バイオエアロゾルの研究機器のご紹介

バイオエアロゾルとは

大気中に浮遊し,生物に由来する有機物粒子の総称である。真菌および細菌,ウイルス,花粉,動植物の細胞断片などを含む。特に,真菌と細菌は,ヒト健康や生態系に影響を及ぼすだけでなく,雲形成にも関わる可能性があるため,学術的な関心が高い(エアロゾルペディアより)。

エアロゾルペディア https://sites.google.com/site/aerosolpedia/

ウィルス性疾患の蔓延

• ウイルス性疾患(インフルエンザ、エボラ、SARS、MERS、COVID-19)は人的および経済的に莫大な費用がかかる。
(例えば、米国におけるインフルエンザの年間経済的負担は112億ドル(Putri et al. 2018))
• ウイルス感染に関する研究は公衆衛生の改善を目的としている。

Putri et al . 2018, “Economic burden of seasonal influenza in the United States.” Vaccine, 36:3960, doi: 10.1016/j.vaccine.2018.05.057.

ウィルスの移動

• ウイルスは感染した人から排出される
• ウイルスは飛沫やエアロゾルとして浮遊し広がる
• 感染者に接触した人から人へと広がりやすい(例えば、医療従事者)
➡このような輸送を調査する技術はあるのか?

呼吸飛沫の計測

人より咳、くしゃみ、話す、呼吸などの行為で飛沫が発生される。

(液滴とエアロゾルは、病気の輸送と考えられる感染の既知のメカニズムである(Tellier et al. 2019))


飛沫計測には以下が頻繁に使用される

• 咳などを吸入するチャンバ
• APS 3321
• SMPS 3938
• OPS 3330
• PIVなど

Tellier et al. 2019, “Recognition of aerosol transmission of infectious agents: a commentary.” BMC Infectious Diseases, 19:101, doi: 10.1186/s12879-019-3707-y.
Lee et al. 2019, “Quantity, Size Distribution, and Characteristics of Cough-generated Aerosol Produced by Patients with an Upper Respiratory Tract Infection.”Aerosol and Air Quality Research, 19: 840-853, doi: 10.4209/aaqr.2018.01.0031.

呼吸飛沫の計測

米国陸軍の研究施設では、液滴をくしゃみで発生させ、APS 3321でその特徴を調査している

(米国FOX NEWS:エボラ治療研究、新型コロナウイルス(SARS-CoV-2)およびCOVID-19ワクチン研究報道の一幕 2020年3月30日)

粒径分布計測

ナノサイズ~サブミクロン


【写真左】Nanoscan SMPS 3910
粒径範囲10 nm~420 nm モビリティ径


【写真右】SMPS(DMA+CPC)シリーズ
粒径範囲 1.1 nm~1μm ※モデルにより異なる

モビリティ径

サブミクロン~ミクロン


【写真左】APS 3321
粒径範囲0.5~20μm 空気動力学径


【写真右】OPS 3330
粒径範囲0.3μm~10μm 光散乱径

ナノ粒子個数計測(CPC)

粒子捕集

コロラド大学ボルダー校の研究室では通常のコロナウイルスを培養し新型コロナウイルスと仮定し、どのように空気中に挙動しているか?どのように空気中や表面のコロナウイルスを抑えることが出来るか?を研究している。
粒子発生にはネブライザー(エアロゾル発生器)を使用。粒子捕集もしており、ADI社のBioSpot-VIVAS™Samplerを使用している。

粒子捕集


バイオエアロゾルサンプラーSeries 300 BioSpotVIVAS™Sampler

浮遊ウイルスなどの微小なバイオエアロゾル
(5 nm~10μm)を最大90%捕集可能
・サンプルを液体に濃縮捕集させて生存率を維持
・ゲノム解析のためのDNA/RNAの即時保存

粒子捕集 (粒径毎分級捕集)

粒子捕集 (粒径毎分級捕集)
アンダーセンバーブルサンプラーAV-100


●ウイルスを含む飛沫、バクテリア、細菌類、花粉等のサンプリングに最適

●培地に分級捕集して培養することが可能

アンダーセンバーブルサンプラー構造と粒度分布



• 粒径分類:6段階
• 分級範囲 0.65μm~7.0μm
• 吸引流量:28.3 L/min
• 空気動力学的粒径としてエアロゾルの粒度分布測定可能

エアロゾル発生器


Centered-flow Tangential
Aerosol Generator( CENTAG)

発生粒子サイズ: 3~11μm(調整可能)

• バクテリアやウイルスを生存状態で供給可能
• 吸入されやすい粒子サイズを発生可能


ブロースタインアトマイザー(BLAM)

発生粒子サイズ: 約0.1~8μm

•バクテリアエアロゾルの生存率を向上
•広範囲の粒子発生


コリゾンネブライザー

• 垂直または水平方向の発生
• 多様な液体の効率的なエアロゾル化
• 広範囲の粒子発生
• 再現可能な標準評価特性
• ジェット数を可変し発生量を制御可能

Centered-flow Tangential Aerosol Generator(CENTAG)使用例

• ウィルスやウィルスを含む飛沫などのエアロゾルを発生させ動物暴露実験に使用
• エアロゾルの粒径分布計測にはTSIのAPS 3321を使用
• 感染性エアロゾル粒子の曝露粒子サイズと誘発された疾患経過との関係を調査できる

ブロースタインアトマイザー BLAM


ブロースタインアトマイザー BLAM

• ワンパスモードとマルチパスモードで発生が可能
• シリンジポンプ等を使用して試験液体を定量的に供給可能
• 垂直に発生するモデル(図①)とより大きな粒子用として水平に発生するモデル(図➁)がある

細胞暴露研究



• 細胞暴露研究に適した装置
• 細胞培養またはペトリ皿に直接エアロゾル粒子を供給する設計
• 粒子の他にもガスや粒子ガス混合サンプル(タバコ煙)を使用可能

室内モニタリング装置


AeroTRAK9306-V2

粒径範囲 0.3μm~25μm
流量 2.83 L/min(0.1CFM)
6チャンネルまで同時計測


AQ Guard

粒径範囲 0.175μm~20μm
粒子:PM1、PM2.5、PM10、個数濃度、粒径分布
ガス:CO2、VOC、Germ indicator、温度、圧力、相対湿


ECOMLITE・ECOMZE

メンテナンス及び校正はカートリッジを交換するだけ
粒子:PM1、PM2.5、 PM10
ガス:O3,NO2,SO2,CO2,VOCほか、温度、圧力、相対湿度

(ご参考)粒径分布計測装置の測定粒子径範囲


エアロゾル計測、粒子捕集、粒子発生については東京ダイレックにご相談下さい。

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