Name: 시스템은 나노 분말에서 안정적인 나노 입자 에어로졸을 만드는 방법 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-07-26T15:00:00.000+00:00
Duration: 12 min 59 s
Description: 학습하세요 유동층 유리 발생기를 이용한 나노분말 에어로졸 생성 방법을 통해 직업성 건강 위험 평가를 수행하는 기술입니다. 안정적인 나노입자 에어로졸을 제어 가능하게 생성하여 작업장 노출 위험을 정확히 측정할 수 있습니다.

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

저자는 EU FP7 프로젝트 '나노 물질의 위험 관리'(MARINA)가 이 연구에 제공한 재정적 지원에 감사드립니다(보조금 계약 번호: 263215).

1. 시스템 준비 <ol><li> 시스템을 조립하는 새로운 또는 잘 정리 입자 수송 튜브 및 커넥터를 사용하십시오. 챔버 벽을 세정되고 입자없는 (프로토콜의 마지막에 세정 방법 참조)되어 있는지 확인. </li><li> 잠재적 인 배경에 입자를 제거하기 위해, 적어도 30 분 동안, (도 1에서 위치 A와 B 사이의 유입 경로를 설치하지 않고) 직접 혼합 챔버로 여과하여 건조 공기 흐름 (50-10 L / 분)을 연결한다. </li><li> 제조사의 프로토콜에 따른 SMPS를 사용하여 측정 챔버 내의 입자 수 농도를 측정한다. 농도가 10 # / cm 3 세 이후 스캔 이하이면 환경은 깨끗한 고려한다. SMPS를 사용하여 측정 할 때 유속이 느려질 수 있습니다. </li><li> 공기의 흐름을 중지하고 Figur에 (플라스틱 또는 고무 마개 위치 (C)를 ​​샘플링 튜브 콘센트와 출구 관 출구를 닫습니다E 1) 시스템에 들어가는 주위 입자를 방지 할 수있다. </li><li> 준비 및 현미경 분석을위한 측정 장치 (SMPS 및 OPC) 및 입자 샘플러를 따뜻하게. </li></ol> 2. 재료 준비 <ol><li> 온도와 습도에 대해 잘 통제 된 환경에 보관 시험 자료. 이것은 후속 실험에서 반복 가능한 결과를 보장하는 것이 매우 중요합니다. </li><li> 신중하게 통풍이 잘되는 공간에서 분석 밸런스 고정밀 저울을 사용하여 분말을 계량 (예를 들어, 실험실 후드). 주 : 250-500 mg의 무게의 이산화 티탄, SiO2로는 ZnO를 대표하고이 나노 분말을 테스트하였고, 이들은 일반적으로 안정한 에어로졸의 적어도 30 분 동안 충분한 것으로 판명되었다. 그러나, 적절한 양의 강력 분말 유형에 따라 달라집니다 및 대량 재료, 시멘트 또는 유기 분말에 대해 상당히 다를 수 있습니다. </li><li> 수직 에어로졸 발생기 수정LY, 그리고 적절히 세정 실험 깔때기를 사용하여 에어로졸 발생기의 상단 개구부로부터 분말 공급. 이전 실험에 물을 깔때기를 씻어 내벽에 먼지 침착을 제거하고, 여과 된 공기가 건조. 부드럽게 분말 입자가 프로세스에 공급 보장하기 위해 깔때기를 누릅니다. 초기 에어로졸에 재료의 상당한 손실을 방지하기 위해 하드 깔때기를 흔들지 마십시오. <ol><li> 분말 입자의 대부분이 오히려 주위의 경사 벽에 떨어지는 대신, 생성기의 바닥에 도달했는지 확인. 조심스럽게 아래로 아래로 증착 된 분말 입자를 이동 발전기의 측벽을 누릅니다. </li><li> 대안 적으로, 긴 깔대기를 사용하는 바로 입금 발전기 아래쪽의 분말 입자. 안전상의 이유로, 환기 후드 또는 부압 챔버 내부에 이러한 작업을 수행. </li></ol></li><li> unsticky 물질은 하단 개구를 통해 빠져 있으므로발전기의 일시적 분체 공급하기 전에 개구부를 차단하는 2mm 직경의 바늘을 사용한다. </li><li> 깔때기를 제거하고 이송하는 동안 입자 배출을 방지하기 위해 발전기의 상부 및 하부 개구를 닫는다. </li></ol> 3. 에어로졸 <ol><li> 깔때기의 입구 및 출구 배관에 블록을 제거, 에어로졸 발생기를 설치, 여과 된 공기 공급 장치에 바닥을 연결하고 상단 혼합 챔버 (각각 그림 1의 위치 A와 B)을 종료하고는 수직으로 부착 금속 지지체. </li><li> 설치 종료 (그림 1의 위치 다)에 블록을 제거합니다. </li><li> 에어로졸 흐름을 전환합니다. 천천히 흐름 튜너를 사용하여 0 L 0.3-0.5 / 분의 속도를 증가시킨다. 너무 높은 유속으로 이동하지 않도록 신속 - 목적은 적어도 30 분 동안 안정한 에어로졸 생성을 제공 할 수있는 유량에 도달한다. <ol><li> 이를 위해서안정적인 에어로졸이 기간 동안 크게 분말의 양을 소비하지 않습니다. 경험상 같이, 비교적 장기간에 걸쳐 안정된 농도를 유지하면서 견고 에어로졸 유동을 생성하기위한 (도 1에서 H로 표시)는 약 1 cm의 유동층 높이를 사용한다. 에어로졸 화 공정에 투입되는 에너지가 너무 강한 경우, 물질은 빠르게 실험의 나머지 기간 동안 정상 에어로졸 생성을 유지하지 못하는 최대 사용된다. 유량 범위가 다른 분말에 따라 달라질 수 있음에 유의 상기 언급 된 값들은 테스트 상술 나노 분말을 사용 하였다. </li></ol></li><li> 희석 흐름을 전환합니다. 천천히 0 L 2 / 분의 속도를 증가시킨다. 필요한 총 희석 유동은 샘플링 장치에 의해 결정된다. SMPS, OPC 및 여기에 제시된 시스템에서 사용되는 미니 샘플러 1.6-1.8 L / 분의 총 유량을 필요로한다. </li></ol> 4. 특성 <ol><li> 시작온라인 측정 수단을 동시에 (여기서, SMPS와 OPC) 자마자 에어로졸과 희석 유동이 도입된다. 주 : 에어로졸 안정된 상태에 도달하면, 에어로솔의 입자 수 농도와 크기 분포는 약 30 분 후 안정 될 것이다. 다른 조건 (예를 들면, 습도) 및 다른 분말을 사용하여 아래 에어로졸 특성의 비교를 위해이 시점부터 측정을 사용합니다. 10 연속 SMPS 검사의 결과는 평균 농도와 크기 분포를 계산하는 분석. </li><li> 에어로졸이 안정되면, 공기 입자 샘플링을 시작하기 위해 TEM 샘플러에 연결된 펌프의 전원을 켭니다. 구멍 투성이 탄소막이 코팅 된 TEM 격자를 사용하여, 0.3 L / min의 유량을 사용한다. 유속이 너무 높으면 그리드 박막이 손상 될 수있다. 샘플러의 사용에 대한 자세한 정보를 사용할 수 (21)이다. 전형적으로, 샘플링 과정 AB 지속3 분 밖에. <ol><li> 다른 입자의 농도에 따라 상기 샘플링 기간이 변화하고, 입자 증착 (예를 들면 50 %)에 의해 TEM 그리드의 중간 표면 커버리지를 고려하여 근사. 두꺼운 증착으로 인해 현장 응집에 입자 형태를 수정할 수 있습니다. </li></ol></li></ol> 5. 후 샘플링 작업 및 정화 <ol><li> 측정을 마친 후, 다음 희석 흐름 및 에어로졸의 흐름을 전환합니다. </li><li> 시스템에서 에어로졸 발생기를 분리의 상부 및 하부 개구를 차단하고, 세정 공간에 옮긴다. 유해 물질이 처리 된 특히, 통풍이 잘되는 청소 시설이나 밀폐 된 공간에 청소합니다. </li><li> 입자 표면의 친수성에 따라, 물 또는 유기 용제와 분체 잔기를 분산. 안전한 재활용을 위해 화학 물질 용기에 용액을 붓습니다. 오랜 실험 후, 실험 분말 STIC 경향유리 벽에 단단히 K와 쉽게 용해되지 않는다. 이 발생하면, 끈적 끈적한 물질을 용해하는 초음파 세척기와 함께 산 또는 염기를 사용합니다. </li><li> 벽에 철저 발전기의 내부를 건조 남아있는 수분을 제거하기 위해, 적어도 1 시간 동안 건조 그것을 통해 공기를 통과한다. 더 화염이나 발화원 유기 용제 작업이없는 있는지 확인하고 공간의 환기를 보장합니다. </li><li> 끊기 입자 운송 배관 및 커넥터. 물 또는 용매로 씻어. 젖은 종이 티슈 나 천으로 혼합 및 측정 챔버의 내부 벽을 닦습니다. 적어도 하루 전이나 다음 실험에 1 시간 동안 건조 공기의 흐름과 함께 열린 공간에서 그들을 건조. </li><li> (사용 된 경우) 정기적으로 SMPS 임팩터를 청소하십시오. </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>

