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Chemistry

एक तीसरी पीढ़ी मशीन द्वारा इलेक्ट्रॉनिक सिगरेट एयरोसोल की पीढ़ी-Vaping डिवाइस: विषाक्तता अध्ययन करने के लिए आवेदन

Published: August 25, 2018 doi: 10.3791/58095
Automatic Translation
1, 1, 2, 2, 3, 3, 1
1Department of Comparative Biomedical Sciences, School of Veterinary Medicine, Louisiana State University, 2Department of Environmental Sciences, College of the Coast & Environment, Louisiana State University, 3SCIREQ Scientific Respiratory Equipment Inc.

Summary

इलेक्ट्रॉनिक सिगरेट (ई-cig) यूजर्स दुनियाभर में बढ़ रहे हैं । थोड़ा, तथापि, स्वास्थ्य सांस ई cig एयरोसोल्स द्वारा प्रेरित प्रभाव के बारे में जाना जाता है । यह लेख एक ई cig एयरोसोल पीढ़ी पशु निवेश और बाद में विषाक्तता अध्ययन के लिए उपयुक्त तकनीक का वर्णन । इस तरह के प्रोटोकॉल का प्रयोग reproducible और मानकीकृत ई-cig एक्सपोजर सिस्टम स्थापित करने के लिए आवश्यक है ।

Abstract

इलेक्ट्रॉनिक सिगरेट (ई cig) उपकरणों गर्मी का उपयोग करने के लिए एक तरल से एक श्वसन एयरोसोल उत्पादन (ई तरल) humectants, निकोटीन के मुख्य रूप से बना है, और स्वादिष्ट बनाने वाले रसायन । एयरोसोल उत्पादित ठीक है और ultrafine कणों, और संभावित निकोटीन और aldehydes, जो मानव स्वास्थ्य के लिए हानिकारक हो सकता है शामिल हैं । ई-cig उपयोगकर्ताओं को इन एयरोसोल्स श्वास और, ई-cig उपकरणों की तीसरी पीढ़ी के साथ, नियंत्रण डिजाइन सुविधाओं (प्रतिरोध और वोल्टेज) ई तरल पदार्थ के विकल्प के अलावा, और puffing प्रोफ़ाइल । इन महत्वपूर्ण कारकों है कि काफी श्वास एयरोसोल्स की विषाक्तता प्रभाव कर सकते हैं । ई-cig अनुसंधान, तथापि, चुनौतीपूर्ण और जटिल ज्यादातर मानकीकृत आकलन के अभाव के कारण और ई के कई किस्मों-cig मॉडल और ब्रांडों के लिए, साथ ही ई तरल जायके और सॉल्वैंट्स कि बाजार पर उपलब्ध हैं । इन बातों को तत्काल ई-cig अनुसंधान प्रोटोकॉल अनुरूप, ई-cig एयरोसोल पीढ़ी और लक्षण वर्णन तकनीक के साथ शुरू करने की आवश्यकता पर प्रकाश डाला । वर्तमान अध्ययन में एक विस्तृत कदम दर कदम ई-cig एयरोसोल जनरेशन तकनीक विशिष्ट प्रयोगात्मक मापदंडों के यथार्थवादी और वास्तविक जीवन जोखिम परिदृश्यों के प्रतिनिधि होने के लिए लगा रहे हैं के साथ का वर्णन करके इस चुनौती पर केंद्रित है । इस पद्धति को चार वर्गों में विभाजित है: तैयारी, एक्सपोजर, पोस्ट-एक्सपोजर एनालिसिस, प्लस क्लीनिंग और डिवाइस का रखरखाव । ई-तरल और विभिन्न वोल्टेज के दो प्रकार का उपयोग करने से प्रतिनिधि परिणाम बड़े पैमाने पर एकाग्रता, कण आकार वितरण, चूहों में रासायनिक संरचना और cotinine के स्तर के संदर्भ में प्रस्तुत कर रहे हैं. इन आंकड़ों के बहुमुखी प्रतिभा का प्रदर्शन ई-cig प्रदर्शन प्रणाली का इस्तेमाल किया, विषाक्तता अध्ययन के लिए अपने मूल्य से अलग है, क्योंकि यह कंप्यूटर की एक विस्तृत रेंज के लिए अनुमति देता है, स्वचालित प्रतिनिधि vaping स्थलाकृति प्रोफाइल सहित नियंत्रण जोखिम परिदृश्यों, ।

Introduction

इलेक्ट्रॉनिक सिगरेट के उपयोग से संबंधित सुरक्षा (ई-cigs) वैज्ञानिक समुदाय में सक्रिय बहस का विषय है. एक तरफ, निर्माताओं और व्यापारियों ई के संभावित लाभों को विज्ञापित वर्तमान धूंरपान करने वालों के लिए एक नुकसान में कमी उत्पाद के रूप में cigs, कई हानिकारक पारंपरिक सिगरेट में मौजूद पदार्थों के उंमूलन के कारण, जबकि सार्वजनिक स्वास्थ्य नीति निर्णय निर्माताओं दीर्घकालिक मानव स्वास्थ्य जोखिम1,2पर डेटा के अभाव के बारे में आशंकित हैं । ई-cigs एक धूंरपान समाप्ति उपकरण3के रूप में निकोटीन और 2) के वितरण के लिए एक प्रतिस्थापन वाहन के रूप में कम से दो विशिष्ट प्रयोजनों, 1) की सेवा । रोग नियंत्रण और रोकथाम (सीडीसी) के लिए केंद्र के अनुसार, २०१४ में, अधिक से अधिक ९,०००,००० वयस्क अमेरिकियों ई इस्तेमाल एक नियमित आधार पर cigs । २०१३ से २०१४, ई-cig उच्च विद्यालय के छात्रों के बीच उपयोग से अधिक ३००%4की वृद्धि हुई । ई के बढ़ते उपयोग को देखते हुए युवाओं के बीच cigs के रूप में के रूप में अच्छी तरह से1,2,4वयस्कों में, और लोकप्रिय पर विचार, अभी तक सिद्ध, ई के बारे में दावा एक सुरक्षित धूंरपान विकल्प के रूप में cigs, प्रमुख वैज्ञानिक प्रश्नों को संबोधित किया जाना चाहिए निर्धारित करें कि ई cig उपयोग मानव स्वास्थ्य के लिए संभावित जोखिम बन गया है, विशेष रूप से श्वसन प्रणाली1,2की । हालांकि ई cigs पहले २००७ में अमेरिका में वाणिज्यिक कर रहे थे, केवल बहुत ही सीमित अध्ययन ई के प्रभाव पर किया गया है-cig एयरोसोल जोखिम इन विट्रो में और फेफड़ों की संरचना पर, समारोह और समग्र स्वास्थ्य5,6 , 7 , 8 , 9 , 10 , 11. इसलिए, इन विट्रो में, vivo और जानपदिक रोग विज्ञानी डेटा ई-cigs की खपत से संबंधित सार्वजनिक नीतियों और विनियमों को स्थापित करने में मदद करने के लिए आवश्यक हैं । हालांकि, इस उभरते क्षेत्र में विश्वसनीय और reproducible वैज्ञानिक सबूत के उत्पादन पहले मानकीकृत ई cig puffing सरकारों और प्रयोगशाला सेटिंग्स में reproducible जोखिम वातावरण की पीढ़ी की स्थापना की आवश्यकता है मानव उपभोग के चिंतनशील ।

