Name: development of a nose-only inhalation toxicity test chamber that provides four exposure concentrations of nano-sized particles
Uploaded: 2019-03-18T12:30:00
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本研究は、産業技術イノベーション プログラム (10052901)、非常に使いやすいナノマテリアル吸入毒性を通じて韓国評価技術の研究所産業韓国で商業でシステムをテストの開発によって支えられました。産業貿易省エネルギー。

1. 数値解析手法
<ol><li>前述の図 1と表 1の14の幾何学的形状に合わせて室内流れ場の解析を実行します。 注: 幾何学的な図形によると流れ場の数値解析、エアロゾルの流れを予測してテスト デバイスとして評価。</li>
	<li>図 1 bに記載されているコアに分かれたが、内側と外側のタワーとして、合計 48 ポートの 4 段?...

<ol>
	<li>Phalen, R. F., Phalen, R. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Methods+in+Inhalation+Toxicology.">Methods in Inhalation Toxicology.</a> Inhalation Exposure Methods. , 69-84 (1997).</li><li>Moss, O. R., James, R. A., Asgharian, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Influence+of+exhaled+air+on+inhalation+exposure+delivered+through+a+directed-flow+nose-only+exposure+system.">Influence of exhaled air on inhalation exposure delivered through a directed-flow nose-only exposure system.</a> Inhalation Toxicology. 18, 45-51 (2006).</li><li>White, F. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Fluid Mechanics. , (2004).</li><li>OECD TG 403. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> OECD guideline of the testing of chemicals 403: Acute inhalation toxicity testing. , (2009).</li><li>OECD TG 436. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> OECD guideline of the testing of chemicals 436: Acute inhalation toxicity - Acute Toxic Class Method. , (2009).</li><li>OECD GD 39. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Series on testing and assessment Number 39: Guidance document on acute Inhalation toxicity testing. , (2009).</li><li>OECD TG 412. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> OECD guideline of the testing of chemicals 412: Subacute inhalation toxicity testing. , (2018).</li><li>OECD TG 413. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> OECD guideline of the testing of chemicals 413: Subchronic inhalation toxicity testing. , (2018).</li><li>Cannon, W. C., Blanton, E. F., McDonald, K. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+flow-past+chamber:+an+improved+nose-only+exposure+system+for+rodents.">The flow-past chamber: an improved nose-only exposure system for rodents.</a> American Industrial Hygiene Association Journal. 44, 923-928 (1983).</li><li>Oldham, M. J., Phalen, R. F., Robinson, R. J., Kleinman, M. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Performance+of+a+portable+whole-body+mouse+exposure+system.">Performance of a portable whole-body mouse exposure system.</a> Inhalation Toxicology. 16, 657-662 (2004).</li><li>Oldham, M. J., Phalen, R. F., Budiman, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparison+of+Predicted+and+Experimentally+Measured+Aerosol+Deposition+Efficiency+in+BALB/C+Mice+in+a+New+Nose-Only+Exposure+System.">Comparison of Predicted and Experimentally Measured Aerosol Deposition Efficiency in BALB/C Mice in a New Nose-Only Exposure System.</a> Aerosol Science and Technology. 43, 970-997 (2009).</li><li>Tuttle, R. S., Sosna, W. A., Daniels, D. E., Hamilton, S. B., Lednicky, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Design,+assembly,+and+validation+of+a+nose-only+inhalation+exposure+system+for+studies+of+aerosolized+viable+influenza+H5N1virus+in+ferrets.">Design, assembly, and validation of a nose-only inhalation exposure system for studies of aerosolized viable influenza H5N1virus in ferrets.</a> Virology Journal. 7, 135 (2010).</li><li>Jeon, K., Yu, I. J., Ahn, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evaluation+of+newly+developed+nose-only+inhalation+exposure+chamber+for+nanoparticles.">Evaluation of newly developed nose-only inhalation exposure chamber for nanoparticles.</a> Inhalation Toxicology. 24 (9), 550-556 (2012).</li><li>Ji, J. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Twenty-Eight-Day+Inhalation+Toxicity+Study+of+Silver+Nanoparticles+in+Sprague-Dawley+Rats.">Twenty-Eight-Day Inhalation Toxicity Study of Silver Nanoparticles in Sprague-Dawley Rats.</a> Inhalation Toxicology. 19, 857-871 (2007).</li><li>Ostraat, M. L., Swain, K. A., Krajewski, J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=SiO2+Aerosol+Nanoparticle+Reactor+for+Occupational+Health+and+Safety+Studies.">SiO2 Aerosol Nanoparticle Reactor for Occupational Health and Safety Studies.</a> Journal of Occupational and Environmental Hygiene. 5, 390-398 (2008).</li><li>Pauluhn, J., Thiel, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+simple+approach+to+validation+of+directed-flow+nose-only+inhalation+chambers.">A simple approach to validation of directed-flow nose-only inhalation chambers.</a> Journal of Applied Toxicology. 27, 160-167 (2007).</li></ol>