저자는 경쟁하는 금전적 이해관계가 없음을 선언합니다.

깔때기 기반 에어로졸 설치 효과적으로 (에어로졸 동안 공기 흐름 속도에 의해 정량화 될 수있다) 선택된 에너지 입력 레벨의 분말을 활성화 할 수있다. 생성 사이트 입자의 움직임과 충돌 분말 덩어리를 파괴하고 일정한 속도로 동일한 크기 분포의 부유 입자를 방출하는 평형 상태에 도달한다. 안정적인 에어로졸은 30 분에서 같은 SMPS 높은 크기의 해상도, 심지어 느린 측정 장비에 충분한 시간이다 최대 2 시간까지 지속될 수 통계적으로 유의 한 결과를 얻을 수 있습니다. 설정은 이러한 나노 입자 분말 등 귀중한 자료를 테스트하기위한 장점이 될 수 시험 물질의 소량을 필요로한다. 그러나, 시스템의 환경 및 공정 파라미터가 크게 시험 결과에 영향을 미칠 수있다. 반복 데이터를 생성하기 위해, 표준 운영 절차는 엄격하게 체험관 전체에 따라야합니다사항. 이 시스템을 사용하여 에어로졸 화 테스트를 수행 할 때, 다음과 같은 측면은 신중하게 고려되어야한다. 우선, 의미있는 결과를 얻기 위해서는, 설치의 내부 부분이 테스트를위한 깨끗한 환경을 제공하는 것이 중요하다. 오염 물질의 잠재적 인 소스는 주변 입자와 이전의 실험에서 시험 물질이다. 주변 입자의 효과는 일반적으로 즉시 희석 에어로졸 흐름이 도입 된 바와 같이, 비교적 빨리 사라졌다. 그러나, 잔류 물질로부터 간섭 실험을하는 동안 유지할 수 있습니다. 생성 된 에어로졸 입자들은 시스템을 통해 흐를 때, 그들은 전송 튜브, 굴곡 점, 커넥터의 좁은 채널 및 혼합의 내면과 상기 측정 챔버의 내벽에 증착 할 수있다. 이러한 부분이 적절하게 새로운 실험 전에 청소하지 않는 경우, 이전에 증착 된 물질은 항상 메인 스트림에 재현 탁 될 수있다에어로졸의 흐름, 따라서 테스트 결과를 방해. 둘째, 분말 충전 공정은 매우 신중하게 수행되어야한다. 여기에서 가장 중요한 문제는 재료의 매우 적은 양을 사용하는, 특히, 설치에 공급되는 분말의 양이다. 주어진 에어로졸 유속 분말 소량 낮은 에어로졸 농도를 생성하고, 가능 의한 분말의 단위 중량 당 높은 에너지 입력에 작은 크기의 입자를 포함한다. 또한, 시험 물질 (예를 들어, 상대 습도 및 온도)에서의 저장 조건은 분말 에어로졸 동작 및 DUSTINESS (22)의 수준에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 따라서, 원료 분말은 항상 어디에 같은 대기 조건에서 가능한 보관해야합니다. 셋째, 실험 시작시 에어로졸 흐름 조정은 크게 시험 결과에 영향을 미친다. 흐름의 급격한 증가가 큰 분말 입자 U 타격공기에 P와 극적 실험의 나머지 가능한 재료의 양을 감소 깔때기 표면 모두 확산. 결과는 부족 분말에 실패한 시험이 될 수 있습니다. 여기에 설명 된 설정이 시스템의 핵심 부분을 복제 할 때, 표준 실험실 장비를 사용하여 구축되어 있지 않기 때문에, 다음과 같은 측면이 고려되어야한다. 표준 실험실 분액 깔때기는 에어로졸 발생기 (그들이 가압 조건 하에서 사용되지 않아야 함을 유의)로서 사용될 수있다. 다른 형상의 분액 유입이 실험에서 시험하였고, 이들은 맞춤형 깔때기에 유사한 기능을 제공했다. 임베디드 이송 튜브와 고무 시일 블록 깔때기 덮개로 사용될 수있다. 다른 형상이지만 유사한 양의 혼합과 계측 구획이 사용될 수있다. 너무 큰 구획이 크게 시간 북동 지연 않습니다안정적인 에어로졸 조건 (농도)에 도달 할 eded. 필요한 시간을 고려 총 공기 유량과 실의 체적을 고려하여 추정 될 수있다. 프로세스가 큰 희석 유동을 이용하여 촉진 될 수 있지만, 이는 (따라서, 최종 입자 수 농도가 급격히 의한 희석이 감소 될 수 있다는 것을 기억해야하고,이를 측정 기기의 성능뿐만 아니라 에어로졸 크기 분포에 영향을 미칠 수있다 자신의 검출 한계에). 전기 전도성 재료를 사용하는 것이 좋습니다. 반송 관의 길이는 일반적으로 실험실 설정에 따라 변할 수있다. 그러나, 길이는 전송시 상당한 입자의 손실을 피하기 위해 가능한 한 짧게 유지되어야한다. 입자 침투 효율 계정 입경 공기 유량 관의 직경과 길이를 고려하여, 마음 중력 증착하거나 또는 베어링에 의해 계산 될 수있다확산 손실, 또는 양쪽 모두. 다른 특성화 방법이 사용될 수있다. 그러나, 상기 공기 공급 장치 (희석 유동) 총 샘플링 유량과 일치하도록 조정한다. 불충분 급기 따라서 결론 실수 선도 입자 주변에 드로잉, 측정 챔버 내에 부압이 발생한다. 다른 공기 공급원을 사용하지만, 입자가없는 것을 확인하거나 할 수있는 사전 처리 고효율 필터 공기. 에어로졸이 방법의 중요한 한계는 비교적 장기간에 걸쳐 안정한 입자 생성을 유지하기 위해 테스트 분말의 양호한 유동성이 필요하다는 것이다. 이러한 높은 수분 함량을 가진 친수성 ​​분말과 같은 점착 물질은 종종 에어로졸 공정의 초기 단계에 흐르는 중지 매우 낮은 입자 농도를 생성한다. 이 문제를 해결하는 잠재적 인 방법은 원료 분말과 같은 건조 - (S)의 예비 처리를 포함 할 수있다같은 O를 자사의 유동성을 향상시킬 수 있습니다. 사용 후 원료의 저장 조건은 잘 건조한 환경에 적합한 온도하에 유지, 예를 들면, 유지되어야한다. 실험하는 동안, 높은 에어로졸 유속 (0.5 L / 분) 및 원료 (예를 들어, 500 mg)을 더 많은 양이 사용될 수있다. 또한, 희석 유량을 낮추면 측정 챔버 내의 입자 농도를 증가시킬 수있다. 이 방법의 다른 제한은 부유 입자 생성 속도 (측정 챔버 따라서 입자 수 농도)의 재현성이다. 변화의 특정 수준은 여전히​​ 존재합니다. 개선 가능한 방법은 재료의 손실 및 잘 제어 된 에어로졸의 유량을 감소시키는 잘 정의 공급 공정이다. 시스템 및 여기에 설명 된 프로토콜은 각종 용도에 이용 될 수있다. 시험 물질의 상대적으로 적은 양의 사용은 잠재적 V있어서하게테스트 분말 DUSTINESS에 대한 대체 도구로 aluable. 몇 가지 일반적인 물질에 대한 우리의 시스템에 의해 생성 된 공기 입자 수준의 순위는 회전 드럼 15,17 연속 하락 (23)와 소용돌이 흔드는 방법 (24)와 같은 기존의 에어로졸 시스템 (19)에서 관찰 된 것과 유사했다. 더욱이, 조절 가능한 에너지 입력 (공기 유량)도 나노 분말 덩어리의 안정성 연구에 사용될 수있다. 마지막으로, 안정적인 에어로졸의 생성은 생체 내 또는 생체 독성 연구에서 공중 설계 나노 입자의 신뢰할 수있는 원본 역할을 할 수 있습니다. 제어 가능한 입자 농도는 용량 의존적 생물학적 반응의 분석을 허용한다. 액체 현탁액을 사용하여 에어로졸 다른 방법에 비해, 표시 방법은 재 현탁하고 현탁액에서 입자의 물리 화학적 특성의 개질 (같은 잠재적 문제를 방지 예를 들면,gglomeration, 표면 특성).