तीसरी पीढ़ी के ई-cig उपकरणों, बाजार पर उपलब्ध है, कम से एक हीटिंग का तार (पिचकारी) से अधिक एक लिथियम बैटरी से बना रहे हैं । ई-cig डिवाइस का पावर कंट्रोलर विभिन्न वोल्टेज पर काम कर सकता है । इन ई-cig उपकरणों में एक जलाशय भी है, जिसमें ई-cig लिक्विड (ई-लिक्विड) पेश किया गया है. ई-तरल, भी ई के रूप में जाना जाता रस, निकोटीन, जायके के मुख्य रूप से बना है, और वाहक सॉल्वैंट्स (humectants), अक्सर propylene ग्लाइकोल (स्नातकोत्तर), वनस्पति ग्लिसरीन (वी. पी.) और पानी । के बाद से, अमेरिकी खाद्य एवं औषधि प्रशासन (एफडीए) के अनुसार, ई तरल पदार्थ "के रूप में आम तौर पर सुरक्षित माना जाता है" (GRAS) खाद्य additive स्वादिष्ट बनाने के रसायन और humectants, प्लस निकोटीन के एक मिश्रण से बना रहे हैं, वे भोजन में सुरक्षित के रूप में माना जा सकता है । तथापि, जब इन तरल योगों को ई-cig यंत्र के माध्यम से vaped जाता है, तो वे पिचकारी द्वारा गरम किए जाते हैं, जो ई-तरल के भौतिक-रासायनिक गुणों में परिवर्तन करते हैं, और एक एयरोसोल या वाष्प युक्त carbonyls का उत्पादन करते हैं, अधिक विशेष रूप से एल्डिहाइड यौगिकों12,13. ये aldehydes glycols के ताप ह्रास और ऑक्सीकरण से बनते हैं, जो हाइड्रॉक्सिल कण१४,१५,१६,१७के गठन की उपज भी हैं. उन aldehydes जो ई में मौजूद है cig एयरोसोल जब विशिष्ट शर्तों के तहत13vaped, शामिल formaldehyde, एसीटैल्डिहाइड, acetol, acrolein, glycidol, और diacetyl, जिनमें से सभी मानव स्वास्थ्य पर शक्तिशाली नकारात्मक प्रभाव है जाना जाता है, के साथ formaldehyde एक सिद्ध मानव यलो१५,१६,१७. इसके अलावा, ई-cig एयरोसोल भी ठीक से बना है (२५०-९५० एनएम)18,19 और ultrafine (४४-९७ एनएम)20 कणों, जो सूजन और ऑक्सीडेटिव तनाव तंत्र के माध्यम से फुफ्फुसीय विषाक्तता के कारण जाना जाता है १७. ई-तरल की रचनाओं के आधार पर अर्थात, निर्माण में उपस्थित वैयक्तिक घटकों का प्रतिशत, साथ ही ई-cig यंत्र पर लागू किया गया वोल्टेज, जो ई-तरल को vape करने के लिए प्रयोग किए जाने वाले तापमान को प्रभावित करता है, कुल बात कण (TPM) एयरोसोल की एकाग्रता भिंन हो जाएगा, और कणों के विभिंन स्तरों में परिणाम है, साथ ही aldehydes की सांद्रता, जो विशिष्ट vaping शर्तों के तहत उत्पादित किया जा दिखाया गया है19,21 . इन एयरोसोलों को ई-cig उपयोगकर्ताओं द्वारा साँस ली जाती है, जो उनके ई-cig यंत्र की वोल्टेज को नियंत्रित करते हैं. वोल्टेज का चयन निकोटीन वितरण दर, एयरोसोल उत्पादन के व्यक्तिगत वरीयताओं पर आधारित है, और12सनसनी जलन । इस प्रकार, इन एयरोसोल्स की विशेषताओं को बेहतर ढंग से समझने के लिए आवश्यक है ताकि ई-cig और ई-तरल निर्माण और उपभोग नीतियों को नियंत्रित करने वाले पर्याप्त विनियमों के लिए वैज्ञानिक साक्ष्य उपलब्ध कराए जा सकें.

वैज्ञानिक अनुसंधान के संदर्भ में, वहाँ कई मुद्दों है कि 1 से संबंधित संबोधित किया जाना चाहिए रहे हैं) विभिन्न ई-cig डिवाइस विन्यास और आपरेशन विकल्प जिसमें से ई-cig उपयोगकर्ताओं को चुन सकते हैं; 2) मानकीकृत प्रतिनिधि मानव vaping स्थलाकृति प्रोफाइल की कमी प्रयोगात्मक सेटिंग्स22में इस्तेमाल किया जा करने के लिए । यह तत्काल ई-cig अनुसंधान प्रोटोकॉल अनुरूप करने की आवश्यकता पर प्रकाश डाला गया, ई के साथ शुरू-cig एयरोसोल पीढ़ी और लक्षण वर्णन तकनीक22। वर्तमान अध्ययन के एक विस्तृत कदम दर कदम ई cig एयरोसोल जनरेशन तकनीक का वर्णन, विशिष्ट प्रयोगात्मक यथार्थवादी और वास्तविक जीवन जोखिम परिदृश्यों के प्रतिनिधि माना जाता मापदंडों के साथ, इस चुनौती पर केंद्रित है । यह अध्ययन भी ई-cig एयरोसोल TPM एकाग्रता पर वोल्टेज के प्रभाव का मूल्यांकन करना है, के रूप में एक तीसरी पीढ़ी vaping एक वाणिज्यिक कंप्यूटर नियंत्रित जोखिम प्रणाली चूहों पूरे शरीर साँस लेना के लिए विन्यस्त में एकीकृत का उपयोग कर उत्पन्न अध्ययन. इस प्रयोगात्मक प्रोटोकॉल का विवरण, पीढ़ी और ई-cig एयरोसोल्स के लक्षण वर्णन सहित, प्रतिनिधि मानकीकृत ई की स्थापना में योगदान कर सकते है cig puffing शासन के बाद विषाक्तता के लिए एक प्रयोगशाला की स्थापना में अध्ययन.

Protocol

चूहों और घर की देखभाल और प्रयोगशाला पशुओं के उपयोग के लिए NIH गाइड के साथ समझौते में संभाला गया । सभी प्रक्रियाओं और चूहों को शामिल प्रोटोकॉल लुइसियाना राज्य विश्वविद्यालय संस्थागत पशु देखभाल और उपयोग समिति द्वारा अनुमोदित किया गया । विवरण नीचे दिए गए उपकरणों के लिए विशिष्ट है, के रूप में सामग्री की तालिका में निर्दिष्ट/ सभी हवा की आपूर्ति HEPA-फ़िल्टर्ड था ।

1. तैयारी

  1. अध्ययन और उपकरण
    1. अध्ययन के लिए आवश्यक स्वीकृतियां (उदा., IACUC) और प्रशिक्षण प्राप्त करें ।
    2. सेट अप एक पर्याप्त रूप से हवादार क्षेत्र में उपकरण और उसके आपरेशन के साथ परिचित हो जाते हैं ।
  2. Gravimetric मापन
    1. एक साफ नया 25 मिमी फिल्टर तौलना । वजन रिकॉर्ड । एक कैसेट में फिल्टर प्लेस ।
    2. जगह कैसेट, फिल्टर के साथ, लाइन में एक व्यक्तिगत नमूना पंप और एक flowmeter के लिए पर्याप्त के प्रवाह के लिए परीक्षण के साथ 1 L/मिनट (LPM) ।
  3. इलेक्ट्रॉनिक सिगरेट डिवाइस
    1. टैंक बेस (चित्रा 1) में पिचकारी पेंच ।
      नोट: ०.१५, ०.५ या १.५ Ω पर resistances के साथ कुंडल युक्त पिचकारी उपलब्ध हैं ।
    2. महत्वपूर्ण कदम: कुछ बूंदें (2 से 3) ई-cig तरल की पिचकारी में जोड़ें यह सुनिश्चित करने के लिए कि कपास संतृप्त है और एक सूखी जला (चित्रा 2) नहीं बना होगा ।
    3. टैंक में टैंक आस्तीन डालें । फिर टैंक के बेस को पिचकारी के साथ टैंक लीव (चित्रा 1) में पेंच ।
    4. ई-cig यूनिट पर इकट्ठे टैंक पेंच । सुनिश्चित करें कि टैंक खोलने ऊपर की ओर का सामना करना पड़ रहा है और जगह में टैंक के शीर्ष पर कवर डाल (चित्रा 1) ।
    5. ई-cig यूनिट को अपनी आधार-प्लेट पर solenoid वॉल्व की डूबनेवाला बांह में घुमाकर रख दें । जब जगह में, इसे वापस घुमाएं जगह में इतना है कि यह ई-cig इकाई पर ट्रिगर बटन के साथ संरेखित कर सकते हैं ।
    6. एक दो तरह के वाल्व लगाव और टयूबिंग (चित्रा 3) का एक टुकड़ा के माध्यम से संघनित्र के निचले भाग के लिए ई-cig इकाई के अंत से कनेक्ट करें ।
    7. सुनिश्चित करें कि संघनित्र के ऊपरी छोर सही टयूबिंग के माध्यम से एयरोसोल उत्पादन प्रणाली और एयरोसोल एक्सपोजर चैंबर के लिए ठीक से जुड़ा हुआ है ।
    8. महत्वपूर्ण कदम: सत्यापित करें कि एयरोसोल एकाग्रता माप साधन एयरोसोल एक्सपोजर चैंबर के निकास पर जगह में है ।
    9. महत्वपूर्ण कदम: टैंक कवर निकालें और ई-cig तरल की 10 मिलीलीटर के साथ टैंक भरें । टैंक कवर बदलें ।
      नोट: यह खंड एक 2-h जोखिम अवधि के लिए पर्याप्त है ।

