في الدقيقة ويتم تعيين تدفق غمد على البرج الخارجي إلى 20 لتر في الدقيقة. التعرض مولتيكونسينتريشن، هو تدفق الهباء الجوي إلى برج الداخلية إدخال 11 لتر في الدقيقة لكل مرحلة. يبقى الضغط التفاضلي منفذاً في-100 السلطة الفلسطينية للحفاظ على سلاسة العادم تدفق ومنع التسرب. تحمل أصحاب الحيوانات مغلقة وفارغة.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1-تحليل عددي أساليب
- القيام بتحليل لتدفق الحقل داخل الدائرة وفقا للشكل الهندسي، كما هو موضح في الشكل 1 و الجدول 114.
ملاحظة: تحليل العددي لمجال التدفق وفقا للشكل الهندسي تتوقع تدفق الأيروسول ويقيم عليه كجهاز قابل لاختبار. - تصميم الدائرة مع الأعمدة 4 مراحل x 12، 48 منفذاً في المجموع، حيث صلب ينقسم إلى برج للداخلي والخارجي، كما هو موضح في الشكل 1B.
ملاحظة: كل مرحلة على 12 منافذ التعرض لوضع الحيوانات التجريبية. إرضاء هذه التوصية التي اقترحها وثيقة التوجيه في الميدان (GD) 396. - للتعرض لتركيز واحد، ضع لوحة خلط في الجزء العلوي من البرج الداخلية لخلط مادة الاختبار وضمان تركيز موحد عبر المراحل. التعرض مولتيكونسينتريشن، فصل البرج الداخلية إلى أربع مراحل وتركيزات التعرض بقرص انفصال.
ملاحظة: لوحة خلط
2-إعداد التقييم التجريبي
-
الدائرة
- تقسيم الدائرة إلى ثلاثة أجزاء: مدخل وغمد العادم، كما هو موضح في الرسم التخطيطي (الشكل 2).
ملاحظة: هو المدخل الأيروسول يتدفق في الدائرة الداخلية، حيث الغمد هو المسافة بين البرجين الداخلي والخارجي لتدفق الهواء الإضافية. - العرض الهباء الجوي (أو اختبار المادة) إلى برج الداخلية والحيوانات التجريبية، بينما زفير من الحيوانات التي تحتوي على الأيروسول فائض التدفقات خارجاً عن طريق العادم مع الهواء غمد.
ملاحظة: أصحاب الحيوانات مغلقة وفارغة. - إبقاء الضغوط الداخلية للدائرة ثابت باستخدام منفاخ والعاكس، الضغوط الداخلية الجلسة المكتملة يتم التحكم بتدفق الهواء في غمد.
- تصميم معدات لقياس تجانس تركيز الهباء الجوي (أو المادة) الاختبار في قاعة خلط يقع أمام قاعة التعرض الآنف فقط في حالة التعرض لتركيز واحد.
ملاحظة: يمكن تقييم اتساق الأيروسول الاختبار بتوزيع تركيز وحجم عدد الجسيمات. الدائرة الفردية تركيز العينات يجب أن تحيد عن تركيز الدائرة يعني لا يزيد عن ± 10% للغازات والأبخرة، وليس أكثر من ±20 في المائة للهباء الجوي السائلة أو الصلبة4،،من56،7 ،8. وهكذا، عندما جزيئات الاختبار ليست ثابتة، يمكن تجاوز تدفق الهباء الجوي عن طريق العادم مروحة. - التحقق من وجود تسرب التحقق من موثوقية الاختبار، وضمان سلامة بالتأكيد نظام مغلق مع ±500 السلطة الفلسطينية التي يتم الاحتفاظ بها لمدة 30 دقيقة.
ملاحظة: يمكن التحقق من التسرب من فقاعات الصابون.
- تقسيم الدائرة إلى ثلاثة أجزاء: مدخل وغمد العادم، كما هو موضح في الرسم التخطيطي (الشكل 2).