나노 분말을 널리 새로운 제품을 제조 또는 기능 응용 프로그램 1-4 첨가제 등의 원료로, 다양한 산업 분야에서 사용된다. 그러나, 나노 분말의 에어로졸에 대한 근로자의 노출의 가능성은 다양한 직업 처리 활동 5-8시에 주목하고 있으며, 관련된 건강 위험은 생체 내 및 시험관 독성 연구 9-12에서 조사되었다. 나노 물질을 다루는 작업자를 보호하는 효과적인 전략의 개발을 용이하게하기 위해, 보건 전문가들은 나노 입자 에어로졸 외부 에너지 투입을 실시 분말 재료를 생성하는 방법에 대한 이해를 필요로한다. 다른 실험 시스템은 실제 조건에 분말 에어로졸 거동을 시뮬레이션하기 위해 개발되었다. 그 중 두 개의 표준 절차는 설립 기준 방법은 <su주어진 에너지 입력을받는 분말의 경향으로 정의 테스트 분말 DUSTINESS, 대 p&gt; 13 공수 입자를 방출한다. 첫 번째 방법은 에너지 입력 매체와 분말 입자 (14, 15)의 에어로졸로서 회전 드럼을 사용한다. 두 번째 방법은 수직 원통을 일정한 속도로 분말을 삭제하고, 상승 기류 (16)에 의해 분말을 aerosolizes. 그러나, 이들 방법은 시험 물질의 상대적으로 많은 양 (35cm 3 500 g)을 필요로하며, 이는 높은 비용 및 잠재적 노출 위험에 나노 분말의 문제 일 수있다. 드럼 프로세스를 단일 방울을 조합하고 회전 축소 된 검사 시스템은 검사 분말 (6g 샘플) (17)의 소량을 사용할 수 있도록 개발되었다. 와류 셰이커에 기초하여 최근에 개발 된 에어로졸 시스템은 원료 1cm 3까지, 나노 분말을 허용 테스트 사용되고 <suP&gt; 18. 여기, 우리는 실험실 퍼널을 기반으로 나노 분말 테스트를위한 신규 에어로졸 및 응집 시스템을 제시한다. 이 테스트 분말 1g 미만을 사용하여 안정한 에어로졸 생성 방법을 제공한다. 정상 에어로졸 강력한 에어로졸 특성화 충분히 긴 기간 동안 유지 될 수있다. 시스템의 성능은 이전 두 출판물 (19, 20)에 상세히 기술되었다. 그림 1. 입자 수송 배관 표시 및 커넥터는 서로 다른 요소를 링크로 테스트 설정은, 구획, 및 특성화 악기를 혼합 및 측정, 에어로졸 발생기로 구성된다. 플로우 튜너 두 유량계는 제어 시스템의 공기 유동 상태를 감시한다. 압력계 및 온도 및 습도 센서가 측정 챔버 내부의 환경을 모니터링한다. 건조 압축 공기가 시스템에 진입하기 전에 hyperfilter를 사용하여 필터링된다.V 형상의 가늘고 긴 유리 에어로졸 발생기 분말 에어로졸에 사용된다. 이 형상은 다음 구획으로 강력한 에어로졸 프로세스 매끄러운 입자 수송을 용이하게한다. 이 상부 섹션 (다시 번호 &lt;15)에서의 층류 인 반면 깔때기 하단의 유동 체제 인해 분말 입자의 상호 작용을 교란한다. 발전기 벽의 두께는 특별히 임계 오리피스를 사용하여 응집 시험에 필요한 (400 kPa의 ΔP까지) 높은 압력에 저항하도록 설계되었다. 고정밀 흐름 튜너 0.01 L / 분 단위의 유량을 제어한다. 전도성 튜브 (6mm 외경 1mm 두께)가 운송 중에 정전기 증착에 의한 입자 손실을 피하기 위해 사용된다. 튜브 길이는 에어로졸 발생기와 혼합 챔버, 혼합 챔버와 상기 측정 챔버 사이 20cm, 샘플링 튜브 100cm 사이에 약 50cm이다. 1 L 금속 병 혼합 참으로 사용됩니다BER 및 12 L 금속 드럼 측정 챔버로서 사용된다. 입자 시료 측정 챔버의 상부에서 작성한 것임. 출구 포트는 여과 시스템에 여분의 흐름을 지시합니다. 혼합 및 측정 챔버는 전기적 입자의 정전 손실을 방지하기 위해 접지된다. 측정 기기는 주사 이동 입자 사이 저 (SMPS) 및 입자 수 농도의 크기 분포하는 광학 입자 계수기 (OPC) 및 입자 형태 분석 투과 전자 현미경 (TEM) 샘플러 (MPS)를 포함한다. 에어로졸의 셋업 절차는 유동층 공정을 닮았다. 공기 유동의 깔대기 (2 mm 직경)로 하단 개구로부터 진입하고 분말 aerosolizes. 분말 입자는 물 분수 유사한 방식으로 이동한다. 생성 된 에어로졸은 혼합 챔버의 희석 유동을 만난다. 희석 공기의 흐름은 적용하는 경우 습도의 상이한 레벨 조절 될 수있다이 매개 변수의 분석을 필요로한다. 챔버의 공기는 원활하게 샘플링 필요에 따라 건조 희석 공기와 에어로졸을 혼합 버퍼 볼륨으로 작용한다. 에어로졸 흐름이어서 (에어로졸 테스트) 통상 튜브 또는 출구 (응집 시험을위한) 임계 오리피스를 통해 상기 측정 챔버 내로 도입된다. 오리피스를 통과하는 입자에 전단력을 적용하는 다른 압력 강하의 조건을 제공 할 수있다. 이 메커니즘은 자신의 응집 가능성 (기계적 안정성)의 연구를 할 수 있습니다. <img alt="그림 1" src="/files/ftp_upload/54414/54414fig1.jpg" /> 그림 1. 에어로졸 및 응집 시스템의 다이어그램. 기본적으로는, 튜브는 측정 챔버와 혼합 챔버를 연결한다. 표시된 구멍은 옵션 추가 기능 (이 프로토콜에 설명되지 않은)입니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54414/54414fig1large.jpg" target="_blank">t 여기를 클릭하십시오</a>오이 그림의 더 큰 버전을 볼 수 있습니다.

<table><tbody><tr><td>EU FP7 MARINA 프로젝트 내에서 제공되는 이</td><td>산화 티타늄 나노</td> 분말 <td>JRC</td><td>NM-103 / 104</td> 참조 물질</tr> : <tr><td>이산화 규소 나노 분말</td><td>AEROSIL</td><td>R974</td><td></td></tr> 이<tr><td>산화 규소 나노 분말</td><td>JRC</td><td>NM-200</td><td>EU FP7 MARINA 프로젝트 내에서 제공되는 참조 물질</td></tr> 산화 <tr><td>아연 나노 분말</td><td>JRC</td><td>NM-110 / 111</td><td>EU FP7 MARINA 프로젝트에서 제공되는 참조 물질</td></tr><tr><td>이산화 세륨 나노 분말</td><td>JRC</td><td>NM-211/212</td><td>EU FP7 MARINA 프로젝트에서 제공되는 참조 물질</td></tr><tr><td>V자형 에어로졸 발생기</td><td>Souffleur de verre S.A.</td><td></td><td>실험에서 필요한 조건에 따라 특별히 제작 (예: 기하학, 두께)</td></tr> <tr><td>스캐닝 이동성 입자 분석기 (SMPS)</td> <td>GRIMM</td><td>모델 N&deg; 5.403</td><td>크기 범위: 11.1&ndash; 1083.3&nbsp; nm (임팩터: d50=1,082&nbsp; nm); 응축 입자 계수기(CPC)와 동적 이동성 분석기(DMA)로 구성; 샘플링 흐름 ATE : 0.3&nbsp; L / 분; 칼집 유량 : 3.0&nbsp; L / 분; 표준 다중 전하 보정 및 확산 손실 보정.</td></tr><tr><td>광학 입자 계수기 (OPC)</td><td>GRIMM</td><td>모델 N&deg; 5.403</td><td>크기 범위: 0.25-32 & 마이크로; m</td></tr><tr><td>미니 입자 샘플러(MPS)</td><td>ECOMESURE</td><td></td><td></td></tr><tr><td>수송 튜브</td><td>Milian S.A.</td><td>8mm 전도성</td><td>6mm 내경</td></tr></tbody></table>

