CAGは、消費者製品または吸入装置の使用が不可能なインビボ吸入毒物学研究など、大量のエアロゾルの連続的かつ反復可能な熱生成に有用である。CAGを使用すると、実験家は、温度、液体組成、液体流量、空気流など、エアロゾル粒子の化学的および物理的特性に影響を与える要因を正確に制御できます。CAG内の液体は蒸発し、気流と接触して直ちに冷却する過飽和蒸気を生成し、均質な核生成を引き起こし、続いて凝縮プロセスがエアロゾル粒子を形成する。
提示されたプロトコルは、エアロゾル生成の一般的な目的のためのCAG使用の組み立ておよび複雑さについての洞察を提供する。作業例として、電子タバコ混合物中に存在する典型的な液体組成物を試験する試験が使用される。まず、出力端が約5ミリメートル突出したアルミニウム加熱ブロックのキャピラリー溝にキャピラリーを配置します。
アルミ加熱ブロックの2つの半分のネジを軽く締めます。次に、アルミニウム製のリアキャップからワイヤーが突き出た状態で、アルミニウム製の発熱体と熱電対をアルミニウム製の発熱ブロックに組み立てます。プッシュイン継手を取り付け、2 x 4 mm のプッシュイン継手が外側の SS チューブにしっかりと固定されていることを確認します。
インナーピークチューブの2つの溝にOリングを配置し、インナーピークチューブをフロントエンドからアウターSSチューブに挿入します。内側のピーク/外側のSSチューブアセンブリを組み立てられたアルミニウム発熱体の上にスライドさせて、SSリアバッキングにしっかりとフィットさせます。次に、アルミニウム製フロントキャップを内側のピークチューブ内部のアルミニウム製発熱体の上に置きます。
キャピラリーがアルミ製のフロントキャップからわずかに突き出ていることを確認します。ピークアダプタを内側のピークチューブ前面に置きます。ピークアダプタが内側のピークチューブの前面溝に収まっていることを確認します。
カップリングをピーク・アダプターの上に置きます。カップリングの上でナットを手で締め付け、ピークアダプタがきつく締まるようにします。発熱体を温度コントローラに、温度コントローラの熱電対をCAGに、チューブをペリスタルティックポンプからCAGに接続します。
加熱空気流用の圧縮空気を、2 x 4ミリメートルのプッシュイン継手を介してキャピラリーエアロゾル発生器に接続します。キャピラリーエアロゾル発生器をガラス片に組み立て、希釈気流をプリセット値に供給します。テキスト原稿に記載されている理論計算に基づいて、最初のエンジニアリングを実行して実際のエアロゾル構成濃度を定量化し、キャピラリーエアロゾル発生器の実際の収率を得る。
総希釈気流または液体流量の調整に同じ計算を使用して、エアロゾル濃度のさらなる微調整を実行します。毎分320リットルの総希釈気流で、2%ニコチンを含み、毎分0.35グラムの液体流量で、1リットル当たり15マイクログラムの測定されたニコチンエアロゾル濃度を有する溶液を使用すると、68.57%のニコチン実際の収率が得られる。試験液、マグネチックスターラー、ボトルの値を0.01グラムに計量して記録します。
液体ストック製剤は、テキスト原稿に記載されている成分を用いて調製される。デジタル温度コントローラの温度制御設定点を摂氏250度に設定し、キャピラリーエアロゾル発生器の加熱を開始します。マグネチックスターラー付きの液体原液をマグネチックスターラーの上に置きます。
ペリスタルティックポンプからの入口チューブを試験溶液中に置く。ペリスタルティックポンプの電源を入れ、液体流量を5%に設定し、温度が250度に達したら、ペリスタルティックポンプを起動して試験液体をキャピラリーエアロゾル発生器に供給してエアロゾル発生を開始します。エアロゾルがキャピラリー先端付近で発生していることを確認し、必要に応じて時間を記録して質量流量を計算します。
フィルターホルダーにフィルターを置き、フィルターキャップを置きます。サンプル採取前にフィルターホルダーをフィルターで最も近い0.0001グラムまで計量し、重量を文書化します。フィルターを入れたフィルターホルダーをエアロゾル流に接続し、サンプル採取を開始します。
サンプル収集後、フィルターホルダーとキャップでフィルターの重量を量り、端の重量を文書化します。テキスト原稿に記載されている式を使用してエアロゾル収集質量を計算します。次に、フィルターホルダーからフィルターパッドを取り出し、5ミリリットルのエタノールを含むガラスバイアルに堆積させます。
エアロゾル採取した質量を抽出するには、実験用シェーカーでフィルターパッドを毎分400回転で30分間振る。CAG生成エアロゾルの化学的特性評価により、同じ加熱、冷却、希釈空気流、サンプリング条件下で高い再現性が確認され、エアロゾル収集質量では相対標準偏差が2.48%、ニコチンで3.28%、グリセロールで3.43%、プロピレングリコールで3.34%であった。粒径に対する最も大きな影響は、冷却流を毎分10リットルから20リットルに、第1希釈流を毎分160リットルから150リットルに変更したときに観察された。
エアロゾル粒子の質量中央値空気力学的直径は、冷却流量の増加とともにサイズが増加した。エアロゾル粒子の空気力学的直径の分布は、毎分10リットルの冷却流で生成されたエアロゾルと毎分20〜50リットルで生成されたエアロゾルを比較すると、より大きな直径に向かって明らかにシフトした。意図された目標エアロゾル濃度は、空気流量と液体流量の値を含むとともに、オペレータがCAGセットアップからの収率を実験的に説明できるようにします。
この手順に続いて、他の液体混合物を類似または変更された条件下で試験することができ、研究者は加熱エアロゾル化によって生じる物理的および化学的特性変化を実験的によりよく理解することができる。
