Summary
תא רעילות שאיפת האף בלבד מסוגל בדיקות רעילות אינהלציה בריכוזים חשיפה שונות ארבעה המיועד ואומת עבור זרימת שדה אחידות, זיהום צולב בין הנמלים חשיפה לריכוז כל. כאן, אנו מציגים פרוטוקול כדי לאשר כי החדר מעוצב הוא יעיל לבדיקת רעילות אינהלציה.
Abstract
באמצעות ניתוח מספרי בהתבסס על דינמיקה של נוזלים ממוחשבות, תא רעילות האף בלבד אינהלציה עם ריכוזים חשיפה שונות ארבעה הוא תוכנן ואומת עבור זרימה שדה אחידות, זיהום צולב בין היציאות חשיפה לכל ריכוז. ערכי השדה של זרימה מעוצב מושווים עם הערכים נמדד מפני חשיפה יציאות ממוקם בצורה אופקית ואנכית. למטרה זו, חלקיקי הנתרן הכלוריד ננו שנוצר כחלקיקים המבחן והציג לתא אינהלציה כדי להעריך את התחזוקה זיהום צולב וריכוז בין התאים, עבור כל קבוצת ריכוז. התוצאות מצביעות על כך שניתן להשתמש תא מעוצב שאיפה multiconcentration ברעילות באינהלציה בעלי חיים בדיקות ללא זיהום צולב בין קבוצות ריכוז. יתר על כן, ניתן גם להמיר תא רעילות שאיפה multiconcentration מעוצב לתא יחיד-ריכוז אינהלציה. בדיקה נוספת עם גז, אדים אורגני או הלא-ננו חלקיקים יבטיח את השימוש התא בבדיקת אינהלציה של מאמרים אחרים במבחן.
Introduction
בדיקות רעילות אינהלציה היא השיטה האמינה ביותר להערכת הסיכונים של חומרים כימיים, חלקיקים, סיבי ננו1,2,3. לפיכך, סוכנויות תקינה ביותר דורשות הגשת רעילות שאיפת בבדיקת הנתונים בעת החשיפה כימיקלים, חלקיקים, סיבים של ננו היא באמצעות אינהלציה4,5,6,7 ,8. כיום, קיימים שני סוגים של שאיפת רעילות מערכות: מערכות חשיפה לכל הגוף ואת האף בלבד. מערכת בדיקת רעילות אינהלציה רגיל, או לכל הגוף או האף בלבד, דורש לפחות ארבעה תאי לחשוף בעלי חיים כגון חולדות ועכברים ארבע ריכוזים שונים, כלומר שליטה אוויר צח וריכוז נמוך, בינוני וגבוה7 , 8. הארגון למבחן ושיתוף פעולה כלכלי ופיתוח (OECD) והנחיות מציע כי ריכוז היעד הנבחר צריך לאפשר זיהוי organ(s) היעד והדגמות על תגובה ברורה ריכוז7 ,8. רמת ריכוז גבוה צריך התוצאה ברורה רמת רעילות, אך לא לגרום לתמותה או סימנים מתמשך עלול לגרום למוות או למנוע הערכה משמעותי של7,תוצאות8. מרבית השגה ברמה גבוהה או ריכוז אירוסולים ניתן להגיע תוך עמידה בתקן התפלגות גודל החלקיקים. צריך להיות במרווחים קבועים את level(s) ריכוז מתון כדי לייצר שינוי הדרגתי של ההשפעות הרעילות בין זה של ריכוז נמוך וגבוה7,8. רמת ריכוז נמוך, אשר רצוי להיות NOAEC (לא-נצפתה--תופעת לוואי ריכוז), צריך לייצר מעט או ללא סימן רעילות7,8. התא לכל הגוף חושף חיות במצב ערככם בכלובים קווית, בעוד תא האף בלבד חושף חיה במצב מאופקת בצינור סגור. הריסון מונע אובדן תרסיס על ידי דליפה ליד בעל החיים. עקב כמות גבוהה התא לכל הגוף, זה דורש מספר רב של מאמרים מבחן להיחשף חיות ניסוי, תוך פיקוח של הצינור במערכת חשיפה האף בלבד מעכבת תנועה חיה עלול לגרום אי נוחות או חנק. ובכל זאת, הרגולציה הנחיות ה-OECD שאיפת רעילות מבחן להעדיף את השימוש באינהלציה האף בלבד מערכות4,5,6,7,8.