2. एक्सपोजर

  1. सॉफ़्टवेयर कनेक्शन
    1. प्रयोग के दिन, कंप्यूटर को चालू करें । भी स्वयं शक्ति बटन दबाने से एयरोसोल एकाग्रता माप साधन पर बारी करने के लिए याद रखें.
    2. ऑपरेटिंग सॉफ़्टवेयर लॉंच । प्रयोग सत्रपर क्लिक करें । उपयुक्त अध्ययन का चयन करें । ई-cig प्रयोग के लिए टेम्प्लेट चुनें.
    3. नया प्रयोग विंडो में, प्रयोगात्मक सत्र के लिए कोई नाम दर्ज करें । में Experiment गुण विंडो में, ऑपरेटर प्रारंभ में ऑपरेटर बॉक्स में टाइप करें । ठीकक्लिक करें ।
  2. चैनल अंशांकन
    1. पर्याप्त एयरोसोल उत्पादन प्रणाली जांचना करने के लिए अंशांकन विज़ार्ड में दिए गए चरणों का पालन करें ।
      1. चरण 1: एक एयरोसोल एकाग्रता माप साधन (MicroDust प्रो) बॉक्स में एक जांच चिह्न है कि पुष्टि करने के बाद चैनल अंशांकन खिड़की पर अगला क्लिक करें ।
      2. चरण 2: लागू मान विंडो में, अगलाक्लिक करें । चरण 3:0 g/m3के रूप में लक्ष्य मान इनपुट दर्ज करें । चरण 4: T-आकार अंशांकन सम्मिलित करें स्लॉट में अंशांकन प्रक्रिया को पूरा करने के लिए रखें और निम्न विंडो को प्राप्त करने के लिए अगला दबाएँ ।
      3. एयरोसोल एकाग्रता माप साधन पर पढ़ें मूल्य दर्ज करें । यह मान दर्ज करने के बाद अगला दबाएं । समीक्षा अंशांकन परिणाम विंडो और अगलाक्लिक करें ।
    2. अंतिम चरण: अंशांकन पूर्ण विंडो में, समाप्तकरेंक्लिक करें । सिस्टम प्रवाह परीक्षण के लिए, परीक्षण विंडो में, परीक्षण 1 और 2 पंप्स (उपयोगकर्ता मैनुअल को देखें) ।
    3. पुष्टि करें – "क्या आप निरंतर डेटा रिकॉर्ड करना प्रारंभ करना चाहेंगे?", हाँपर क्लिक करे. पुष्टि करें – "क्या आप डिफ़ॉल्ट प्रोफ़ाइल को प्रारंभ करना चाहेंगे?", हाँक्लिककरते हैं ।
  3. इलेक्ट्रॉनिक सिगरेट एयरोसोल एक्सपोजर
    1. अगर vivo साँस लेना अध्ययन में एक कर रही है, इस समय पूरे शरीर जोखिम चैंबर (ओं) में चूहों जगह है ।
    2. तुरंत प्रोफाइल विंडो पर जाएं और इच्छित प्रोफ़ाइल पर राइट-क्लिक करें, नीचे स्क्रॉल करने के लिए जोखिम चैंबर (ओं) के अंदर ताजी हवा का एक पूर्वाग्रह प्रवाह आरंभ कार्य शुरू करते हैं ।
    3. जब ई-cig एयरोसोल जनरेशन और एक्सपोजर प्रयोग शुरू करने के लिए तैयार है, प्रोफाइल खिड़की में वांछित प्रोफ़ाइल पर राइट क्लिक करें, नीचे स्क्रॉल करने के लिए कार्य शुरू करने के लिए और क्लिक करें (चित्रा 4) का चयन करने के लिए छोड़ दिया है ।
    4. महत्वपूर्ण कदम: एयरोसोल एकाग्रता माप साधन द्वारा मापा एकाग्रता रिकॉर्ड. एकाग्रता होना चाहिए > 0 मिलीग्राम/
      नोट: डिवाइस ऑपरेटिंग सिद्धांत ऑप्टिकल डिटेक्शन पर आधारित है और चैंबर में जोखिम के स्तर के वास्तविक समय में एक गुणात्मक मूल्यांकन प्रदान करने के लिए इस प्रणाली में प्रयोग किया जाता है ।
    5. सुनिश्चित करें कि ई तरल जोखिम की पूरी अवधि के दौरान टैंक में उपलब्ध है ।
    6. वांछित जोखिम अवधि तक पहुंचने के बाद प्रयोग को रोकने के लिए, प्रोफ़ाइल पर दायां क्लिक करें, प्रोफ़ाइल बंद करने के लिए नीचे स्क्रॉल करें, और चयन करने के लिए बायां क्लिक । सुनिश्चित करें कि पूर्वाग्रह प्रवाह तुरंत एक्सपोजर प्रोफ़ाइल के पूरा होने के बाद शुरू की है ।
    7. विषयों (जानवरों) एक्सपोजर चैंबर से निकालें और उन्हें उनके आवास पिंजरे और कमरे में लौटने ।

3. पोस्ट-एक्सपोजर एनालिसिस

  1. प्रयोगात्मक सत्र के अंत में, ऑपरेटिंग सॉफ्टवेयर को बंद करने और एयरोसोल एकाग्रता माप डिवाइस बंद कर देते हैं ।
  2. पंप से फिल्टर के साथ कैसेट अलग और समय जब यह हटा दिया गया था रिकॉर्ड । फिल्टर को एक desiccator में रखें और फिल्टर को कम से ४८ ज (अधिमानतः ९६ ज) के लिए सूखने दें । फिर, संचित ई-cig एयरोसोल कणों के साथ फिल्टर वजन और रिकॉर्ड वजन ।
  3. कुल कण की गणना (TPM) प्रति मास के मामले में एकाग्रता23कश ।
    1. फ़िल्टर पर जमा जन रिकॉर्ड । कुल मात्रा नमूना अवधि और पंप प्रवाह का उपयोग कर जोखिम अवधि के दौरान नमूने की गणना.
    2. हवा की मात्रा से फिल्टर पर एकत्र जन विभाजित करें ।
      नोट: TPM एकाग्रता मात्रा इकाइयों के अनुसार वजन में व्यक्त की है । उपयोग ई-cig प्रोफ़ाइल द्वारा उत्पंन puffs की कुल संख्या से TPM एकाग्रता विभाजित ।

4. सफाई और रखरखाव

  1. ई-cig टैंक से ई-तरल बाहर डालो और संलग्न सिरिंज का उपयोग कर संघनित्र खाली । यह सुनिश्चित करें कि प्रयोग के दौरान पिचकारी का तार न जले । प्रत्येक प्रयोग के बाद पिचकारी का तार बदलो ।
  2. प्रत्येक प्रयोग के बाद पंप साफ । पंप प्रमुखों अलग और connectors और वाल्व को हटा दें । किसी भी अतिरिक्त ई-तरल या संचित नमी या तो एक कपास झाड़ू या ऊतक का उपयोग कर पोंछें ।
  3. पूरे शरीर जोखिम कक्षों को साफ । निर्माता के निर्देशों का पालन करें और सभी सतहों से किसी भी गाढ़ा ई-तरल निकालें ।
    नोट: यह शराब के उपयोग से बचने के रूप में यह अपरिवर्तनीय नुकसान का कारण हो सकता है की सिफारिश की है ।

Representative Results

तालिका 1 ई-cig एयरोसोल पीढ़ी के बाद एक 5 एल पूरे शरीर चैंबर के अंदर जोखिम वातावरण की विशेषताओं से पता चलता है । इन आंकड़ों केवल वाहक सॉल्वैंट्स ई-तरल बेस, यानी, 50/50 के साथ एक 2-एच जोखिम सत्र के परिणाम है स्वाद या निकोटीन के अभाव में स्नातकोत्तर और वी. पी । एयरोसोल एक तीसरी पीढ़ी बैटरी द्वारा उत्पादित किया गया था एक ०.५ Ω प्रतिरोध के साथ ई-cig डिवाइस संचालित । कुल सात ई-cig वोल्टेज की एक स्थलाकृति प्रोफ़ाइल के साथ परीक्षण किया गया ७०-एमएल कश मात्रा, 3-एस कश अवधि, और 1-ंयूनतम अंतराल । के रूप में की उंमीद है, बढ़ती ई-cig वोल्टेज का उपयोग किया जोखिम चैंबर में एयरोसोल के उच्च TPM सांद्रता की ओर जाता है, के रूप में gravimetrically गणना द्रव्यमान के साथ रिपोर्ट (मिलीग्राम) प्रति कश । हालांकि, TPM एकाग्रता में परिवर्तन वोल्टेज रेंज पर कुछ sigmoidal पैटर्न का पालन करें अध्ययन किया । वोल्टेज और TPM एकाग्रता के बीच संबंध शुरू में १.८ से ३.२ वी के लिए रैखिक है, और ३.२ ४.८ वी के बीच एक बाद के पठार के साथ एक घातीय छलांग प्रदर्शित करता है ।