시스템은 나노 분말에서 안정적인 나노 입자 에어로졸을 만드는 방법

A System to Create Stable Nanoparticle Aerosols from Nanopowders

작업장의 나노 분말에서 방출되는 나노 입자 에어로졸은 인체 노출 및 건강 위험과 관련이 있습니다. 우리는 분말 에어로졸화 거동 및 에어로졸 특성을 연구하기 위해 최소한의 테스트 재료(최소 200mg)가 필요한 새로운 시스템을 개발했습니다. 에어로졸화 절차는 유동층 공정의 개념을 따르지만 V자형 에어로졸 발생기의 수정된 부피에서 발생합니다. 공기 중 입자 수 농도는 공기 유량을 제어하여 조정할 수 있습니다. 이 시스템은 장기간(0.5-2시간 이상)에 걸쳐 안정적인 에어로졸 생성 속도와 입자 크기 분포를 제공했으며, 이는 예를 들어 에어로졸 거동을 연구하는 데 중요하지만 독성 연구에도 중요합니다. 에어로졸화 실험 중 작동 절차를 엄격하게 준수하면 재현 가능한 테스트 결과를 생성할 수 있습니다. 표준 프로토콜의 중요한 단계는 재료 및 설정의 준비와 에어로졸화 작업 자체입니다. 이 시스템은 안정적인 에어로졸 농도가 필요한 실험에 사용할 수 있으며 먼지를 테스트하기 위한 대체 방법일 수도 있습니다. 이 설정으로 가능해진 제어된 에어로졸화는 나노 물질 분말이 처리되는 직업 환경에서 일반적으로 발견되는 범위 내에 있는 에너지 입력(에어로졸화 공기 속도에 의해 특성화될 수 있음)을 사용하여 발생합니다. 따라서 이 설정과 운영 프로토콜은 인체 노출 및 위험 평가에 도움이 됩니다.

도 2는 소수성 SiO2를 갖는 에어로졸 화 실험에서 상기 프로토콜을 이용하여 시간에 따른 총 에어로졸 입자 수 농도 및 크기 변화의 전형적인 예를 나타낸다. 입자 농도는 즉시 에어로졸 흐름이 도입되면서 상승하기 시작했다. 입자의 기하 평균 크기는 점차적으로뿐만 아니라 증가했다. 이후 약 10 SMPS 검색 (3.5 분 / 주사)는 에어로졸 입자 농도 및 평균 직경이 더 이상 유의 한 양만큼 변화 정상 상태를 입력하기 시작했다. 이 상태를 10 3 분 SMPS 검색을 완료 충분 30 분간 지속되었다. (3) (도 2와 동일한 데이터에 근거하여) 개개의 ​​크기 분포의 형태로 입자 농도의 변화를 보여준다. 피크 시간에 걸쳐 서서히 증가하고, 에어로졸을 안정적 된 후에는 회에 걸쳐 같은 크기의 범위 내에서 유지시험의 전자 휴식. 실험의 시작 부분에 도시 된 매우 작은 평균 직경이 불안정 분말 에어로졸에 기인하지 않았다. 그보다는, 분말 충전 과정 후 깔때기 내부 잔류 외기에 의해 야기되었다. 이 공기의 부피는 측정 챔버로 유입 제이었고 초기 검사 (도 4) 동안 SMPS 샘플링 하였다. 이것은이 수작업에 과학적 질문에 의해 요구 된 경우, 클린 룸의 모든 실험을 수행함으로써 방지 될 수있다. 실제로, 첫 번째 스캔의 크기 분포는 주위 공기와 매우 유사 하였다. 분말 에어로졸 입자는 급속하게 감소 입자 주변으로부터의 간섭 흐름을 계속하고, 효과가 거의 몇 SMPS 검색 후에 사라졌다있다. <img alt="그림 2" src="/files/ftp_upload/54414/54414fig2.jpg" /> 그림 2. 변경총 입자 수 농도에 에어로졸의 실험에서 평균 직경 (241 mg의 소수성의 SiO2, 에어로졸은 0.3 L / min의 유량). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54414/54414fig2large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a> <img alt="그림 3" src="/files/ftp_upload/54414/54414fig3.jpg" /> 에어로졸의 실험에서 입자 크기 분포 3. 변경을줍니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54414/54414fig3large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a> <img alt="그림 4" src="/files/ftp_upload/54414/54414fig4.jpg" /> 4. 에어로졸 입자 크기 분포 에어로졸 시험의 시작도. 입자 농도가 상대적 수치로 표현된다 (정규화 t높은 농도에서 나중에 검사에서 스펙트럼들에 매우 낮은 농도의 첫 번째 검사에서 스펙트럼을 비교하기 위해 총 수) O를. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54414/54414fig4large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a> 입자 농도의 변화는 항상 같은 패턴을 따르지 않습니다. 네 가지 가능성은 일반적으로 에어로졸 시험에서 알 수있다. 도 5a에서, 농도는 서서히 그리고, &quot;고원&quot;영역으로 증가 된 실험의 나머지 거의 변화가 없었다. 도 5b에서, 상기 농도는 제 점차 낮게 감소하고 1.5 시간 동안 안정적으로 유지하는 극대점 상승했다. 