עם זאת, אדיב מערכת ארבע-הקאמרית, או לכל הגוף או האף בלבד הוא יקר, הצורכים שטח, דורש מערכת ניקוי ואת זרימת אוויר מובנה. יתר על כן, מערכת ארבע-הקאמרית באפשרותך גם לדרוש מבחן נפרד גנרטורים מאמר לחשוף חיות הריכוזים הרצוי ולאחר מנגנון מדידה נפרדת לפקח הריכוזים מאמר הבדיקה. ולכן, מכיוון אינהלציה רגיל בדיקות רעילות כרוך ההשקעה, מערכת חשיפה לכל הגוף או האף בלבד חסכוני ונוח יותר צריך להיות שפותחו עבור מכוני מחקר קטן. בעת עיצוב חדר אינהלציה, נוזל חישובית דוגמנות דינמיקה (CFD) משמש לעתים קרובות גם כדי להשיג את החלקיקים, גז, או אדים אחידות9,10,11,12,13 . על ידי מספריים ניתוח והערכת אימות על ידי תוצאות ניסויית כבר בוצעה עבור תא חשיפה לכל הגוף עכברים10. לדוגמה, זרימת אוויר את המסלול של חלקיקים יש עוצב באמצעות CFD, האחידות של התפלגות החלקיקים היה נמדד תשעה חלקים מתוך ה10-הקאמרית לכל הגוף. כמו כן, תא האף בלבד יוערכו על ידי אנליזה נומרית באמצעות CFD13. לאחר מכן, בוצעה הערכה עבור תא חשיפה האף בלבד על-ידי השוואת תוצאות אנליזה נומרית מחקר ניסויי באמצעות חלקיקים13.
מחקר זה מציג מערכת קאמרית שאיפת האף בלבד יכול לחשוף חיות ניסוי כדי ארבע ריכוזים שונים בתא אחד. בתחילה תוכנן באמצעות CFD ואנליזה נומרית, המערכת המוצעת ואז מושווה מחקר ניסויי באמצעות ננו חלקיקים נתרן כלוריד כדי לאמת את אחידות ואת זיהום צולב. התוצאות המובאות כאן מציינים כי הציג את האף בלבד תא החושפים לבעלי חיים ריכוזים שונים ארבע יכול לשמש חשיפה חיה הלימודים האקדמית בקנה מידה קטן ומתקני מחקר. אנליזה נומרית שוכן כדלקמן, באותו אופן שבו הגדרת הניסוי. חשיפה יחיד-ריכוז, הזרם תרסיס למגדל הפנימי הוא מוגדר 48 L/min, הזרם נדן אל המגדל החיצוני מוגדר 20 L/min. חשיפה multiconcentration, הזרם תרסיס למגדל הפנימי קלט הוא 11 L/min עבור כל שלב. הלחץ דיפרנציאלית עודפים שומר ב-100 הרשות לשמור על חלקה פליטה זרימה ולמנוע דליפה. מניחים בעלי חיים סגורים, ריק.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. שיטות אנליזה נומרית
- בצע הניתוח של השדה זרימה בתוך החדר לפי הצורה הגיאומטרית, כמתואר באיור 1 ו- 1 בטבלה14.
הערה: אנליזה נומרית של שדה הזרימה על פי הצורה מנבאת את הזרימה של תרסיס, ערך זה כהתקן ברת. - עיצוב החדר עם 4 שלבים x 12 עמודות, 48 יציאות בסך הכל, היכן הליבה מחולקת מגדל הפנימיים והחיצוניים, כפי שמתואר איור 1B.