-
المراقبة البيئية والرصد
- تعيين معدل التدفق الإجمالي للهباء الجوي (واحد/متعددة) وغمد الهواء في 48 لتر في الدقيقة أو 44 لتر في الدقيقة (أحادي أو متعدد، على التوالي) و 20 لتر في الدقيقة، على التوالي، وإبقاء الضغوط الداخلية الدائرة مستمرة في السلطة الفلسطينية −100 في إعدادات عنصر تحكم واجهة المستخدم.
- الحفاظ على درجة الحرارة والرطوبة في 23 درجة مئوية ونسبة 45 في المائة، على التوالي. استخدم مرطب للتحكم في نسبة الرطوبة الجوية التعرض.
- القيام بتجربة في بيئة يسيطر عليها إيسوهوميديتي متحاور الامتثال للاستنشاق في الميدان سمية4،المبادئ التوجيهية6،،من78.
-
تدفق التوحيد القياس
- إمداد الهواء النظيف 48 لتر في الدقيقة للدائرة الاستنشاق عن طريق إمدادات هواء نظيف بما في ذلك مرشح هيبا الخاضعة لتحكم تدفق جماعي (MFC).
ملاحظة: يرصد الهواء النقي بعد التصفية فإنه مع فلتر HEPA. - استقرار تدفق استخدام قاعة خلط في حالة التعرض لتركيز واحد.
- إرفاق فوهة إمدادات إلى ميناء واحد أن يقحم الهواء تحكم جديدة أو اختبار الهباء الجوي (أو المادة) في حالة التعرض مولتيكونسينتريشن.
- قياس سرعة تدفق كل منفذ باستخدام مقياس التدفق جماعي.
- إمداد الهواء النظيف 48 لتر في الدقيقة للدائرة الاستنشاق عن طريق إمدادات هواء نظيف بما في ذلك مرشح هيبا الخاضعة لتحكم تدفق جماعي (MFC).
-
توليد الجسيمات
- توليد جسيمات نانوية كلوريد الصوديوم استخدام رذاذ خمسة-جت تقييم تصميم غرفة استنشاق.
ملاحظة: استخدم 0.1%wt من محلول كلوريد الصوديوم لتوليد جسيمات نانوية كلوريد الصوديوم. - تنظيم MFC التحكم في كمية الإنتاج في 48 لتر في الدقيقة للأيروسول كلوريد الصوديوم مختلطة الهواء في تركيز واحد و 12 لتر في الدقيقة لكلوريد الصوديوم مختلطة الهباء الجوي الجوية في مولتيكونسينتريشن كل المراحل الأربع.
ملاحظة: يتلقى كل منفذ لدائرة الآنف فقط (أي 48 دائرة الموانئ/الآنف فقط (أربع مراحل)؛ منافذ 48/أربع مراحل؛ منافذ 12/المرحلة) 1 لتر في الدقيقة. - إمداد الهواء النظيف لتمييع في التجاوز.
ملاحظة: يتم حساب متوسط القطر والهندسية الانحراف المعياري لجسيمات نانوية كلوريد الصوديوم داخل 76 نانومتر و 1.4 الاحتفاظ، على التوالي.
- توليد جسيمات نانوية كلوريد الصوديوم استخدام رذاذ خمسة-جت تقييم تصميم غرفة استنشاق.
-
قياس الجسيمات التوحيد
- قياس توزيع حجم الجسيمات من كلوريد الصوديوم جسيمات نانوية المنبعث من فوهات الحقن تحجيم جسيمات تنقل (المكاتب الصغيرة) المسح ضوئي باستخدام تتألف من هو محلل تنقل تفاضلية (DMA) وعداد جسيمات تكثيف (الحزب الشيوعي).
- استخدام التعادل الهباء الجوي صباحا لإزالة التهمة ثابتة من الجسيمات وتقليل ترسب الجسيمات على الجدران، وبالتالي تحسين كفاءة القياس18.