도 5c에서, 상기 농도는 제로로 감소 계속했다. 도 5d에서, 상기 농도가 최대 수준으로 증가 remaine이 일정 기간 D, 다시 감소시켰다. 표준 작동 절차를 따르는 경우 (a) 시나리오는 일반적으로 알 수있다. 에어로졸 공기 흐름을 서서히 도입하고 최종적으로 적절한 범위 내에서 안정화된다. 원료의 양은 에어로졸 레벨에 대한 충분하고, 일정한 에어로졸 생성 속도는 장기간에 걸쳐 유지할 수있다. 시나리오 (b)는 분말로 인해 불충분 한 양의 결합 실험을하는 동안 과도한 에어로졸 흐름에 가장 쉽다. 분말이 빠르게 소비 안정한 에어로졸 생성을 지속 할 수 없습니다. 시나리오 (c)는 그 짧은 시간 후에, 공기 유량이 적절한 범위로 재 조절하고, 실험의 나머지 부분에 걸쳐 일정하게 유지 제외한 시나리오 (b)으로 입자 수 농도에서 유사한 감소를 나타낸다. 이것은 입자 농도가 서서히 안정 범위에 도달 할 수 있었다. 시나리오 (d) 상기원료의 부족량을 사용할 때 순 방문자 기준 및 개별. 실험의 후반 단계에서, 에어로졸의 초기 단계에서 가능했던 바와 같이, 일정한 속도로 에어로졸 입자를 생성하기에 충분한 테스트 분말은 더 이상 존재하지 않는다. 따라서, 시스템 내의 입자 농도는 감소한다. <img alt="그림 5" src="/files/ftp_upload/54414/54414fig5.jpg" /> 에어로졸 실험 동안 총 입자 농도를 변화도 5의 전형적인 패턴 : 정체기에 도달 할 때까지 (A)을 서서히 증가; (B) 점차적으로 제로로 감소; (C)은 빠르게 피크에 도달하고 안정적인 수준으로 감소; (D)가 정상 상태로 증가하고 일정 시간 동안 유지 한 후 감소. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54414/54414fig5large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a> </p&gt; 다른 에어로졸 유량은 에어로졸 생성에 미치는 영향을 연구하기 위해 시험 하였다. 0.3~1.1 L의 유량 / 분으로 사용하고, 생성 된 입자 크기 분포는도 6에 나타내었다. 흐름이 증가할수록 스펙트럼의 피크는 증가했다. 최고 유량 (/ 분 1.1 L)에서, 마이크론 크기의 공기 입자 시스템 (보조 피크)를 입력하기 시작했다. 기류는 0.3 ~ 0.7 L / 분 (도 7)의 범위를 통해 증가 할 때 동일한 에어로졸의 흐름에 따라, 그러나, 서서히 감소 될 때 에어로졸 입자의 크기가 비슷 모달 머물렀다. 증가 된 유속으로하는 증가하는 입자 생성 속도 및 감소, 평균 입경 (상당한 입자 운동과 충돌)와 더 동적 에어로졸 프로세스 에어로졸의 변형 크기 분포의 결과로, 분체 ​​입자의 응집을 촉진하는 것이 시사입자가 생성됩니다. <img alt="그림 6" src="/files/ftp_upload/54414/54414fig6.jpg" /> 증가하는 공기 유동 속도로 변경하기도 6의 입자 크기 분포 (0.3 1.1 L / 분). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54414/54414fig6large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a> <img alt="그림 7" src="/files/ftp_upload/54414/54414fig7.jpg" /> 다른 유량에서 입자 크기 분포 그림 7. 비교. 스펙트럼은 더 피크의 변화를 보여줍니다 (총 입자 수에 정규화) 상대적으로 규모가 비슷한 높이로 설정 하였다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54414/54414fig7large.jpg" target="_blank">이의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오 그림.</a> (8)과 동일한 재료를 사용하여 네 개의 복제 시험에서 입자 크기 분포의 변화의 일례를 나타낸다. 표준 편차 총 입자 농도 39.7 % 및 기하 평균 크기는 6.6 %였다. 수 농도의 변동은 여러 가지 이유에 기인 할 수있다 : 1) 다양한 원료의 상태 (예를 들어, 응집 단계); 2) 분말 충전 공정 인적 요인 (깔때기 저부에 퇴적 된 분말 량, 에어로졸 화 가능한 따라서 양)에 영향; 에어로졸의 시작 3) 공기 유량 조정. <img alt="그림 8" src="/files/ftp_upload/54414/54414fig8.jpg" /> 소수성의 SiO2와 복제 에어로졸 실험 테스트 결과&gt; 그림 8. 변형. 오류 막대는 각각의 크기 채널의 입자 수 농도의 표준 편차를 나타냅니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54414/54414fig8large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>