הערה: כל שלב יש 12 יציאות חשיפה להנחה של חיות ניסוי. לספק את ההמלצה שהוצעה על ידי ה-OECD הדרכה המסמך (GD) 396. - לחשיפה יחיד-ריכוז, מקם את הצלחת ערבוב בחלק העליון של המגדל הפנימי כדי לערבב את החומר להבטיח ריכוז אחיד לאורך השלבים. חשיפה multiconcentration, הפרד המגדל הפנימי לתוך ארבעה שלבים וריכוזי חשיפה על ידי דיסק הפרדה.
הערה: את הצלחת ערבוב
2. הכנה של הערכת ניסיוני
-
תא
- התא מתחלקים לשלושה חלקים: כניסת נדן, פליטה, כפי שמוצג בתרשים סכימטי (איור 2).
הערה: הים הוא שבו בתרסיס זורם לתוך החדר הפנימי, נדן הוא המרחב בין המגדלים הפנימיים והחיצוניים עבור זרימת אוויר נוסף. - ספק תרסיס (או מבחן המאמר) חיות ניסוי, חומה ומגדל הפנימי תוך כדי נשיפה מהחיות המכיל תרסיס עודפים זורם החוצה דרך פליטה יחד עם האוויר נדן.
הערה: בעלי חיים סגורים, ריק. - שמרו את הלחץ הפנימי של הקבוע קאמרית באמצעות מפוח מהפך, הלחץ הפנימי מליאת נשלטת על ידי זרימת אוויר נדן.
- עיצוב ציוד למדידת האחידות של ריכוז תרסיס (או מאמר) המבחן בבית הבליעה ערבוב ממוקם מול תא חשיפה האף בלבד במקרה של חשיפה יחיד-ריכוז.
הערה: האחידות בתרסיס הבדיקה ניתן להעריך על ידי חלקיקים מספר ריכוז וגודל תפוצתו. דוגמאות ריכוז קאמרית בודדים צריך תסטה הריכוז קאמרית מרושע לא יותר ±10% עבור גזים, אדים, וכן לא יותר ± 20% נוזלים או מוצקים אירוסולים4,5,6,7 ,8. לכן, כאשר החלקיקים הבדיקה אינם קבועים, יכול להיות עקף את זרימת תרסיס דרך המאוורר הפליטה. - בדוק leakages לוודא את המהימנות של המבחן ולהבטיח בטיחות תאשר מערכת סגורה עם ±500 הרשות הפלסטינית נשמרת למשך 30 דקות.
הערה: ניתן לבדוק לדליפת מאת סבון מבעבעים.
- התא מתחלקים לשלושה חלקים: כניסת נדן, פליטה, כפי שמוצג בתרשים סכימטי (איור 2).
-
ניטור ובקרה סביבתית
- הגדרת הקצב הכולל תזרים בתרסיס (יחיד מרובה), מעטפת אוויר ב 48 L/min או 44 L/min (יחיד או רב, בהתאמה) ו- 20 L/min, בהתאמה, לשמור את הלחץ הפנימי של התא קבוע −100 הרשות בהגדרות פקד של ממשק המשתמש.
- לשמור על טמפרטורה ולחות ב 23 ° C ו- 45%, בהתאמה. השתמש למלחלח לשלוט הלחות של האוויר חשיפה.
- לבצע ניסוי סביבה איזותרמי isohumidity-שבשליטת לקיים ה-OECD שאיפת רעילות הנחיות4,6,7,8.
-
מדידת אחידות
- אספקת אוויר נקי 48 L/min לחדר שאיפה דרך אספקת אוויר נקי כולל מסנן HEPA נשלט על ידי הקונטרולרים זרימת מסה (MFC).
הערה: אוויר נקי הוא עשה לאחר סינון זה עם מסנן HEPA. - ייצוב הזרימה באמצעות תא ערבול במקרה של חשיפה יחיד-ריכוז.