- المحافظة على نسبة الأيروسول وغمد معدل تدفق الهواء DMA الساعة 01:10 للحفاظ على معدل تدفق الهباء الجوي ومعدل تدفق الهواء غمد في 1 لتر في الدقيقة والدقيقة 10 لتر، على التوالي.
3-تدفق اختبار التماثل
-
التعرض لتركيز متعدد
- تعيين سرعة تدفق من فوهات الحقن بتوفير الهواء النقي في 11 لتر في الدقيقة من خلال مدخل الهباء الجوي. حدد 11 ميناء فوهات لكل المراحل الأربع.
- قياس معدل التدفق للاتصال مقياس تدفق فوهة المحدد.
- كرر الخطوة 3.1.2 x 3 للتحقق من إمكانية تكرار نتائج.
-
التعرض لتركيز واحد
- تعيين سرعة تدفق من فوهات الحقن بتوفير الهواء النقي في 48 لتر في الدقيقة من خلال مدخل الهباء الجوي. حدد 24 منفذ فوهات بين 48 منفذاً عشوائياً. قياس x 3 للتحقق من إمكانية تكرار نتائج.
4-الجسيمات اختبار التماثل
-
التعرض مولتيكونسينتريشن
- تعيين توزيع حجم الجسيمات من فوهات الحقن بإمداد الجسيمات التي تم إنشاؤها في 11 لتر في الدقيقة من خلال مدخل الهباء الجوي (تفعل ذلك كما هو موضح في القسم 2).
- اختيرت عشوائياً ستة فوهات المنفذ بين المراحل الأربع؛ قياس x 3 للتحقق من إمكانية تكرار نتائج.
-
التعرض لتركيز واحد
- تعيين توزيع حجم الجسيمات من فوهات الحقن بإمداد الجسيمات التي تم إنشاؤها في 20 لتر في الدقيقة والهواء النقي في 28 لتر في الدقيقة، مما يجعل مجموع 48 لتر في الدقيقة من خلال مدخل الهباء الجوي (كما هو موضح في 2.4 و 2.5).
- شكل عشوائي حدد ستة فوهات المنفذ بين المراحل الأربع.
- قياس تركيز الجسيمات، للاتصال المكاتب الصغيرة على فوهة المحدد.
- كرر الخطوة 4-2-3 x 3 للتحقق من إمكانية تكرار نتائج.
5-التلوث عبر الاختبار
- تعيين ثلاث مراحل في حالة التعرض مولتيكونسينتريشن.
- قم بتوصيل مولدين بتركيزات مختلفة الحل وخط هواء نظيف إلى ثلاث مراحل كل منها.
- تعيين توزيع حجم الجسيمات من فوهات الحقن بتزويد الجسيمات التي تم إنشاؤها والهواء النقي في 11 لتر في الدقيقة من خلال مدخل الهباء الجوي (كما هو موضح في 2.4 و 2.5).
- تم اختيارها عشوائياً فوهة منفذ واحد من المراحل الثلاث.
- قياس تركيز الجسيمات، للاتصال المكاتب الصغيرة على المنفذ المحدد.
- كرر الخطوة 5.5 x 15 للتحقق من إمكانية تكرار نتائج.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
الإعداد التجريبية
ويبين الشكل 1 رسم تخطيطي لنظام الدائرة استنشاق الآنف فقط، بما في ذلك مولد جسيمات مع MFC، دائرة الآنف فقط، وأداة قياس الجسيمات لرصد نوعية الهواء، والمراقب المالي، ووحدة العادم، استناداً إلى المادة 2 من البروتوكول.
تصميم تحليل عددي
ويبين الشكل 2 هندسة الدائرة استنشاق الآنف فقط للتعرض مولتيكونسينتريشن (الشكل 2A) والتعرض لتركيز واحد (الشكل 2). وتقع موانئ جوية جديدة تحكم أعلى، بينما ترد في منخفضة ومتوسطة-، وتركيزات عالية من الموانئ في الشكل 2 ألف، استناداً إلى المادة 1 من البروتوكول.