우리는 효과적인 나노 분말 에어로졸화 설정 및 운영 프로토콜을 설계하고 개발했습니다. 이 시스템은 장기간 동안 안정적인 수 농도와 크기 분포를 가진 나노 입자 에어로졸을 생성했으며, 소량의 테스트 재료(최소 200mg)만 필요했습니다.

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

본 실험의 전반적인 목표는 유동층 깔때기 발생기(fluidic-bed funnel generator)를 사용하여 나노입자 분말로부터 안정적인 에어로졸을 얻는 방법을 시연하는 것입니다. 이 방법은 나노물질 분말의 취급이 작업자의 나노입자 노출 및 그와 관련된 건강 위험으로 이어질 가능성이 있는지와 같은 산업 보건 분야의 핵심 질문에 답하는 데 도움이 될 수 있습니다.이 기술의 주요 장점은 다양한 응용 분야에서 나노 에어로졸의 신뢰할 수 있는 공급원으로서 나노 입자 분말의 강력하고 제어 가능한 에어로졸화를 제공한다는 점입니다. 본 실험을 위한 설정은 환기 챔버 내부에 위치해 있습니다. 시청자의 이해를 돕기 위해 모든 구성 요소가 제자리에 배치되어 있습니다.주요 구성 요소 중 하나는 고압을 견딜 수 있는 V자형 유리 에어로졸 발생기입니다. 전도성 입자 이송 튜브를 사용하여 이 요소를 혼합실에 연결하십시오. 혼합실은 1L 용량의 접지된 금속 병입니다.더 많은 전도성 입자 튜브가 혼합 구획과 측정 챔버를 연결합니다. 접지된 12-liter 금속 드럼입니다. 입자 샘플은 드럼 상단에서 추출됩니다.추가 유량은 여과 시스템으로 유도됩니다. 이 도식은 전체 시스템의 개요를 제공합니다. 건조 압축 공기는 시스템에 진입하기 전 하이퍼필터로 여과됩니다.고정밀 유량 조절기가 에어로졸 발생기로 유입되는 유량을 제어합니다. 생성된 에어로졸은 혼합 챔버에서 희석 유량과 만납니다. 이후 에어로졸 흐름은 에어로졸 테스트 또는 응집 제거 테스트를 위해 측정 챔버로 들어갑니다.컴퓨터 제어 측정 장비에는 스캐닝 이동도 입자 분석기, 광학 입자 계수기 및 투과 전자 현미경 샘플러가 포함됩니다. 실험을 시작하기 전, 모든 챔버 벽면 또한 깨끗하게 세척하여 입자가 없는 상태여야 합니다. 시스템을 실험 준비 상태로 만들기 위해 장치에서 에어로졸 발생기를 제거하십시오.에어로졸 발생기의 입구와 출구에 연결되어 있던 튜브를 서로 연결하여 시스템을 폐쇄합니다. 그런 다음 시스템에 필터링된 건조 공기 공급을 시작하십시오. 유량 제어기에서 유량을 0에서 10 liters per minute까지 천천히 조절하고 가동 상태를 유지합니다.최소 30분 후에 scanning mobility particle sizer를 사용하여 농도를 측정하십시오. 세 번의 측정 결과가 세제곱센티미터당 10개 미만이면 환경이 깨끗한 것으로 간주하고 공기 흐름을 중단하십시오. 그다음 샘플링 및 배출 튜브 배출구로 이동하십시오.그곳의 배출구들을 마개로 막으십시오. 진행하기 전, 측정 기구들이 사용 가능한 상태인지 확인하십시오. 에어로졸 발생기를 준비하려면, 고정밀 저울과 함께 이 흄 후드와 같이 환기가 잘 되는 공간에 배치해야 합니다.에어로졸 발생기를 하단 개구부를 막은 상태로 수직으로 고정하십시오. 저울 근처에 테스트 물질, 유리 깔때기, 스푼 및 용기를 준비하십시오. 이 바이알에는 본 실험의 테스트 물질인 실리카 분말이 들어 있습니다.최소 30분 동안 안정적인 에어로졸화가 가능하도록 샘플 250 milligrams를 측정합니다. 에어로졸 발생기 상단에 분말 투입을 위한 깨끗하고 건조한 깔때기를 삽입합니다. 깔때기에 분말을 넣어 에어로졸 발생기를 충전합니다.분말을 한 번에 조금씩 넣으며 가볍게 두드려 다진 후, 깔때기를 제거합니다. 생성기의 상단 개구부를 닫습니다. 생성기의 측벽을 가볍게 두드려 적재된 분말이 바닥으로 내려가게 합니다.분말 입자의 대부분이 경사진 벽면이 아닌 발생기의 바닥에 도달하도록 합니다. 다음으로, 발생기 바닥에 있는 막대를 제거하고 바닥 개구부를 플라스틱 캡으로 닫아 이동 중에 입자가 손실되지 않도록 합니다. 발생기를 지지대에서 분리하여 실험 장치로 가져갑니다.이제 에어로졸 발생기가 환기 챔버 내에 설치되었습니다. 발생기는 금속 지지대에 의해 수직으로 세워진 상태로 고정되어 있습니다. 하단에서 발생기 입구의 차단 블록을 제거하십시오.그 다음, 발생기의 유입 튜브와 유출 튜브 사이의 연결을 해제합니다. 필터링된 공기 공급원의 유입 튜브를 발생기의 하단에 연결합니다. 발생기의 상단에서 블록을 제거하고 이를 혼합실로 이어지는 튜브에 연결합니다.다음으로, 설정 출구로 이동하여 그곳에 있는 블록을 제거합니다. 