- לצרף זרבובית אספקת מיציאה אחת, אשר מחדיר אוויר טרי שליטה או מבחן תרסיס (או מאמר) במקרה של חשיפה multiconcentration.
- למדוד את מהירות הזרימה לכל יציאה באמצעות מד זרימת מסה.
- אספקת אוויר נקי 48 L/min לחדר שאיפה דרך אספקת אוויר נקי כולל מסנן HEPA נשלט על ידי הקונטרולרים זרימת מסה (MFC).
-
חלקיק דור
- ליצור חלקיקים NaCl באמצעות atomizer ב 5-סילון כדי להעריך את העיצוב קאמרית אינהלציה.
הערה: השתמש 0.1%wt של NaCl פתרון ליצירת חלקיקים NaCl. - לווסת את ה-MFC כדי לשלוט בכמות ייצור ב 48 L/דקה בתרסיס NaCl מעורבבים באוויר בריכוז יחיד, ב 12 L/דקה של NaCl מעורב-תרסיס אוויר ב- multiconcentration כל ארבעת השלבים.
הערה: בכל נמל לשכת האף בלבד מקבל 1 ליטר/דקה (קרי, 48 יציאות/האף-בלבד קאמרית (שלב 4); 48 יציאות/ארבע-הבמה; 12 יציאות/הבמה). - אספקת אוויר נקי על דילול במעקף.
הערה: קוטר החציוני ספירת גיאומטריות סטיית התקן של NaCl חלקיקים נמצאים במרחק 76 nm ו 1.4 לשמור, בהתאמה.
- ליצור חלקיקים NaCl באמצעות atomizer ב 5-סילון כדי להעריך את העיצוב קאמרית אינהלציה.
-
מדידה אחידות חלקיקים
- למדוד את התפלגות גודל החלקיקים NaCl חלקיקים הנפלטים חרירי הזרקת באמצעות סריקה ניידות חלקיקים סייזר (SMPS) המורכבת מנתח דיפרנציאלי ניידות (DMA), מונה חלקיקים עיבוי (CPC).
- השתמש מנטרל תרסיס של Am להסיר את המטען סטטי של החלקיקים ולהפחית את התצהיר החלקיקים על הקירות, ובכך לשפר את יעילות מידה18.
- לשמור על היחס של תרסיס, נדן קצב זרימת אוויר DMA ב 1:10 לשמור את קצב הזרימה תרסיס ואת קצב הזרימה של האוויר נדן-1 ליטר/דקה ו- 10 L/min, בהתאמה.
3. זרימה אחידות מבחן
-
חשיפה מרובה ריכוז
- הגדר את מהירות הזרימה של חרירי הזרקת על ידי אספקת אוויר נקי ב 11 L/דקה דרך הים תרסיס. בחר 11 חרירי יציאות עבור כל ארבעת השלבים.
- למדוד את קצב הזרימה כדי להתחבר מד זרימה הזרבובית שנבחרו.
- חזור על שלב 3.1.2 3 x כדי לאמת את הפארמצבטית.
-
חשיפה יחיד-ריכוז
- הגדר את מהירות הזרימה של חרירי הזרקת על ידי אספקת אוויר נקי ב 48 L/דקה דרך הים תרסיס. לבחור באקראי חרירי הנמל 24 בין 48 יציאות. למדוד 3 x כדי לאמת את הפארמצבטית.
4. חלקיקים אחידות מבחן
-
חשיפה multiconcentration
- הגדר התפלגות גודל החלקיקים של חרירי הזרקת מאודאילו את החלקיקים שנוצרו ב- 11 L/דקה דרך הים תרסיס (האם זה כפי שתואר בסעיף 2).
- . באקראי חרירי שש יציאות בין ארבעת השלבים; למדוד 3 x כדי לאמת את הפארמצבטית.