चित्रा 5 पूरे शरीर जोखिम चैंबर के अंदर ई-cig एयरोसोल्स के एक भौतिक लक्षण वर्णन के परिणाम से पता चलता है । कण संख्या एकाग्रता और आकार वितरण विभिंन प्रयोगात्मक एक स्कैनिंग गतिशीलता कण sizer का उपयोग कर शर्तों के तहत मापा गया । बड़े पैमाने पर और संख्या सांद्रता की एक विस्तृत श्रृंखला है, साथ ही कण आकार वितरण, ज्यादातर ठीक और ultrafine कणों से बना है, विभिंन पूर्वनिर्धारित या उपयोगकर्ता परिभाषित स्वचालित puffing प्रोफाइल है कि समायोजित किया जा सकता है या के माध्यम से संशोधित का उपयोग करके प्राप्त किया जा सकता सॉफ्टवेयर (चित्रा 6), साथ ही ई-cig डिवाइस डिजाइन विकल्प (यानी, पिचकारी का तार प्रतिरोध या बैटरी वोल्टेज). इन परिणामों के जोखिम अनुकरण करने के लिए इस्तेमाल प्रणाली की बहुमुखी प्रतिभा पर प्रकाश डाला, एक प्रयोगात्मक सेटिंग में, संभव मानव ई की एक विस्तृत श्रृंखला-cig स्थलाकृति प्रोफाइल ।

उदाहरण के तौर पर, ई-cig उपभोक्ताओं की व्यक्तिगत प्राथमिकताओं के बारे में वर्तमान जानकारी के आधार पर प्रयोगात्मक e-cig एक्सपोज़र वातावरण बनाया गया था और बाद में (तालिका 2) की विशेषता थी । यहां ई-cig डिवाइस ०.५ Ω की कुंडल पिचकारी से लैस था और ३.२ वी पर संचालित था । स्थलाकृति प्रोफ़ाइल एक ५५-एमएल पफ मात्रा के शामिल थे, 3-एस कश अवधि और 30-s अंतराल जबकि ई तरल परीक्षण वाहक सॉल्वैंट्स (यानी, एक 50/50 अनुपात में स्नातकोत्तर और वी. पी.) शामिल हैं, अकेले और ३६ मिलीग्राम/एमएल निकोटीन और दालचीनी स्वाद के साथ संयोजन में (तालिका 2) । एक 2-एच जोखिम अवधि के दौरान, इस जोखिम प्रोफ़ाइल puffs की एक बड़ी संख्या ड्रॉ और एक उच्च कुल मात्रा के लिए अनुमति देता है पहले से कार्यरत ७० मिलीलीटर की तुलना में नमूना है, ंयूनतम प्रोफ़ाइल प्रति 1 कश (१३,२०० एमएल बनाम ८,४०० मिलीलीटर, क्रमशः) । नतीजतन, एक छोटे औसत कश प्रति जन कण एक ही वोल्टेज और इसी तरह की शक्ति के लिए इस स्थलाकृति प्रोफ़ाइल के अंतर्गत प्राप्त की है (1 टेबल, 2) । परिणाम से संकेत मिलता है कि ई में निकोटीन और दालचीनी स्वाद की उपस्थिति तरल कश प्रति जन कण पर एक नकारात्मक प्रभाव हो सकता है लगता है । हालांकि, दो प्रयोगात्मक शर्तों के बीच अंतर सांख्यिकीय महत्व के स्तर तक नहीं पहुंच पाया ।

ई cig एयरोसोल के एक रासायनिक विश्लेषण के परिणाम बाद स्थलाकृति प्रोफ़ाइल के साथ उत्पंन (५५-एमएल पफ मात्रा, 3-एस कश अवधि और 30 एस अंतराल) तालिका 3 और चित्रा 7में दिखाया गया है । ई के ८२ puffs की कुल cig एयरोसोल एक ई के साथ ३.२ वी के तहत उत्पंन-तरल स्नातकोत्तर और वी. पी., ३६ मिलीग्राम/एमएल निकोटीन के 50/50 अनुपात से बना है, और दालचीनी स्वाद सिलिका आधारित फिल्टर है कि बाद में ई-cig के रासायनिक लक्षण वर्णन के लिए इस्तेमाल किया गया पर नमूना थे जीसी/MS तकनीकों द्वारा उत्सर्जन । यह नमूना संघनित्र के ठीक बाद एकत्र किया गया था । विश्लेषण से पता चला कि, निकोटीन और cinnamaldehyde कि उंमीद की गई के अलावा, ऐसे acrolein, catechol, और benzothiazole के रूप में अंय यौगिकों ई cig एयरोसोल में पहचान की गई । इन रसायनों श्वसन अड़चन जाना जाता है और एयरोसोल संरचना की जटिलता दिखाने के एक बार ई तरल गर्म और एयरोसोल है ।

ई के अलावा-cig एयरोसोल फिजिको-रासायनिक लक्षण वर्णन, ई-cig जनरेटर और एक्सपोजर प्रणाली कार्यरत पशु जोखिम के लिए भी उपयुक्त है । के रूप में चित्र 8में सचित्र, सीरम cotinine, निकोटीन की एक प्रमुख metabolite की एकाग्रता, की निगरानी या निकोटीन से ई-cig एयरोसोल के लिए जोखिम की पुष्टि करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता-चूहों में ई तरल पदार्थ युक्त. वर्तमान उदाहरण में, ई-cig एयरोसोल को उजागर चूहों उनके सीरम cotinine एकाग्रता में एक महत्वपूर्ण वृद्धि दिखायी ।

Figure 1
चित्र 1. ई-cig जनरेटर विनिर्मिती दृश्ये. छवि ई-cig जनरेटर (ई-cig इकाई, टैंक बेस, पिचकारी, टैंक, टैंक आस्तीन, टयूबिंग अनुकूलक) रचना विभिंन तत्वों से पता चलता है ।

Figure 2
चित्र 2. ई-cig जनरेटर पिचकारी । जहां की छवि ई डाल करने के लिए cig तरल पिचकारी में ।

Figure 3
चित्र 3. ई-cig मिळून विचार करा. छवि, संघनित्र सहित विस्तार के साथ ई-cig जनरेटर इकट्ठे दिखाता है ।

Figure 4
चित्र 4. ई-cig जनरेटर ऑपरेटिंग सॉफ्टवेयर । छवि सॉफ्टवेयर पर vaping प्रोफाइल के चयन से पता चलता है । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 5
चित्रा 5. ई के प्रतिनिधि शारीरिक लक्षण वर्णन-cig एयरोसोल्स एक तीसरी पीढ़ी के ई द्वारा उत्पादित-एक 5 एल चैंबर में cig जनरेटर से पता चलता है (ए) जोखिम की स्थिति है कि और उत्पंन किया जा सकता है पर ई-cig डिवाइस (6-40 डब्ल्यू) शक्ति का प्रभाव (ख) कि ई cig एयरोसोल्स ठीक है और ultrafine कणों से बना । कण संख्या एकाग्रता और आकार वितरण एक स्कैनिंग गतिशीलता कण sizer का उपयोग कर मापा । एक्सपोजर पैरामीटर: है पिचकारी प्रतिरोध ०.५ Ω और वोल्टेज १.८ से ४.८ वी के लिए अलग; या तो 3 एस कश अवधि, ७० मिलीलीटर कश मात्रा हर ६० एस या 3 एस कश अवधि, ५५ मिलीलीटर कश मात्रा हर 30 एस की एक स्थलाकृति प्रोफ़ाइल के तहत vaping; एक 50/50 अनुपात में एक ई-तरल स्नातकोत्तर और वी. पी से बना का उपयोग करना । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 6
चित्रा 6. स्वचालित puffing प्रोफाइल बनाया जा सकता है, समायोजित या सॉफ्टवेयर के माध्यम से संशोधित । छवियां प्रोफ़ाइल निर्माण विज़ार्ड के एक चरण से पता चलता है कि कुंजी vaping स्थलाकृति कारकों, पफ मात्रा, पफ अवधि, पफ अंतराल, और पफ प्रोफाइल सहित प्रवेश करने के लिए प्रयोग किया जाता है । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 7
चित्रा 7. ई-cig एयरोसोल के लिए GC/एमएस परिणाम के स्पेक्ट्रम । तालिका 3में वर्णित के रूप में, ई-cig एयरोसोल एक ०.५ Ω कुंडल की एक स्थलाकृति प्रोफ़ाइल के अंतर्गत ३.२ V vaping पर सेट के साथ ई-cig डिवाइस का उपयोग कर उत्पादन किया गया था ५५ मिलीलीटर कश मात्रा, 3 एस पफ अवधि और 30 एस के अंतराल के साथ एक ई-तरल से बना-50/50 स्नातकोत्तर और वी. के अनुपात , ३६ मिलीग्राम/एमएल निकोटीन और दालचीनी स्वाद । ई के ८२ कश का एक नमूना-cig एयरोसोल सही एक सिलिका आधारित फिल्टर पर संघनित्र के बाद एकत्र किया गया था, जो बाद में गैस क्रोमैटोग्राफी द्वारा रासायनिक विश्लेषण के लिए इस्तेमाल किया गया था-मास स्पेक्ट्रोमेट्री (GC/MS) तकनीक । (क) पूरे स्पेक्ट्रम; (ख) ज़ूम इन करें. इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक कीजिए ।