이 시점에서 유량 조절기(flow tuner)에서 에어로졸 유동을 시작할 준비를 합니다. 유량을 0 L/min에서 0.3 L/min, 그리고 0.5 L/min까지 천천히 올립니다.발생기 내의 분말을 관찰하여 원하는 수준의 에어로졸화가 이루어졌는지 시각적으로 확인하십시오. 튜너를 사용하여 유량을 매우 천천히 증가시키면서 분말의 움직임을 면밀히 모니터링하십시오. 원하는 에어로졸화 수준에 도달하면 즉시 유량 증가를 중단하십시오.희석 유량을 시작하십시오. 유량을 분당 0L에서 분당 2L까지 천천히 증가시킵니다. 에어로졸화 및 희석 유량이 시작되면, 광학 입자 계수기와 스캐닝 이동도 입자 크기 분석기로 측정을 시작하십시오.에어로졸화가 안정되면 투과 전자 현미경 샘플러에 연결된 펌프를 켭니다. 이 펌프의 유량은 0.3 liters per minute로 설정하십시오. 측정을 마친 후, 실험 종료 절차를 시작합니다.먼저 희석 유량을 끄고, 그 다음 에어로졸화 유량을 끕니다. 다음으로 에어로졸 발생기로 이동합니다. 발생기 상단에서 출력 튜브를 분리하고 플라스틱 캡을 사용하여 분말 누출을 방지합니다.다음으로, 발생기 입력단에서 튜브를 분리하고 하단 개구부를 막습니다. 이제 환기 챔버에서 발생기를 꺼냅니다. 발생기를 세척할 수 있는 대야가 있는 환기가 잘 되는 공간으로 옮깁니다.다시 한번, 물질 손실을 방지하기 위해 바닥 부분을 막은 상태로 발생기를 수직으로 설치하십시오. 소수성 분말의 경우, 에탄올과 같은 용매를 사용하여 분말 잔여물의 현탁액을 만듭니다. 발생기의 상단 개구부를 통해 용매를 첨가하십시오.다음으로, 생성기를 부드럽게 흔들어 용매를 순환시킴으로써 분말 입자가 부유하도록 돕습니다. 다음 단계는 용매를 회수 용기에 부어 폐기하는 것입니다. 이 시점에서 수조와 표준 실험실 유리 기구 세척 절차를 사용하여 생성기를 철저히 세척하십시오.발생기를 건조하려면 다시 한 번 수직으로 장착하되, 이번에는 건조 공기가 하단으로 유입되어 상단으로 배출되도록 배치하십시오. 공기 흐름을 시작하고 최소 1시간 동안 유지하십시오. 이 데이터는 해당 프로토콜에 따라 테스트된 소수성 이산화규소에 대한 것입니다.이 그래프에서 파란색 원은 시간에 따른 입자 수 농도를 나타냅니다. 빨간색 다이아몬드는 시간에 따른 기하 평균 직경의 데이터입니다. 에어로졸 유동이 시작되자마자 입자 농도와 입자 크기가 모두 상승하기 시작합니다.30분에서 35분 후, 입자 농도와 평균 직경의 유의미한 변화가 멈추며 이는 정상 상태(steady state)에 도달했음을 나타냅니다. 이 상태는 이산화규소 분말 241 milligrams를 사용했을 때 최소 30분 동안 지속됩니다. 동일한 데이터는 스캐닝 모빌리티 입자 크기 분석기(scanning mobility particle sizer) 스캔에 따른 개별 크기 분포를 제공합니다.스캔 시간은 3.5분입니다. 피크는 시간이 지남에 따라 서서히 상승하며, 실험의 나머지 시간 동안 유지되는 안정적인 값에 도달합니다. 여기서는 에어로졸 생성에 미치는 영향을 알아보기 위해 0.3에서 1.1 liters per minute 범위의 에어로졸화 유량에 따른 입자 크기 분포를 비교합니다.유량이 증가함에 따라 스펙트럼의 피크가 상승합니다. 가장 높은 유량에서는 보조 피크가 나타나며, 이는 마이크론 크기의 공중 부유 입자를 나타냅니다. 입자 크기 분포는 각 테스트 내에서, 그리고 동일한 분말로 수행된 테스트 간에 어느 정도 차이가 있습니다.동일한 유속을 사용하여 동일한 재료를 네 번 반복 테스트한 결과의 변동성입니다. 표준 편차는 전체 입자 농도의 경우 약 40%, 기하 평균 크기의 경우 7%입니다. 이 기술을 숙달하고 적절하게 수행한다면 1시간 이내에 완료할 수 있습니다.이 절차를 수행할 때는 항상 실험을 위한 깨끗한 배경을 조성하는 것이 중요하다. 이는 테스트 결과와 그 해석에 상당한 영향을 미칠 수 있기 때문이다. 이 절차 이후에는 나노 입자 응집체의 안정성과 이것이 공기 중 방출에 미치는 영향과 같은 추가적인 질문에 답하기 위해 전단력 생성과 같은 다른 조치를 수행할 수 있다. 이 기술은 개발 이후, 직업 보건 분야의 연구자들이 분말에서 생성된 공학적 나노 입자에 대한 인체 노출과 작업장에서의 관련 건강 위험을 탐구할 수 있는 길을 열어주었다.이 영상을 시청하고 나면 재료 및 시스템 준비, 유량 제어, 세척 절차와 관련하여 에어로졸화 실험을 적절하게 수행하는 방법에 대해 충분히 이해하게 될 것입니다. 나노물질 분말을 다루는 작업은 매우 위험할 수 있으므로, 이 절차를 수행하는 동안 개인 및 환경 보호 조치와 같은 예방책을 항상 취해야 함을 잊지 마십시오.