-
חשיפה יחיד-ריכוז
- הגדר התפלגות גודל החלקיקים של חרירי הזרקת הרציונאלית, את חלקיקי שנוצר ב 20 L/דקה אוויר נקי ב 28 L/דקה, הפיכת סכום כולל של 48 L/דקה דרך הים תרסיס (כפי שמתואר 2.4 ו- 2.5).
- לבחור באקראי חרירי שש יציאות בין ארבעת השלבים.
- מודדים את ריכוז החלקיקים, להתחבר SMPS את הזרבובית שנבחרו.
- חזור על שלב 4.2.3 3 x כדי לאמת את הפארמצבטית.
5. זיהום צולב מבחן
- להגדיר שלושה שלבים במקרה של חשיפה multiconcentration.
- לחבר שני גנראטורים עם ריכוזים שונים פתרון ושורה אוויר נקי שלושת השלבים המתאימים.
- הגדר התפלגות גודל החלקיקים של חרירי הזרקת הרציונאלית חלקיקי שנוצר אוויר נקי ב 11 L/דקה דרך הים תרסיס (כפי שמתואר 2.4 ו- 2.5).
- נבחר באקראי פתיל פורט אחד מתוך שלושת השלבים.
- מודדים את ריכוז החלקיקים, להתחבר SMPS את יציאת שנבחרה.
- חזור על שלב 5.5 x 15 כדי לאמת את הפארמצבטית.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
הגדרת ניסיוני
איור 1 מציג תרשים סכימטי של מערכת קאמרית שאיפת האף בלבד, כולל מחולל חלקיקים עם MFC, הקאמרית האף בלבד, ו בכלי מדידת חלקיקים לניטור איכות האוויר, בקר, מודול הפליטה, המבוסס על בסעיף 2 של הפרוטוקול.
אנליזה נומרית עיצוב
איור 2 מציג את הגיאומטריה של התא שאיפת האף בלבד עבור חשיפה multiconcentration (איור 2 א) וחשיפה יחיד-ריכוז (איור 2B). היציאות טריים-אייר שליטה ממוקמים בחלק העליון, ואילו נמוכה - בינונית-, יציאות גבוהה-ריכוז מוצגים באיור 2A, בהתבסס על סעיף 1 של הפרוטוקול.
שדה זרימה עבור חשיפה מרובה-יחיד-ריכוז במגדל אופקיים ואנכיים מוצג איור 3 ו- איור 4, בהתאמה. תא multiconcentration יש ארבעה שדות זרימה, בעוד תא יחיד-ריכוז יש שדה הזרימה אחד (איור 3 אב'). במקרה של תא יחיד-הריכוז, הזרימה מלמעלה למטה בצורה אחידה מפוזרת לתוך האף בלבד היציאות (איור 4A), בעוד תא multiconcentration מתוכנן לספק ריכוזים שונים של המאמר מבחן לכל אחד שלב של יציאות האף בלבד על ידי אספקת זרם של חרירי הזרקת אוויר במרכז המגדל הפנימי באמצעות יציאה אחת (איור 4B).
איור 5 מראה את שדה זרימה עבור ריכוז חשיפה בכל שלב, נועד למנוע זיהום צולב בין שלב לשלב (איור 5), בהתבסס על סעיף 1 של הפרוטוקול.
הערכה ניסיוני של אנליזה נומרית עיצוב
אחידות זרימת הוערך באמצעות 12 יציאות ממוקם אופקי ואנכי כדי בשלבים. הזרם מספרית מעוצב היה דומה הזרם נמדד השפעול דרך יציאות 12 הממוקמים אופקית תא יחיד-ריכוז multiconcentration קאמרית (איור 6AB ו לטבלה 2). יתר על כן, הזרם מספרית מעוצב היה כמעט זהה הזרם נמדד השפעול דרך 12 יציאות ממוקם אנכית בתא יחיד-ריכוז (איור 7 ו לטבלה 3), בהתבסס על סעיף 3 של הפרוטוקול.