Figure 8
चित्र 8. पशु अध्ययन के लिए ई-cig जोखिम प्रणाली की योजनाबद्ध । पूरे शरीर ई cig एयरोसोल साँस लेना प्रणाली (ए)पशु जोखिम के लिए उपयुक्त है, cotinine के स्तर के साथ ई में cig उजागर पुरुष बालब/सी चूहों (ख) कि मुख्यधारा सिगरेट धूंरपान जोखिम के स्तर के बराबर हैं । एयर ग्रुप cotinine का स्तर 0.3-1.2 एनजी/ N = 6 प्रति समूह, *p < ०.०५ । चूहा cotinine एलिसा । एक्सपोजर पैरामीटर: है पिचकारी प्रतिरोध और बैटरी वोल्टेज १.५ Ω और ४.२ V, क्रमशः पर सेट; 3 एस कश अवधि के एक स्थलाकृति प्रोफ़ाइल के अंतर्गत vaping, और एक ५५ मिलीलीटर कश मात्रा हर 30 एस; एक ई का उपयोग कर तरल ३६ मिलीग्राम/एमएल निकोटीन, दालचीनी स्वाद और एक 50/50 स्नातकोत्तर/ चूहों के एक TPM एकाग्रता के लिए उजागर किया गया ०.१२ ± ०.०९ मिलीग्राम/कश के लिए ई-cig एयरोसोल के लिए 2 h/दिन के लिए 28 दिन, जबकि नियंत्रण फ़िल्टर-हवा के संपर्क में थे । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

ई-cig वोल्टेज (V) ई-cig पावर (डब्ल्यू) कश प्रति मास (mg) कक्ष चैंबर तापमान (ओसी)
सापेक्ष आर्द्रता (%)
१.८ ६.३ ± ०.३ ०.००५ ± ०.००४ ४६.० ± ३.३ २३.७ ± ०.६
२.३ ८.८ ± ०.१ ०.००९ ± ०.००५ २७.८ ± ९.१ २४.० ± ०.६
२.५५ १०.६ ± ०.२ ०.०२१ ± ०.००८ ५३.२ ± १.२ २३.२ ± ०.२
२.८ १२.४ ± ०.३ ०.०६१ ± ०.०७३ ५१.३ ± १.१ २४.२ ± ०.६
३.२ १५.८ ± ०.६ ०.०६५ ± ०.०१३ ५६.६ ± २.३ २३.१ ± ०.२
३.७ २३.३ ± ०.६ ०.७४१ ± ०.४१७ ५१.२ ± ५.५ २३.६ ± ०.५
४.८ ४०.४ ± १.३ ०.८२३ ± ०.१९८ २५.४ ± ७.७ २३.७ ± ०.५

तालिका 1. ई-cig डिवाइस मापदंडों का परीक्षण किया और एक ०.५ Ω कुंडल पिचकारी के साथ एक 5 एल जोखिम चैंबर में जोखिम की स्थिति । एक 2 एच जोखिम के लिए स्थलाकृति प्रोफ़ाइल: ७० मिलीलीटर पफ मात्रा, 3 एस कश अवधि और 1 मिनट अंतराल, केवल वाहक सॉल्वैंट्स ई-तरल बेस, यानी, 50/50 अनुपात स्नातकोत्तर और वी. पी. का उपयोग कर । सभी वोल्टेज तपसिल (n = 3) में परीक्षण किया गया । डेटा अर्थ ± मानक विचलन (एसडी) के रूप में व्यक्त कर रहे हैं ।

ई-cig वोल्टेज (V) ई-cig पावर (डब्ल्यू) ई-तरल निकोटीन (mg/ ई तरल स्वाद कश प्रति मास (mg) कक्ष चैंबर तापमान (ओसी)
सापेक्ष आर्द्रता (%)
३.२ १६.६ ± ०.२ 0 कोई ०.२७३ ± ०.१८४ ४७.४ ± ३.९ २३.६ ± ०.२
३.२ १५.९ ± १.३ ३६ दालचीनी ०.१०२ ± ०.०७८ ५९.६ ± ३.१ २२.७ ± ०.२

तालिका 2. ई-cig डिवाइस मापदंडों का परीक्षण किया और एक ०.५ Ω कुंडल पिचकारी के साथ एक 5 एल जोखिम चैंबर में जोखिम की स्थिति । एक 2 एच जोखिम के लिए स्थलाकृति प्रोफ़ाइल: ५५ मिलीलीटर कश मात्रा, 3 एस कश अवधि और 30 एस अंतराल, 1 का उपयोग कर) केवल वाहक सॉल्वैंट्स ई-तरल बेस, यानी, 50/50 अनुपात स्नातकोत्तर और वी. पी., और 2) ई तरल बेस + निकोटीन (३६ मिलीग्राम/ तपसिल (n = 3) में दो ई-तरल पदार्थो का परीक्षण किया गया । डेटा अर्थ ± एसडी के रूप में व्यक्त कर रहे हैं ।

ई-cig एयरोसोल में यौगिकों की सूची
2-दण्ड (acrolein)
7-Pentatriacontene
10-Octadecenal
Benzothiazole
Catechol
Cinnamaldehyde
Ethoxy एसिटिक अम्ल
निकोटीन
वानीलिन

तालिका 3. ई-cig एयरोसोल में पाए जाने वाले यौगिकों की गैर-संपूर्ण सूची. ई-cig एयरोसोल एक ०.५ Ω कुंडल की एक स्थलाकृति प्रोफ़ाइल के अंतर्गत ३.२ V vaping पर सेट के साथ ई-cig डिवाइस का उपयोग कर उत्पादन किया गया था ५५ मिलीलीटर कश मात्रा, 3 एस पफ अवधि और 30 एस के अंतराल के साथ एक ई-तरल से बना-50/50 स्नातकोत्तर और वी. के अनुपात , ३६ मिलीग्राम/एमएल निकोटीन और दालचीनी स्वाद । ई के ८२ कश का एक नमूना-cig एयरोसोल सही एक सिलिका आधारित फिल्टर पर संघनित्र के बाद एकत्र किया गया था, जो बाद में गैस क्रोमैटोग्राफी द्वारा रासायनिक विश्लेषण के लिए इस्तेमाल किया गया था-मास स्पेक्ट्रोमेट्री (GC/MS) तकनीक ।