مجال التدفق للتعرض لتركيز متعدد وواحد في البرج الرأسي والأفقي يظهر في الشكل 3 و رقم 4، على التوالي. قاعة مولتيكونسينتريشن لديه أربعة حقول التدفق، وبينما قاعة واحدة-تركيز حقل تدفق واحد (الشكل 3 أ، ب). في حالة الدائرة تركيز واحد، التدفق من أعلى إلى أسفل شكل موحد موزعة إلى منافذ الآنف فقط (الشكل 4 أ)، بينما تم تصميم قاعة مولتيكونسينتريشن الإدلاء بتركيزات مختلفة من المادة اختبار لكل مرحلة منافذ الآنف فقط بتوفير تدفق من فوهات حقن الهواء الموجود في وسط برج الداخلية باستخدام منفذ واحد (الشكل 4 باء).
الشكل 5 يظهر حقل التدفق لتركيز التعرض في كل مرحلة، وهو مصمم لتجنب التلوث المتبادل بين كل مرحلة (الشكل 5)، استناداً إلى المادة 1 من البروتوكول.
التقييم التجريبي لتصميم تحليل عددي
تم تقييم اتساق تدفق استخدام 12 منافذ الموقع الأفقي والرأسي على المراحل. تدفق تصميم عددياً كان مماثلاً لتدفق المقاسة تجريبيا من خلال المنافذ 12 يقع أفقياً في غرفة واحدة-تركيز قاعة مولتيكونسينتريشن (الشكل 6 أ، ب و الجدول 2). وعلاوة على ذلك، كان تدفق تصميم عددياً تقريبا نفس التدفق المقاسة تجريبيا عن طريق 12 الموانئ الواقعة عمودياً في قاعة واحدة-تركيز (الشكل 7 و الجدول 3)، استناداً إلى المادة 3 البروتوكول.
تم قياس تركيز الجسيمات باستخدام ستة منافذ مختارة بشكل عشوائي يقع أفقياً إلى المراحل، وأظهرت تركيزات مماثلة في غرفة واحدة-تركيز (الشكل 8 أ و الجدول 4) و (غرفة مولتيكونسينتريشن 8B الشكل و الجدول 4). وكان أيضا قياس تركيز الجسيمات باستخدام ستة منافذ مختارة بشكل عشوائي يقع عمودياً إلى أربع مراحل، وقد أظهرت تركيزات مماثلة في قاعة واحدة-تركيز (الشكل 9 و الجدول 4)، استناداً إلى المادة 4 من البروتوكول.
تم التدقيق التلوث عبر طريق قياس تركيز الجسيمات كلوريد الصوديوم في عنصر التحكم، وتركيزات منخفضة وعالية. وتبين النتائج مستويات التركيز عليها بشكل جيد من الموانئ التعرض لكل مرحلة (الشكل 10 و الجدول 6)، استناداً إلى المادة 5 من البروتوكول.
