研究開発項目:②(d) エアロゾルの液相捕集手法の構築

実施機関:産業技術総合研究所 物質計測標準研究部門及び計量標準普及センター

最終目標:任意のエアロゾル試料に適用可能な気管内投与試験用ナノ材料懸濁液作製技術として、乾式気中分散させたナノ材料粉体を、液中に直接捕集することで、液中での物理化学的な強制分散過程を最小限に抑えた気管内投与試験用懸濁液の作製技術を構築します。気管内投与試験用試料作製のためのエアロゾルの液相捕集手法に関する標準的手順書の試案をとりまとめて公開します。

粉体を物理化学的に液相中に強制分散した試料と、現実に気中分散する粉体を液中に捕集した試料との間では、有害性に関する特性が異なる可能性があります。任意のナノ粉体材料を気相中に乾式発生したエアロゾル粒子を液相中に直接捕集することで、吸入暴露試験との相似則が成立しやすいと期待される気管内投与試験用懸濁液を作製する技術を開発します。

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図②(d)-1 ナノ材料の有害性評価におけるエアロゾル液相捕集法の位置付け

主な成果:
乾式気中分散された工業ナノ材料を液中に直接捕集する技術を開発しました。エアロゾル液相捕集法に必要とされる技術要素は、①任意のナノ材料粉体に適用できる経時安定性の高い乾式気中分散技術、②エアロゾル化されたナノ材料の凝集体を効率よく液相中へと捕集する技術がです。

①については、米国NIOSH型の振動膜式エアロゾル発生器に改良を加えることによって、これまでにおいて、P25二酸化チタン、JIS試験用粉体(関東ローム層)を、10 mg/m3以上のエアロゾル質量濃度で長時間安定して発生できることを実証しました(図②(d)-2(a)及び図②(d)-3(a)参照)。

②については、過飽和状態の水蒸気をエアロゾル粒子へと核凝縮させ粒径約3 μm以上の液滴へと成長させ、これらの液滴を、液面へと慣性沈着させる技術を応用しました(図②(d)-2(b)参照)。エアロゾル液相捕集法により、気管内投与試験で使用できるP25二酸化チタンの懸濁液を作製できることを実証しました。エアロゾル液相捕集法を1回実施することにより作製できる懸濁液の濃度及び体積は、それぞれ約1 mg/ml及び5 ml – 10 mlです(図②(d)-3(b)参照)。

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図②(d)-2(a) ナノ材料粉体のための乾式気中分散システム

2(b) 凝縮成長式エアロゾル捕集器の概要

 

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図②(d)-3(a) 乾式気中分散したP25二酸化チタンのエアロゾル質量濃度

     3(b) エアロゾル液相捕集法で作製したP25二酸化チタンの懸濁液

 

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