Discussion

एक प्रमुख अनुत्तरित सवाल यह है कि क्या दीर्घकालिक जोखिम ई-cig फुफ्फुसीय विषाक्तता में एयरोसोल परिणाम है । इसके अलावा मानव स्वास्थ्य के संबंध में ई-cigs की सामान्य सुरक्षा अब भी विवाद का विषय बनी हुई है । अगस्त २०१६ में, अमेरिकी एफडीए ई-cigs सहित सभी तंबाकू उत्पादों पर अपने विनियामक प्राधिकरण का विस्तार किया । ई-cig अनुसंधान, तथापि, चुनौतीपूर्ण है और जटिल कारण ज्यादातर 1 के लिए) मानकीकृत आकलन के अभाव; 2) ई-cig उपकरणों की व्यापक विविधता (~ २,८०० ४६६ की पहचान की ब्रांडों से अलग मॉडल)24; 3) पर ७,७०० अद्वितीय ई तरल जायके24; 4) humectant अनुपात के विभिंन संभव संयोजनों । क्षेत्र की जटिलता को देखते हुए, यह आवश्यक है, ताकि चुनौती का सामना करने और ध्वनि वैज्ञानिक सबूत उत्पंन करने के लिए, कि प्रयोगात्मक शर्तों और reproducible प्रक्रियाओं के लिए सावधान विचार कार्यरत हैं । वर्तमान अध्ययन में, ध्यान एक ई-cig एयरोसोल पीढ़ी तकनीक है कि जांचकर्ताओं को अद्वितीय डेटा यथार्थवादी और व्यापक ई cig एयरोसोल जोखिम से संबंधित प्रभाव सातत्यों के सेट प्राप्त करने के लिए सक्षम कर सकते है के विवरण पर रखा गया था । ये समय पर प्रासंगिकता के ई-cig-संबंधित सुरक्षा या ई पर विनियमों की स्थापना के लिए विषाक्तता प्रश्न-cig डिजाइन सुविधाओं है कि संभावित सार्वजनिक स्वास्थ्य नीतियों पर सीधा प्रभाव हो सकता है के लिए पता कर सकते हैं ।

वर्तमान लेख में, सार्थक जोखिम वातावरण एक कंप्यूटर का उपयोग कर उत्पंन कर रहे थे-cig उपकरणों के रूप में के रूप में अच्छी तरह से पूर्वनिर्धारित या उपयोगकर्ता परिभाषित स्वचालित puffing प्रोफाइल और सेट ऑपरेटिंग के लिए अनुमति के नवीनतम पीढ़ी को एकीकृत कर प्रणाली नियंत्रित स्थितियों (जैसे, निरंतर शक्ति का स्रोत, प्रतिरोध के मानक मूल्यों, वोल्टेज, या तापमान). इन स्वचालित puffing प्रोफाइल मानक शर्तों में शामिल हैं: ५५ मिलीलीटर कश मात्रा, 3 एस कश अवधि, 30 एस कश अंतराल, और वर्ग पफ प्रोफाइल, ई के लिए नियमित विश्लेषणात्मक मशीन से सिगरेट एयरोसोल पीढ़ी और संग्रह-परिभाषाओं और मानक शर्तें "द्वारा प्रदान की Coresta अनुशंसित विधि (CRM) N ° 8125 (तालिका 2) । चूंकि प्रणाली का इस्तेमाल किया विभिंन स्वचालित puffing प्रोफाइल उत्पंन कर सकते हैं, यह भी आईएसओ २०७६८ (वाष्प उत्पादों-नियमित विश्लेषणात्मक vaping मशीन-परिभाषाएं और मानक शर्तों)26 puffing शासन आवश्यकताओं के साथ अनुपालन । के रूप में उंमीद की, ई-cig puffing शासन मानक शर्तों आईएसओ ३३०८27है, जो सिगरेट के लिए मानक शर्तों को परिभाषित करता है से लोगों के साथ इसके विपरीत-धूंरपान मशीनों (३५ मिलीलीटर कश मात्रा, 2 एस कश अवधि, ६० एस कश अंतराल, और बेल पफ प्रोफ़ाइल) । सिगरेट धूंरपान पैटर्न और उपयोगकर्ताओं के बीच ई-cig vaping पैटर्न के बीच इन मतभेदों को अच्छी तरह से28स्थापित कर रहे हैं । वर्तमान अध्ययन में, उदाहरण और डेटा प्रदान की है कि इस प्रणाली से उत्पंन एयरोसोल्स और एक तीसरी पीढ़ी के समायोज्य वोल्टेज के साथ ई-cig डिवाइस उच्च TPM सांद्रता उत्पादन, ०.२७ तक पहुंचने और ५५ और ७० एमएल पफ प्रति ०.८२ मिलीग्राम, क्रमशः । ई इन सांद्रता पर cig एयरोसोल्स सही एक्सपोजर चैंबर के बाद एकत्र किए गए (तालिका 1-2, चित्रा 5) । परिणाम भी पता चलता है कि वहां से अधिक एक १६०-वोल्टेज के साथ उत्पादित कश प्रति कण में अंतर है १.८ से ४.८ V (तालिका 1) अलग । इस वोल्टेज रेंज अमेरिकी बाजार पर ई-cig उपकरणों के ऑपरेटिंग सेटिंग्स की विशेषता है, जो २.९ से ५.२ V29से लेकर वोल्टेज के आवेदन के लिए अनुमति देते हैं । परिणाम भी पहले से प्रकाशित डेटा18,21 जहां ई के आउटलेट में एकत्र TPM के उच्च स्तर-cig जनरेटर इसी तरह की स्थलाकृति प्रोफाइल के लिए सूचना दी गई के साथ संगत कर रहे है (१.४ करने के लिए ५.८ मिलीग्राम/पफ) । प्रोटोकॉल के भीतर महत्वपूर्ण कदम ई की कुछ बूंदें जोड़ने से पहले प्रत्येक जोखिम सत्र के लिए एक को सुनिश्चित करने के लिए तरल पिचकारी को शामिल करने के लिए एक) है कि कोई सूखी जला उत्पादन किया जाता है; ख) ई-तरल जोखिम की पूरी अवधि के दौरान टैंक में उपलब्ध है; और सत्यापित करें कि ई-cig एयरोसोल वास्तविक समय एकाग्रता माप डिवाइस पर नियमित रीडिंग लेने के द्वारा अपेक्षित के रूप में उत्पन्न होता है. यह अच्छी तरह से स्थापित है कि ई cig उपयोगकर्ताओं सूखी कश, जो सूखी जला स्थितियों में होने से बचने की कोशिश । यह vaping हालत aldehydes के उच्च स्तरों के गठन से संबंधित है, जिसमें formaldehyde, एक जनाना यलो और श्वसनी विषैले13,30शामिल हैं । इसलिए, यह सुनिश्चित करना कि इस शर्त जोखिम के दौरान बचा है महत्वपूर्ण है । अंत में, निकोटीन एक्सपोजर के संदर्भ में, चूहों से ई-cig एयरोसोल के संपर्क में ३६ मिलीग्राम/एमएल निकोटीन-युक्त ई-28 दिनों के लिए प्रति दिन 2 घंटे के लिए तरल (०.१२ mg/) के सीरम cotinine सांद्रता प्रस्तुत ९१ एनजी/एमएल (8 चित्रा); एक सिगरेट धूंरपान करने वालों के समान स्तर (> १०० एनजी/31,३२,३३, जो भी नियमित रूप से ई-cig उपयोगकर्ताओं की तुलना में कम है (औसत लार cotinine के २५२ एनजी/एमएल)३४। यह एक vaping स्थलाकृति अध्ययन में बताया गया है कि २३५ ई द्वारा लिया प्रति दिन कश की अधिकतम संख्या-cig उपयोगकर्ताओं३५,३६था । यह बहुत हमारे प्रदर्शन प्रोफ़ाइल के समान है 1 पफ हर 30-2 के लिए सेकंड-प्रति दिन एच (२४० puffs के कुल) । इस प्रकार, इस vaping स्थलाकृति प्रोफ़ाइल मॉडल ई cig उपयोगकर्ताओं को दैनिक पफ खपत और व्यवहार ।