吸入毒性試験は現在噴霧材料 (粒子・繊維)、蒸気、および人間の呼吸器系14,15で吸入ガスを評価する最良の方法です。吸入露出方法は 2 つあります: 全身と鼻だけ。ただし、鼻のみのシステムは皮膚、目などの noninhalation ルートによって露出を最小限に抑えるし、それに OECD 吸入毒性試験ガイドラインで推奨される最寄りの露出方法、テスト記事の?...

吸入毒性試験、化学物質、粒子、繊維、ナノ材料1,2,3のリスクを評価するため最も信頼性の高い方法です。したがって、最も規制機関は、吸入毒性化学物質、粒子、繊維、およびナノ材料への暴露は吸入4,5,6,7 を介して、試験データの提出を必要と ,8。現在は、吸入毒性システムの 2 種類があります: 全身および鼻専用の露光装置。標準的な吸入毒性テスト システム、全身または鼻だけ、ラットやマウスを 4 つの異なる濃度、すなわち、新鮮な空気のコントロールと低、中、高濃度7などの動物を公開する少なくとも 4 つの部屋が必要です。,8します組織の経済協力と開発機構 (OECD) のテスト ガイドラインの推奨ターゲット統轄の同定と明確な濃度応答7 のデモに選択したターゲット濃度が許可される。 ,8。高濃度レベルが毒性の明確なレベルが死亡または死につながる可能性がありますまたは結果7,8の有意義な評価を防ぐ永続的な徴候を引き起こさない。最大達成可能なレベルまたは高濃度エアロゾル粒子サイズ分布の標準を満たしながらアクセスできます。中程度の濃度レベルは、低、高濃度7,8の間の有毒な効果のグラデーションを生成する間隔必要があります。NOAEC (なし-観察--影響濃度) ができれば、低濃度毒性7,8のほとんど、あるいは全くのサインとなります。鼻専用室閉じ込められた管で拘束された状態で動物を公開中、全身室は有線ケージで気ままな状態で動物を公開します。拘束は、動物の周りの漏れによるエアロゾルの損失を防ぎます。全身室大量鼻専用の露光装置で管の拘束が動物の動きを妨げる、不快感や窒息の原因に実験動物にさらされるテスト記事の大規模な数が必要です。それにもかかわらず、規制 OECD 吸入毒性試験ガイドラインは鼻だけ吸入システム4,5,6,7,8の使用を好みます。
4 商工会議所システム、全身または鼻専用のいずれかを収容、高価に、スペースを消費し、内蔵空気洗浄と循環システムが必要です。さらに、4 室システムはまた動物目的濃度とテスト記事の濃度を監視する独立した測定装置を公開する別のテスト記事ジェネレーターを要求できます。したがって、多額の投資を含む標準的な吸入毒性試験、のでより便利で経済的な全身または鼻だけ暴露システムは小規模の研究施設で使用するために開発される必要があります。計算流体力学 (CFD) モデリングは粒子を達成するためにも頻繁に使用されるガス、または均一性9,10、11,12,13を蒸気吸入室を設計するとき.全身曝露装置を用いたマウス10については、数値解析による評価と実験によって検証が既に実行されました。たとえば、cfd、空気の流れと粒子軌道をモデル化されている、粒子分布の均一性は、全身商工会議所10の 9 の部分で測定されています。また、鼻専用のチャンバーは CFD13数値解析によって評価されています。その後、13ナノ粒子を用いた実験的研究と数値解析結果との比較によって鼻暴露チャンバーの評価を行った。
本研究は、一室で 4 つの異なる濃度に実験動物を公開することができます鼻専用吸入チャンバー システムを示します。最初に CFD と数値解析を用いた設計、提案システム、ナノスケール塩化ナトリウム粒子を使用した均一性と交差汚染の検証実験と比較されます。ここに示された結果を示す小規模な学術・研究施設動物曝露研究 4 つの異なる濃度に動物を公開することができます提示の鼻専用室が使えます。数値解析は次のように、実験の設定と同じ方法で設定されます。単一濃度暴露内部タワーへのエアロゾル流は 48 L/分に設定し、外側のタワーへのシース流が 20 L/分に設定されています。Multiconcentration 露出のため入力内部タワーへのエアロゾル流は 11 L/分を各ステージです。-100 でコンセントの差圧を保つ滑らかなを維持するために Pa の流れを排気し、漏れを防止します。動物の所有者は閉じられ、空と仮定します。