رقم 1: التخطيطي من قاعة اختبار السمية استنشاق الآنف فقط. فإنه ينقسم إلى خمسة مجالات (الجيل الدائرة التعرض، والقياس، & التحكم والرصد والوحدة النمطية للعادم)، ويمكن تغيير الجيل، والتعرض للدائرة وفقا لنوع التعرض. (أ) التعرض لتركيز واحد. (ب) والتعرض مولتيكونسينتريشن. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
رقم 2: هندسة الدائرة اختبار السمية استنشاق الآنف فقط. (أ) التعرض لتركيز واحد. (ب) والتعرض مولتيكونسينتريشن. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
3 الشكل: تدفق ميدان البرج الداخلي العمودي. (أ) التعرض لتركيز واحد. (ب) والتعرض مولتيكونسينتريشن. شريط ملون يشير إلى مجال التدفق (في متر/ثانية). الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
الشكل 4: حقل التدفق الأفقي برج الداخلية- (أ) التعرض لتركيز واحد. (ب) والتعرض مولتيكونسينتريشن. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
الرقم 5: حقل التدفق للتلوث عبر الدائرة مولتيكونسينتريشن. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
رقم 6: مقارنة بين توحيد التدفق الأفقي. أشرطة الخطأ تمثل التنمية المستدامة. (أ) واحد-تركيز التعرض. (ب) والتعرض مولتيكونسينتريشن. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
رقم 7: مقارنة بين توحيد التدفق العمودي. أشرطة الخطأ تمثل التنمية المستدامة. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
الشكل 8: مقارنة بين توحيد التركز الأفقي. أشرطة الخطأ تمثل التنمية المستدامة.(A) التعرض لتركيز واحد. (ب) والتعرض مولتيكونسينتريشن. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
الشكل 9: مقارنة بين توحيد تركيز عمودي- أشرطة الخطأ تمثل التنمية المستدامة. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
رقم 10: نتائج test. التلوث عبر أشرطة الخطأ تمثل التنمية المستدامة. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
| جرعة واحدة | الجرعات المتعددة | |
| البعد | 60 مم | 60 مم |
| فتحات الأنبوب | 6 مم | 6 مم |
| توفير معدلات تدفق تماما | 48 LPM | 11 LPM كل مرحلة |
| توفير معدلات تدفق كل منفذ | 1 LPM | 1 LPM |
| توفير السرعة كل منفذ | 0.59 m/s | 0.59 m/s |
| استخراج معدلات التدفق | 48 LPM | LPM 44 في 4 مراحل |
الجدول 1: حالة اختبار.
| المرحلة | تركيز واحد | تركيز متعدد | ||
| تدفق متوسط | الانحراف المعياري | تدفق متوسط | الانحراف المعياري | |
| 1 | 0.90 | 0.03 | 0.97 | 0.06 |
| 2 | 0.94 | 0.03 | 0.98 | 0.06 |
| 3 | 1.08 | 0.02 | 0.98 | 0.06 |
| 4 | 1.09 | 0.03 | 0.98 | 0.06 |
الجدول 2: مقارنة بين التوحيد التدفق الأفقي.
| المرحلة | تركيز واحد | |
| تدفق متوسط | الانحراف المعياري | |
| 1 | 1.00 | 0.01 |
| 2 | 1.00 | 0.01 |
| 3 | 1.00 | 0.02 |
| 4 | 1.00 | 0.02 |
| 5 | 1.00 | 0.01 |
| 6 | 1.00 | 0.02 |
| 7 | 1.00 | 0.02 |
| 8 | 1.00 | 0.01 |
| 9 | 1.00 | 0.02 |
| 10 | 1.00 | 0.01 |
| 11 | 1.01 | 0.01 |
| 12 | 1.00 | 0.02 |
الجدول 3: مقارنة بين التوحيد التدفق العمودي.
| المرحلة | تركيز واحد | تركيز متعدد | ||
| متوسط تركيز | الانحراف المعياري | متوسط تركيز | الانحراف المعياري | |
| 1 | 0.98 | 0.04 | 1.04 | 0.01 |
| 2 | 1.02 | 0.03 | 0.98 | 0.01 |
| 3 | 1.00 | 0.04 | 1.01 | 0.01 |
| 4 | 1.00 | 0.03 | 0.98 | 0.01 |
الجدول 4: مقارنة بين التوحيد التركز الأفقي.
| المرحلة | تركيز واحد | |
| متوسط تركيز | الانحراف المعياري | |
| 1 | 0.99 | 0.05 |
| 2 | 1.02 | 0.02 |
| 3 | 0.99 | 0.03 |
| 4 | 1.00 | 0.05 |
| 5 | 1.01 | 0.03 |
| 6 | 0.99 | 0.04 |
الجدول 5: مقارنة بين التوحيد تركيز عمودي.