पिछले एक दशक से अधिक, ई-cig उपकरणों पहली पीढ़ी से विकसित, सिगरेट की तरह, एकल उपयोग, कम संचालित उपकरणों, दूसरी पीढ़ी हटाने योग्य और पुनः भरना टैंक शैली उपकरणों के लिए, और अब तीसरी पीढ़ी के टैंक शैली के लिए अनुकूलन के साथ उपकरणों 1 के लिए24 सुविधाएं) है पिचकारी का तार प्रतिरोध: ई-तरल हीटिंग के लिए जिंमेदार तत्व, और 2) शक्ति नियंत्रक, जो एक) विभिंन वोल्टेज पर काम कर सकते हैं, ख) हीटिंग तत्व और सी के तापमान को प्रभावित करता है) निर्धारित करता है या नहीं समाधान के उबलते तापमान24,३७तक पहुंच गया है । ई-cig उपयोग के दौरान, ई-तरल आमतौर पर २०० डिग्री सेल्सियस या अधिक से अधिक३८में गर्म है, और यह एयरोसोल के रूप में है कि अपने घटक जैविक मैट्रिक्स के साथ बातचीत । इसलिए, ई-cig एयरोसोल के लक्षण वर्णन आवश्यक है । ई-तरल पदार्थ सॉल्वैंट्स ऐसी है कि स्नातकोत्तर के मुख्य रूप से बना समाधान (७०%), जो कम चिपचिपा रहे है और एक कम तापमान३७पर लुप्त होती अस्थिरता में अलग, अपेक्षाकृत छोटे कणों कि उपयोगकर्ता ' गला मारा ' अनुभव बढ़ाने के साथ एयरोसोल का उत्पादन 20. दूसरी ओर, वी. पी. आधारित ई-तरल पदार्थ उच्च तापमान३७ पर aerosolize और अपेक्षाकृत बड़े कणों के साथ एयरोसोल्स का उत्पादन जो, एक उपयोगकर्ता के अनुभव से, स्वाद बढ़ जाती है और वाष्प की मात्रा5उत्पन्न, 17,३९. इस प्रकार, यह पहले से स्थापित किया गया है कि ई-तरल के पीजी/वी. पी. अनुपात ई-cig एयरोसोल19,20में मौजूद कणों के आकार के वितरण को प्रभावित करता है । के रूप में चित्रा 5में दिखाया गया है, एक ई एक 50/50 स्नातकोत्तर/वी. पी. अनुपात, ई के माध्य व्यास के साथ cig एयरोसोल्स से बना तरल का उपयोग कर ~ १०० एनएम प्राप्त किया गया । इन परिणामों Baassiri, एट अलद्वारा रिपोर्ट के रूप में उन लोगों के रूप में एक ही श्रेणी में हैं । 20. यह पता चलता है कि ई-तरल आधार के अलावा, ई-cig ऑपरेटिंग सेटिंग्स (प्रतिरोध, वोल्टेज, और शक्ति) और puffing प्रोफ़ाइल सहित जोखिम मापदंडों, उत्पादित एयरोसोल्स की शारीरिक विशेषताओं को प्रभावित कर सकते हैं । इसके अलावा, निकोटीन एकाग्रता और स्वादिष्ट बनाने के रसायन ई-तरल आधार भी संभावित ई cig एयरोसोल भौतिक संपत्तियों को प्रभावित कर सकते है जोड़ा । यह पहले दिखाया गया था कि एक ई तरल कि कम चिपचिपा है एक महीन कणों से बना एयरोसोल का उत्पादन, एक कम घने भाप में जिसके परिणामस्वरूप, एक कम TPM एकाग्रता17उपज । दोनों ई तरल पदार्थ का परीक्षण के लिए एक ही स्नातकोत्तर/ई-तरल युक्त ३६ मिलीग्राम/निकोटीन और दालचीनी स्वादिष्ट बनाने का मसाला, जिसका अर्थ है कि यह अधिक से अधिक पतला है ई-तरल बेस केवल (pg/वीजी + निकोटीन + दालचीनी स्वाद बनाम स्नातकोत्तर/ ई से चिपचिपा-तरल केवल स्नातकोत्तर और वी. के. दो ई-तरल पदार्थ के बीच चिपचिपाहट में स्पष्ट अंतर बराबर ई-cig vaping सेटिंग्स (तालिका 2) के तहत प्राप्त कश प्रति मास में असमानता की व्याख्या कर सकते हैं । तथापि, कम TPM कम हानिकारक एयरोसोल के साथ सहसंबंधी नहीं हो सकता है, के बाद से कण आकार वितरण और एयरोसोल के रासायनिक लक्षण वर्णन भी माना जाना चाहिए । दरअसल, वी. के थर्मल क्षरण और ई तरल घटकों के रासायनिक बातचीत formaldehyde और एसीटैल्डिहाइड सहित हानिकारक aldehydes के उत्सर्जन का उत्पादन, मानव स्वास्थ्य के लिए शक्तिशाली खतरों के लिए जाना जाता15,17 ,४०. जैसा कि तालिका 3में वर्णित है, यहां उत्पादित ई-cig एयरोसोल के रासायनिक विश्लेषण से पता चला कि यह भी acrolein, monochlorophenol, catechol और benzothiazole निहित । सभी श्वसन अड़चन जाना जाता है, जबकि catechol इसके अतिरिक्त के रूप में संभवतः के रूप में वर्गीकृत है मनुष्यों को यलो (समूह बी) कैंसर पर अनुसंधान पर अंतर्राष्ट्रीय एजेंसी के अनुसार (आईएआरसी)४१,४२,४३ . यह स्वाद ई-तरल में शामिल एजेंट के रसायन विज्ञान से संबंधित प्रभावों के लिए कहते हैं । उदाहरण के लिए, cinnamaldehyde और diacetyl, दो स्वाद और निकालने के निर्माताओं संघ उच्च प्राथमिकता श्वसन जोखिम के लिए स्वादिष्ट बनाने रसायन, जब श्रमिकों द्वारा सांस, फेफड़ों समारोह ख़राब और अपरिवर्तनीय फेफड़ों के नुकसान के कारण दिखाया गया है ( bronchiolitis obliterans, अर्थात् ' पॉपकॉर्न लंग ')४४. Cinnamaldehyde में अत्यधिक साइटोटोक्सिक होने के लिए दिखाया गया है इन विट्रो४५,४६,४७ और ई-तरल पदार्थ४८में बहुत लोकप्रिय है । वर्तमान अध्ययन में, cinnamaldehyde की उपस्थिति ई-cig एयरोसोल में दालचीनी स्वाद ई-तरल (तालिका 3 और चित्रा 7) से पहचाना गया था । कुल मिलाकर, यह दोनों, शारीरिक और रासायनिक विशेषताओं के लिए ई-cig एयरोसोल्स का विश्लेषण करने की आवश्यकता को दर्शाता है ।

जैसा कि ऊपर उल्लेख किया है, जोखिम तकनीक यहां वर्णित अत्यंत बहुमुखी हो सकता है । यह puffing शासन के संशोधनों के लिए अनुमति दे सकते है (सॉफ्टवेयर केद्वारा ), ई-cig उपकरण या एक्सपोजर चैंबर के प्रकार (केवल नाक और पूरे शरीर) के ऑपरेटिंग सुविधाओं के (हार्डवेयर केमाध्यम से) । यह प्रत्येक अनुसंधान परियोजना की आवश्यकता के लिए प्रयोगात्मक शर्तों को अनुकूलित या समायोजित करने के लिए सभी लचीलेपन के साथ जांचकर्ता प्रदान करता है । इस तकनीक का समस्या निवारण यह सुनिश्चित करना भी शामिल है कि ई-cig संघनित्र, ट्यूबों, पंपों और कक्षों के बीच कनेक्शन पर्याप्त रूप से सुरक्षित हैं, और यह कि सभी मंडलों को ठीक तरह से सील किया गया है (अधिक विस्तृत जानकारी के लिए उपयोगकर्ता मैनुअल का संदर्भ लें) । के रूप में उल्लेख किया है और इस अध्ययन में परीक्षण किया, कारकों की एक किस्म ई cig एयरोसोल उत्पादन और22रचना प्रभाव कर सकते हैं । इन कारकों के अनुपात और ई तरल निर्माण, जो एयरोसोल के रासायनिक घटक प्रभाव, साथ ही साथ चयनित ई-cig डिवाइस विशेषताओं और आपरेशन सेटिंग्स, जो हीटिंग की स्थिति को प्रभावित के घटकों के साथ जुड़े रहे है ई तरल aerosolize के लिए इस्तेमाल किया, और इस तरह की संरचना के रूप में अच्छी तरह से एयरोसोल के भौतिक घटक के रूप में । ई-तरल पदार्थ GRAS खाद्य additives से बना रहे हैं, तथापि, उनकी सुरक्षा के बाद हीटिंग और aerosolization स्थापित नहीं किया गया है । सबसे महत्वपूर्ण बात, ई cig उपयोगकर्ताओं को इन एयरोसोल्स श्वास और puffing प्रोफ़ाइल नियंत्रण के रूप में अच्छी तरह से दोनों ई के विकल्प-तरल और ऑपरेटिंग सेटिंग्स (प्रतिरोध और वोल्टेज) उनके ई cig उपकरणों की । ये महत्वपूर्ण कारक है जो काफी ई-cig एयरोसोल उत्सर्जन को प्रभावित कर सकते है और इसलिए ध्यान से नियंत्रित किया जाना चाहिए और प्रयोगात्मक अनुसंधान में सूचना दी ।