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:572px;" width="573">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">FLUENT V.17.2&#160;</td>
			<td style="width:71px;">ANSYS</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;">Software</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">mass flow meter (MFM)</td>
			<td style="width:71px;">TSI</td>
			<td align="right" style="width:119px;">4043</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">SMPS (scanning mobility particle sizer)</td>
			<td style="width:71px;">Grimm&#160;</td>
			<td style="width:119px;">SMPS+C</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">5-Jet atomizer&#160;</td>
			<td style="width:71px;">HCTM</td>
			<td style="width:119px;">5JA-1000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Mass flow controller (MFC)</td>
			<td style="width:71px;">Horiba</td>
			<td style="width:119px;">S48-32</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

development of a nose-only inhalation toxicity test chamber that provides four exposure concentrations of nano-sized particles

コンピューター流体力学に基づく数値解析を使用して、4 つの異なる暴露濃度と鼻専用の吸入毒性室は設計および各フロー フィールドの均一性と露出ポート間で交差汚染検証され濃度。設計フロー フィールドの値は、水平方向と垂直方向に位置する露出ポートからの測定値と比較されます。この目的のためナノスケールの塩化ナトリウム粒子がテスト粒子として生成され、室、各濃度のグループの間で交差汚染と集中メンテナンスを評価する吸入室に導入します。結果は、動物吸入毒性濃度グループ間のクロス汚染なし試験で設計された multiconcentration 吸入室を使用できるを示します。さらに、設計された multiconcentration 吸入毒性のチャンバーは、単一濃度吸入室に変換もできます。ガス、有機性蒸気、または非ナノ粒子による更なる検査テストの他の記事の吸入試験で区域の使用になります。

実験の設定
図 1は、MFC、鼻専用の室内空気質、コント ローラー、および排気モジュールに基づいて監視するため粒子測定器と粒子ジェネレーターを含む鼻専用吸入チャンバー方式の模式図を示していますプロトコルのセクション 2。
数値解析設計
<p class="j...

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Development of a Nose-only Inhalation Toxicity Test Chamber That Provides Four Exposure Concentrations of Nano-sized Particles

4 つの異なる暴露濃度で吸入毒性テストの鼻専用の吸入毒性槽設計、フロー フィールドの均一性と各濃度の暴露ポート間の交差汚染を検証します。ここでは、設計されたチャンバーが吸入毒性試験に有効であることを確認するためのプロトコルを提案する.