| المرحلة | تركيز واحد | |
| متوسط تركيز | الانحراف المعياري | |
| 1 (عالية) | 8,823,838 | 322,882 |
| 2 (منخفض) | 2,100,002 | 94,922 |
| 3 (الهواء النقي) | 0 | 0 |
الجدول 6: نتائج اختبار التلوث المتبادل.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
اختبار السمية استنشاق حاليا أفضل أسلوب لتقييم المواد الضبوبيه (الجسيمات والألياف) والأبخرة والغازات المستنشقة قبل14،الجهاز التنفسي البشرية15. هناك طريقتين من التعرض لاستنشاق: كامل الجسم والأنف فقط. ومع ذلك، نظام الآنف فقط يقلل التعرض بطرق نونينهاليشن، مثل الجلد والعيون، ويسمح لاختبار مع كميات ضئيلة من المادة الاختبار، مما يجعل من الأسلوب المفضل التعرض وأوصت "إجراء التجارب في الميدان استنشاق سمية المبادئ التوجيهية": الحاد4،6و تحت الحاد7الفمية8.
يتطلب نظام سمية استنشاق قياسية أربع دوائر تركيز (مراقبة الهواء النقي وتركيزات منخفضة ومتوسطة وعالية). وهكذا، العملية مكلفة، والمساحة المستهلكة، ويتطلب اختبار المادة جيل ونظم التحكم البيئي. ومع ذلك، قاعة استنشاق مولتيكونسينتريشن المعروضة في هذه الورقة أكثر اقتصادا للاستخدام من قبل المعاهد البحثية الصغيرة في المستقبل. استناداً إلى قاعة استنشاق تركيز واحد، الدائرة المقترحة استنشاق مولتيكونسينتريشن صمم وتم تطويرها باستخدام تحليل عددي13. يمكن أن توفر قاعة مولتيكونسينتريشن الناتجة عن تركيزات التعرض الأربعة، بما في ذلك عنصر تحكم هواء النقي. معدل التدفق لكل منفذ التعرض من المناسب، كما اقترح باولوهن وثيل16، غرف استنشاق توجيه تدفق، والأنف فقط.
للتحقق من صحة نظام عددياً مصممة وفقا لإجراء التحقق القائمة والمقترحة سي إف دي، تم قياس التعرض منفذ تدفق الحقول أفقياً وعمودياً لكل مرحلة من مراحل تركيز، جنبا إلى جنب مع عدد الجسيمات تركيزات لتقييم التلوث المتبادل، وهو خطوة حاسمة (الموصوفة في المادة 5 من البروتوكول)، والحفاظ على التركيز باستخدام اختبار كلوريد الصوديوم الهباء الجوي. أظهر النظام مصممة بالتعرض مولتيكونسينتريشن حقل تدفق موحد للتعرض الموانئ من كل مرحلة التركيز، وليس التلوث عبر بين الموانئ التركيز، والحفاظ على تركيز متسقة. وبالتالي، النظام المقترح يمكن أن تكون فعالة لاستخدام مرافق البحوث الصغيرة ورغبة منها في إجراء دراسات وتجارب سمية الاستنشاق. ولما مشابهة جداً للغاز أو بخار17نانوحبيبات السلوك (ترسب بنشر) في الهواء، يمكن استخدام الدائرة للغاز واختبار استنشاق بخار العضوية. اختبار الدائرة مع بخار العضوي هو التخطيط، وسيتم اختبار جسيمات نانوية غير المستقبل القريب.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
الكتاب ليس لها علاقة بالكشف عن.