सबसे प्रयोगात्मक तरीकों के रूप में, वर्तमान ई-cig जोखिम तकनीक फायदे और सीमाएं हैं । बहुमुखी और अच्छी तरह से विषाक्तता अध्ययन के लिए अनुकूल है, यह भी ज्ञात है कि चूहों नाक साँस लेने और कि पूरे शरीर जोखिम भी साँस लेना जोखिम मार्ग के अलावा अधययन और मौखिक अवशोषण के लिए अनुमति दे सकता है. लाभ और पूरे शरीर और नाक केवल सांस लेना जोखिम का उपयोग कर के नुकसान बड़े पैमाने पर वर्णित किया गया है कहीं४९,५०। जबकि नाक केवल जोखिम और अधिक निकटता प्रेरणा/समाप्ति पैटर्न है कि परिवहन और श्वसन तंत्र में कणों के जमाव को नियंत्रित, जोखिम के इस विधा के पशुओं के लिए और अधिक तनावपूर्ण है और दीर्घकालिक साँस लेना के लिए पर्याप्त नहीं है पशुओं की बड़ी संख्या४९का उपयोग कर अध्ययन । इसके अलावा, अध्ययन जो पूरे शरीर और नाक की तुलना में केवल एक ही जोखिम की स्थिति (TiO2 नैनोकणों, सिगरेट का धुआं) के तहत एक ही विषाक्त को सांस लेना द्वारा उजागर कुतर में जोखिम उन लोगों के बीच कोई सांख्यिकीय अंतर पाया फेफड़े कण जमाव और फेफड़ों की प्रतिक्रियाएं५०,५१के लिए जोखिम के दो तरीके । के बाद से ई के लिए पुरानी जोखिम से प्रेरित प्रभाव-cig एयरोसोल बड़े पैमाने पर और दस्तावेज के तहत जांच कर रहे हैं, ई cig जोखिम इस पांडुलिपि में वर्णित प्रणाली इस ज्ञान अंतर को पाटने के लिए उपयोगी है । इसके अलावा, तीसरी पीढ़ी के मशीन-vaping इस अध्ययन में प्रयुक्त उपकरण एक क्षैतिज विंयास में उंमुख है । वहां एक संभावना है कि उपकरण के उंमुखीकरण एयरोसोल उत्पादन पर एक प्रभाव हो सकता है; हालांकि, हमारे ज्ञान का सबसे अच्छा करने के लिए, तीसरी पीढ़ी के ई-cig उपकरणों के लिए, अभिविंयास चर पहले परीक्षण नहीं किया गया है । क्षैतिज अभिविन्यास ई-cig की शुरुआत उपयोगकर्ताओं के लिए पसंदीदा स्थान है. यह बेहतर बाती को बढ़ावा देने में मदद करता है और ई तरल लीक के जोखिम को कम कर देता है । इस प्रकार, क्षैतिज अभिविंयास ई की आबादी के vaping व्यवहार के प्रतिनिधि है cig प्रयोक्ताओं और अंय अनुसंधान समूहों द्वारा इस्तेमाल किया गया है21। यह भी ध्यान दें कि ई-cig डिवाइस पर प्रदर्शित शक्ति से थोड़ा वास्तविक डिवाइस22,५२के लिए आपूर्ति की शक्ति से अलग हो सकता है, और इसलिए यह भी बिजली की आपूर्ति मूल्यों को मापने के लिए उचित हो सकता है कि महत्वपूर्ण है बाह्य या ऊर्जा की एक सतत आपूर्ति के लिए एक तार बिजली की आपूर्ति का उपयोग करें ।

वहां एक पर्याप्त अनुसंधान और विषाक्तता के लिए एक लंबी अवधि के जोखिम के साथ जुड़े-cig एयरोसोल्स के लिए ज्ञान अंतर है । यह प्रदर्शन प्रणाली जांचकर्ताओं को पशुओं की दीर्घकालिक साँस लेने के जोखिमों को एयरोसोल ई-cig तरल के प्रभाव का निर्धारण करने की अनुमति देकर इस क्षेत्र में एक कदम आगे का प्रतिनिधित्व करता है. अन्य मौजूदा ई-cig एक्सपोजर तरीकों में भी puffing शासन के प्रभाव की जांच करने के लिए क्षमता है और विषाक्तता अंतिमबिंदु पर ई-cig उपकरणों के संचालन सेटिंग्स19,20,22,५३ . इन जोखिम प्रणालियों नई वैकल्पिक तंबाकू उत्पादों पर भविष्य के नियमों के लिए वैज्ञानिक सबूत उपलब्ध कराने में मदद मिलेगी । अंत में, अच्छी तरह से आयोजित की और उपयुक्त विषाक्तता अध्ययन में मदद मिलेगी बेहतर नीति निर्धारकों, स्वास्थ्य सेवा प्रदाताओं और ९,०००,००० अमेरिकियों कि ई cig4उपयोगकर्ताओं को सूचित कर रहे हैं । सबसे महत्वपूर्ण बात, जोखिम प्रणालियों है कि वास्तविक जीवन vaping परिदृश्यों को पुन: पेश नहीं बचा जाना चाहिए । ई-तरल पदार्थ आमतौर पर गरम कर रहे हैं २०० ° c या अधिक से अधिक तापमान३८ एक ई-cig डिवाइस में, इसलिए, परिदृश्यों जहां ई-तरल बस nebulized है, या ३७ ° c करने के लिए गर्म और फिर8nebulized, ई-cig उपयोगकर्ताओं के प्रतिनिधि के रूप में नहीं माना जाना चाहिए खपत. वर्तमान में, ई-cig उपभोक्ताओं को संभावित हानिकारक ई-cig एयरोसोल घटक स्तर तीसरी पीढ़ी के ई-cig उपकरणों की डिजाइन सुविधाओं का उपयोग करके पहुंच सकते है कि पिचकारी की कुंडली में परिवर्तन के माध्यम से विशिष्ट हीटिंग शर्तों के समायोजन के लिए अनुमति प्रतिरोध और बैटरी वोल्टेज । इसलिए, और अधिक प्रयोगात्मक अध्ययन के लिए स्वास्थ्य ई cig एयरोसोल्स के लिए पुरानी साँस लेना जोखिम से संबंधित प्रभाव निर्धारित करने की जरूरत है । यह reproducible और मानकीकृत ई-cig एक्सपोजर सिस्टम25,26स्थापित करने से शुरू होता है । इस प्रकार, एक बहुमुखी ई cig जोखिम प्रणाली है कि जोखिम परिदृश्यों की एक व्यापक रेंज, स्वचालित प्रतिनिधि vaping स्थलाकृति प्रोफाइल सहित के लिए अनुमति देता है, प्रयोगात्मक अध्ययन के संचालन के लिए एक परिसंपत्ति है ।

Disclosures

जेएम और एआर SCIREQ वैज्ञानिक श्वसन उपकरण इंक, एक वाणिज्यिक इस लेख की सामग्री से संबंधित विषयों में शामिल इकाई द्वारा नियोजित कर रहे हैं । SCIREQ इंक एक एमका टेक्नोलॉजीज कंपनी है ।

Acknowledgments

इस परियोजना के लुइसियाना के गवर्नर जैव प्रौद्योगिकी पहल GBI-बॉर # 013 से एक अनुदान (एपी) द्वारा समर्थित, के रूप में के रूप में अच्छी तरह के रूप में लुइसियाना राज्य विश्वविद्यालय, पशु चिकित्सा संकाय शुरू कोष (एक) के स्कूल द्वारा किया गया ।

Materials

Name Company Catalog Number Comments
inExpose complete solution - for electronic cigarette aerosol delivery to a 5L whole-body chamber, including eVic-VTC Mini (e-cig device, Joyetech) SCIREQ Scientific Respiratory Equipment Inc.
flexiWare software  SCIREQ Scientific Respiratory Equipment Inc. FW8
Computer Dell Core 2 Duo
Tygon  Tygon R-3603 
MicroDust Pro Cassella 176000A
Personal sampling pump Sensidyne Gilian BDX II
Glass fiber filter Millipore AP4002500
Sampling cassette Made in house
Flow meter TSI Inc. 4100 series
Electronic cigarette liquid (e-juice) Local vape shop
Scanning mobility particle sizer TSI Inc. 3080
Microbalance  Sartorius  MC5 Micro Balance 

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References

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Noël, A., Verret, C. M., Hasan, F., Lomnicki, S., Morse, J., Robichaud, A., Penn, A. L. Generation of Electronic Cigarette Aerosol by a Third-Generation Machine-Vaping Device: Application to Toxicological Studies. J. Vis. Exp. (138), e58095, doi:10.3791/58095 (2018).

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