ריכוז החלקיקים נמדדה באמצעות שש יציאות שנבחרו באקראי ממוקם בצורה אופקית על השלבים והראה בריכוזים זהים תא יחיד-ריכוז (איור 8A ו בטבלה 4), (תא multiconcentration איור 8 ב' ו לטבלה 4). ריכוז החלקיקים נמדדה גם באמצעות שש יציאות שנבחרו באקראי ממוקם אנכית על ארבעת השלבים והראה בריכוזים זהים בחדר יחיד-ריכוז (איור 9 ו לטבלה 4), בהתבסס על סעיף 4 של פרוטוקול.
זיהום צולב שנבדקה על ידי מדידת ריכוז החלקיקים נתרן כלורי בפקד וריכוזי נמוך וגבוה. התוצאות הראו רמות ריכוז מתוחזקים היטב מן היציאות חשיפה עבור כל שלב (איור 10 ו לטבלה 6), בהתבסס על סעיף 5 לפרוטוקול.
איור 1: סכימטי לשכת בדיקת רעילות שאיפת האף בלבד. זה מחולק בחמישה תחומים (דור, חשיפה קאמרית, מדידה, ניטור & הבקרה של מודול הפליטה), באפשרותך לשנות את הדור, חשיפה קאמרית על פי הסוג של חשיפה. (א) החשיפה יחיד-ריכוז. חשיפה Multiconcentration (B). אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.
איור 2: גאומטריה לשכת בדיקת רעילות שאיפת האף בלבד. (א) החשיפה יחיד-ריכוז. חשיפה Multiconcentration (B). אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.
איור 3: שדה הזרימה של המגדל הפנימי האנכי. (א) החשיפה יחיד-ריכוז. חשיפה Multiconcentration (B). שורת צבעוניים מציינת את שדה הזרימה (במטר/שניה). אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.
איור 4: שדה הזרימה של המגדל הפנימי אופקי. (א) החשיפה יחיד-ריכוז. חשיפה Multiconcentration (B). אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.
איור 5: שדה זרימה עבור זיהום צולב תא multiconcentration. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.
איור 6: השוואה של אחידות זרימה אופקית. קווי השגיאה מייצגים חשיפה SD. (א) יחיד-ריכוז. חשיפה Multiconcentration (B). אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.
איור 7: השוואה של אחידות זרימת אנכי. קווי השגיאה מייצגים SD. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.
איור 8: השוואה של אחידות ריכוז אופקי. קווי השגיאה מייצגים SD.(A) יחיד-ריכוז חשיפה. חשיפה Multiconcentration (B). אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.
איור 9: השוואה של אחידות ריכוז אנכי. קווי השגיאה מייצגים SD. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.
איור 10: תוצאות בדיקה זיהום צולב קווי השגיאה מייצגים SD. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.
| מנה אחת | במינון רב | |
| ממד | 60 מ מ | 60 מ מ |
| פתחים של הצינור | 6 מ מ | 6 מ מ |
| לספק זרימת המחירים לגמרי | 48 LPM | 11 LPM בכל שלב |
| לספק זרימת המחירים לכל יציאה | 1 LPM | 1 LPM |
| לספק מהירות כל יציאה | 0.59 אינצ m/s | 0.59 אינצ m/s |
| המחירים זרימה החילוץ | 48 LPM | 44 LPM ב-4 שלבים |
טבלה 1: בדיקת מצב.
| הבמה | ריכוז יחיד | ריכוז רב | ||
| זרימה ממוצעת | סטיית תקן | זרימה ממוצעת | סטיית תקן | |
| 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 |
טבלה 2: השוואה של אחידות זרימה אופקית.
| הבמה | ריכוז יחיד | |
| זרימה ממוצעת | סטיית תקן | |
| 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 |
טבלה 3: השוואה של אחידות זרימת אנכי.
| הבמה | ריכוז יחיד | ריכוז רב | ||
| ריכוז ממוצע | סטיית תקן | ריכוז ממוצע | סטיית תקן | |
| 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 |
טבלה 4: השוואה של אחידות ריכוז אופקי.