Acknowledgments
أيد هذا البحث "الصناعي تكنولوجيا الابتكار البرنامج" (10052901)، التنمية نانوماتيريال يمكن استخدامها للغاية استنشاق سمية اختبار النظام في التجارة، من خلال "كوريا تقييم معهد التكنولوجيا الصناعية" بالكورية وزارة التجارة والصناعة والطاقة.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| FLUENT V.17.2 | ANSYS | Software | |
| mass flow meter (MFM) | TSI | 4043 | |
| SMPS (scanning mobility particle sizer) | Grimm | SMPS+C | |
| 5-Jet atomizer | HCTM | 5JA-1000 | |
| Mass flow controller (MFC) | Horiba | S48-32 |
References
- Phalen, R. F. Methods in Inhalation Toxicology. Inhalation Exposure Methods. Phalen, R. F. , CRC Press. Boca Raton, FL. 69-84 (1997).
- Moss, O. R., James, R. A., Asgharian, B. Influence of exhaled air on inhalation exposure delivered through a directed-flow nose-only exposure system. Inhalation Toxicology. 18, 45-51 (2006).
- White, F. M. Fluid Mechanics. , McGraw-Hill. New York, NY. (2004).
- OECD TG 403. OECD guideline of the testing of chemicals 403: Acute inhalation toxicity testing. , OECD. Paris, France. (2009).
- OECD TG 436. OECD guideline of the testing of chemicals 436: Acute inhalation toxicity - Acute Toxic Class Method. , OECD. Paris, France. (2009).
- OECD GD 39. Series on testing and assessment Number 39: Guidance document on acute Inhalation toxicity testing. , OECD. Paris, France. (2009).
- OECD TG 412. OECD guideline of the testing of chemicals 412: Subacute inhalation toxicity testing. , OECD. Paris, France. (2018).
- OECD TG 413. OECD guideline of the testing of chemicals 413: Subchronic inhalation toxicity testing. , OECD. Paris, France. (2018).
- Cannon, W. C., Blanton, E. F., McDonald, K. E. The flow-past chamber: an improved nose-only exposure system for rodents. American Industrial Hygiene Association Journal. 44, 923-928 (1983).
- Oldham, M. J., Phalen, R. F., Robinson, R. J., Kleinman, M. T. Performance of a portable whole-body mouse exposure system. Inhalation Toxicology. 16, 657-662 (2004).
- Oldham, M. J., Phalen, R. F., Budiman, T. Comparison of Predicted and Experimentally Measured Aerosol Deposition Efficiency in BALB/C Mice in a New Nose-Only Exposure System. Aerosol Science and Technology. 43, 970-997 (2009).
- Tuttle, R. S., Sosna, W. A., Daniels, D. E., Hamilton, S. B., Lednicky, J. A. Design, assembly, and validation of a nose-only inhalation exposure system for studies of aerosolized viable influenza H5N1virus in ferrets. Virology Journal. 7, 135 (2010).
- Jeon, K., Yu, I. J., Ahn, K. Evaluation of newly developed nose-only inhalation exposure chamber for nanoparticles. Inhalation Toxicology. 24 (9), 550-556 (2012).
- Ji, J. H., et al. Twenty-Eight-Day Inhalation Toxicity Study of Silver Nanoparticles in Sprague-Dawley Rats. Inhalation Toxicology. 19, 857-871 (2007).
- Ostraat, M. L., Swain, K. A., Krajewski, J. J. SiO2 Aerosol Nanoparticle Reactor for Occupational Health and Safety Studies. Journal of Occupational and Environmental Hygiene. 5, 390-398 (2008).
- Pauluhn, J., Thiel, A. A simple approach to validation of directed-flow nose-only inhalation chambers. Journal of Applied Toxicology. 27, 160-167 (2007).
- Aitken, R. J., Creely, K. S., Tran, C. L. Nanoparticles: An occupational hygiene review, Research Report 274. , Available from: http://www.hse.gov.uk/research/rrpdf/rr274.pdf (2004).
- Hansen, S. Charging of aerosol particles - An investigation of the possibility of using Americium-241 for SMPS chargers. , Available from: http://lup.lub.lu.se/student-papers/record/8950313 (2018).