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

Research

연구

JoVE Journal

Engineering

공학

이 비디오는 약물 에어로졸의 생성과 에어로졸 발생기가 장착된 흡입 장치를 사용하여 이러한 에어로졸을 마우스에 코로만 전달하는 것을 보여줍니다. 마우스는 코 전용 억제기에 구속되고 흡입 장치에 연결되어 약물을 마우스의 비강으로 직접 전달합니다. 그 후, 약물은 기관을 통과하여 폐로 들어갑니다.

약물 에어로졸을 생성하여 마우스 폐에 직접 전달하는 기술

전신 나노 입자 에어로졸 흡입 노출 시설은 (산화 티타늄 나노 크기의 이산화 티탄을 위해...

전신 나노 입자 에어로졸 흡입 노출

이 글에서, 실험 프로토콜을 제시 마모에 따라 환경 풍화에 따라 제품의 입자 에어로졸을 조사합니다. 에어로졸의 형태로 설계 나노 물질의 방출에 결과가 표시됩니다. 구체적인 실험 장치를 상세히 설명한다.

실험 프로토콜 마모에서 환경 풍화에서 제품의 입자 에어로졸을 조사하기

물 안정 실라놀을 사용하여 금속 코어 나노 입자를 합성하는 새로운 방법이 설명됩니다.

영가 코어 금속 나노 입자의 생성은 사용 N- (2- 아미노 에틸) -3- aminosilanetriol

실험실에서 드롭 반응 시스템 미세 규모에 복잡 한 반응의 다양 한 구현을 수 있습니다. 전자기 코일의 3 x 3 매트릭스의 구성 하는 자동된 개폐 플랫폼 개발 되었다 성공적으로 병합 두 10 µ L microreactors를 사용 하 고 결과 액체 구슬에서 효소 반응 함으로써 시작.

효소 Microreactors 및 그들의 전자기 작동기로 사용 하는 수성 방울

여기에 기술 된 흡입 유닛 생성 특성화 샘플 균일 쥐의 폐에 약제 에어로졸을 증착 할 수있다. 이는 효능 폐 증착 약물 투여의 안전성 전임상 판정 가능; 임상 흡입 약물 개발을 가능하게 키 데이터.

건조 분말과 제약의 분무 에어로졸 흡입은 코 전용 노출 시스템을 사용하여 마우스 배달

현재 작업 micellar 나노, nanobiomaterials의 신흥 주요 클래스를 조작 하는 방법을 설명 합니다. 이 방법은 자기 조립, 탑-다운 분무, 상향식을 결합 및 용 매 기반 구조 제어. 제조 방법은 크게 연속, 높은 품질의 제품을 생산할 수 있는 이며 구조 제어에의 한 저렴 한 수단을 보유 하 고.

구형 및 벌레 모양의 Micellar 나노 자기 조립, 분무, 결합 하 여 용 매 기반 구조 제어의 제조

나노 소재 기초 과학 및 변환 응용 프로그램에 대 한 제어 치료 납품의 다양 한 메커니즘을 제공 하지만 그들의 제조를 종종 가장 생물 의학 연구소에서 제공 하는 전문. 여기, 우리가 현재 확장 가능한 제조 및 플래시 nanoprecipitation를 사용 하 여 다양 한 자기 조립된 nanocarriers의 치료 로드에 대 한 프로토콜.

급속 하 고, 확장 가능한 어셈블리 및 플래시 Nanoprecipitation 통해 다양 한 합성 Nanocarriers에 생리 활성 단백질의 Immunostimulants 로드

4 개의 다른 노출 농도에서 흡입 독성 테스트 수 코 전용 흡입 독성 챔버 설계와 흐름 필드 균일성과 각 농도 대 한 노출 포트 간의 교차 오염에 대 한 검증. 여기, 선물이 설계 챔버 흡입 독성 시험에 대 한 효과적인 인지 확인 하는 프로토콜.

나노 크기의 입자의 4 개의 노출 농도 제공 하는 코 전용 흡입 독성 시험 챔버의 개발

플래시 NanoPrecipitation (FNP) 고분자 코어-쉘 나노 입자를 생산 하는 확장 가능한 접근 이다. 소수 성 또는 친수성 치료제의 캡슐화에 대 한 실험실 규모 공식 설명 되어 있습니다.

고분자 나노 입자에 소수 성 및 친수성 화합물의 캡슐화에 대 한 NanoPrecipitation 플래시

표면 분석을 위한 나노입자를 준비하기 위한 여러 가지 절차가 제시됩니다(낙하 주조, 스핀 코팅, 분말의 증착 및 극저온). 각 방법의 과제, 기회 및 가능한 응용 프로그램, 특히 서로 다른 준비 방법으로 인한 표면 속성의 변화에 대해 설명합니다.

ToF-SIMS 및 XPS 분석을 위한 나노 입자 의 준비

학습하세요 유동층 유리 발생기를 이용한 나노분말 에어로졸 생성 방법을 통해 직업성 건강 위험 평가를 수행하는 기술입니다. 안정적인 나노입자 에어로졸을 제어 가능하게 생성하여 작업장 노출 위험을 정확히 측정할 수 있습니다.

시스템은 나노 분말에서 안정적인 나노 입자 에어로졸을 만드는 방법

더 많은 동영상 탐색