ナノサイズ粒子の 4 つの暴露濃度は、鼻専用の吸入毒性試験室の開発

Using a numerical analysis based on computerized fluid dynamics, a nose-only inhalation toxicity chamber with four different exposure concentrations is ...

我々は、単一及び多濃度暴露のための吸入毒性試験のためのOECDガイドラインに準拠した試験プロトコルを提示する。一度に最大4つの暴露濃度をテストできる多濃度吸入室は、小規模な研究機関にとってより経済的になります。単一濃度チャンバーのテストを開始するには、チャンバーを密封し、500で漏れ、マイナス500パスカルゲージをそれぞれ30分間チェックします。その後、きれいな空気温度を摂氏23度、相対湿度45%に設定します。エアゾールの入口とシースを通して、それぞれ毎分48リットルと20リットルできれいな空気を流し始めます。排気圧力差をマイナス100パスカルに設定します。フローが安定したら、各レベルからランダムに選択された 3 つのポートで流れ速度を測定し、フローが均一であることを確認します。流量は毎分約1リットルである必要があります。測定をさらに2回繰り返します。次に、空気流を停止し、エアゾール生成システムに0.1重量%の塩化ナトリウム溶液をロードする。キャリアガスとしてきれいな空気で毎分20リットルでエアロゾルの発生を開始します。エアロゾルを1分間のきれいな空気で28リットルで希釈します。粒子サイズ測定システムを設定し、チャンバの各レベルから3つのポートをランダムに選択します。選択した各ポートでの粒度分布を3回測定します。多濃度チャンバの設置を開始するには、漏れを確認し、クリーンエア供給を摂氏23度、相対湿度45%に設定します。マイナス100パスカルの差圧を維持するために排気を設定します。次に、きれいな空気供給を上部コンパートメントのポートに接続し、1分あたり11リットルでコンパートメントを通してきれいな空気を流し始めます。流れが安定したら、上部コンパートメントの各利用可能なポートで流速を3回測定します。他の 3 つのコンパートメントに対してこの手順を繰り返します。その後、エアロゾル発生器に塩化ナトリウム溶液を0.1%重くしてロードします。1分あたり11リットルでエアロゾルの流れを作り出すためにエアロゾル希釈システムを構成する。エアロゾルの入口を上部コンパートメントに接続し、流れが安定するのを待ち、そのコンパートメントから6つのポートをランダムに選択します。各ポートの粒子径分布を、粒子サイズ測定システムを用いて3回測定します。コンパートメントごとにこのプロセスを繰り返します。コンパートメントをクリーンエアで30分間洗浄します。その後、きれいな空気の入口を上部のコンパートメントに接続し、1分あたり11リットルできれいな空気を流します。1分あたり11リットルで低濃度および高濃度エアロゾルフロー用エアロゾル希釈システムを構成します。低濃度ラインを2番目に高いコンパートメントに接続し、高濃度ラインを下部コンパートメントに接続します。フローが安定するまで 10 分間待ちます。次に、3つの区画のそれぞれから1つのポートをランダムに選択し、選択したポートでのエアロゾル濃度をそれぞれ15回測定し、クロスコンタミネーションをチェックする。単一濃度および多濃度露光室の両方がチャンバの水平レベルで良好な流れの均一性を示した。正規化されたフローは、システムのモデリング中に計算された値に近いものでした。良好な流れの均一性も単一濃度チャンバ内で垂直に観察された。多濃度チャンバは、コンパートメントごとに1つのレベルのポートしか持たないため、垂直均一性の直接測定は適用できませんでした。粒子濃度も両チャンバに対して水平に均一であり、単濃度チャンバに対して垂直に均一であった。多濃度チャンバーの異なるコンパートメント内のエアロゾル濃度は、15の測定値にわたって比較的少ない変動を示し、コンパートメント間の交差汚染を最小限に抑えた。特に実験クロスコンタミネーション試験の性能評価試験中に、手順全体を通して再現性を確認することが重要です。性能評価試験は、実験結果をチャンバシステムの計算流体力学モデリングと比較することによって拡張することができる。

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