| הבמה | ריכוז יחיד | |
| ריכוז ממוצע | סטיית תקן | |
| 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 |
טבלה 5: השוואה של אחידות ריכוז אנכי.
| הבמה | ריכוז יחיד | |
| ריכוז ממוצע | סטיית תקן | |
| 1 (גבוהה) | 8,823,838 | 322,882 |
| 2 (נמוך) | 2,100,002 | 94,922 |
| 3 (אוויר) | 0 | 0 |
טבלה 6: תוצאות הבדיקה זיהום צולב.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
בדיקות רעילות אינהלציה היא השיטה הטובה ביותר להערכת aerosolized חומרים (חלקיקים וסיבים), אדים וגזים בשאיפה של מערכת הנשימה האנושית14,15. קיימות שתי שיטות חשיפה אינהלציה: לכל הגוף ואת האף בלבד. עם זאת, מערכת האף בלבד מזעור חשיפה על ידי בקווים noninhalation, העור, העיניים, ומאפשר בדיקה עם כמויות מינימליות של המאמר הבדיקה, ולכן השיטה המועדפת חשיפה המומלץ על ידי ה-OECD שאיפת רעילות בדיקות ההנחיות: חריפה4,6, subacute7ו- subchronic8.
מערכת רעילות אינהלציה רגיל דורש ארבעה תאי ריכוז (בקרת אוויר צח, ריכוז נמוך, בינוני וגבוה). לכן, הפעולה יקר, מרחב רב, דורש מבחן מאמר הדור ומערכות בקרה סביבתית. אולם, תא multiconcentration באינהלציה שהוצגו במאמר זה הוא חסכוני יותר לשימוש על-ידי מכוני מחקר קטן בעתיד. בהתבסס על תא בודד-ריכוז אינהלציה, תא שאיפה multiconcentration המוצע תוכנן של פותח באמצעות אנליזה נומרית של13. תא multiconcentration וכתוצאה מכך יכול לספק ארבע ריכוזים חשיפה, כולל פקד אוויר צח. קצב הזרימה ליציאת כל חשיפה מתאים, כפי שהוצע על ידי Pauluhn ת'יל16, צ'יימברס שאיפת זרימה מכוונת, האף בלבד.
כדי לאמת את CFD מוצעים ואת מערכת מספרית מעוצב לפי הנוהל הקיים אימות, נמדדו השדות זרימה חשיפה יציאה אופקית ואנכית לכל שלב הריכוז, יחד עם מספר חלקיקים ריכוזים כדי להעריך את זיהום צולב, שהוא שלב קריטי (שמתואר סעיף 5 לפרוטוקול), וגם את ריכוז תחזוקה באמצעות מבחן תרסיס נתרן כלוריד. מערכת מעוצבת חשיפה multiconcentration הראה שדה זרימה אחידה לחשיפה יציאות בכל שלב הריכוז, אין זיהום צולב בין יציאות ריכוז, ריכוז עקבי תחזוקה. לפיכך, המערכת המוצעת יכול להיות יעיל לשימוש על ידי מכוני מחקר קטן שרוצה לערוך בדיקות רעילות שאיפת ולימודים. מאז ננו-חלקיק התנהגות (בתצהיר על ידי דיפוזיה) באוויר דומה מאוד גז או אדים17, החדר יכול לשמש גז ולבדיקה שאיפת אדי אורגני. בדיקות התא עם אדי אורגני מתוכננת, חלקיקי ננו ללא תיבחן בעתיד הקרוב.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
המחברים אין לחשוף.
Acknowledgments
מחקר זה נתמך על ידי התעשייה טכנולוגיה חדשנות התוכנית (10052901), פיתוח רעילות שאיפה nanomaterial שימושיים מאוד בדיקות מערכת המסחר, דרך קוריאה הערכה תעשייתי הטכניון על ידי קוריאני משרד המסחר, התעשייה & אנרגיה.
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).
