RU2509375C2 - Respiratory phantom impactor - Google Patents

Respiratory phantom impactor Download PDF

Info

Publication number
RU2509375C2
RU2509375C2 RU2012121978/14A RU2012121978A RU2509375C2 RU 2509375 C2 RU2509375 C2 RU 2509375C2 RU 2012121978/14 A RU2012121978/14 A RU 2012121978/14A RU 2012121978 A RU2012121978 A RU 2012121978A RU 2509375 C2 RU2509375 C2 RU 2509375C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cascade
aerosols
deposition
deposited
nozzle
Prior art date
Application number
RU2012121978/14A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2012121978A (en
Inventor
Александр Георгиевич Цовьянов
Борис Алексеевич Кухта
Андрей Евгеньевич Карев
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение "Государственный научный центр Российской Федерации - Федеральный медицинский биофизический центр имени А.И. Бурназяна"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение "Государственный научный центр Российской Федерации - Федеральный медицинский биофизический центр имени А.И. Бурназяна" filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение "Государственный научный центр Российской Федерации - Федеральный медицинский биофизический центр имени А.И. Бурназяна"
Priority to RU2012121978/14A priority Critical patent/RU2509375C2/en
Publication of RU2012121978A publication Critical patent/RU2012121978A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2509375C2 publication Critical patent/RU2509375C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: medicine.
SUBSTANCE: respiratory phantom impactor comprises cascade elements placed in a sample bowl built in a body with a pipe fitting attached to an upper part of the body by a threaded connection. Each cascade element, without the last one, consists of a nozzle plate 4, 8, 12, 16, 20, 24, with nozzle holes, a collector plate 6, 10, 14, 18, 22, 26 with a viscous substance coating its surface, and a spacer ring 7, 9, 15, 17, 19, 25, 27; a filter 28 is used as the last cascade element. The seven cascade elements are provided for the gravity sedimentation of aerosols in the respiratory organs. The collector plates 6, 10, 14, 18, 22, 26 are provided for the gravity sedimentation of an aerosol size fraction sedimentary in various parts of the respiratory tract.
EFFECT: assessing the tissue and respiratory distribution of an internal radiation dose after inhalations of the radioactive aerosols.
3 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для дисперсного анализа радиоактивных аэрозолей, поступающих в организм человека с вдыхаемым воздухом, и предназначено для моделирования фракционного осаждения аэрозольных частиц в отделах респираторного тракта человека с целью отображения распределения ожидаемой эффективной дозы внутреннего облучения по органам и тканям. Устройство может быть использовано для проведения радиационного контроля чистоты воздуха на предприятиях атомной энергетики и промышленности и в окружающей среде, а также для оценки эффективности средств индивидуальной защиты (СИЗ) по отношению к радиоактивным аэрозолям различной дисперсности.The invention relates to a device for the dispersed analysis of radioactive aerosols entering the human body with inhaled air, and is intended to simulate the fractional deposition of aerosol particles in the human respiratory tract in order to display the distribution of the expected effective dose of internal exposure to organs and tissues. The device can be used for radiation monitoring of air purity at the enterprises of nuclear energy and industry and in the environment, as well as for assessing the effectiveness of personal protective equipment (PPE) in relation to radioactive aerosols of various dispersion.

Основными факторами, формирующими дозу внутреннего облучения при ингаляционном поступлении радиоактивных аэрозолей, являются дисперсный и радионуклидный состав, а также типы химических соединений [1, 2]. Из известных методов определения дисперсности аэрозолей наибольшее распространение получили метод многослойных фильтров и метод многокаскадных импакторов [3, 4]. С помощью этих методов получают гистограммы распределения частиц аэрозолей по диаметрам и параметры этого распределения. Если распределение активности по размерам частиц дисперсной фазы аэрозоля является логарифмически нормальным, то основными параметрами являются значения активностного медианного аэродинамического диаметра (АМАД) и стандартного геометрического отклонения. Зная эти параметры, можно оценить распределение осаждающихся аэрозольных частиц по отделам респираторного тракта человека. Однако если распределение активности по размерам частиц дисперсной фазы аэрозоля не является логарифмически нормальным, то для оценки распределения ожидаемой эффективной дозы внутреннего облучения по органам и тканям респираторного тракта человека возникает необходимость применения устройства, моделирующего фракционное осаждение аэрозольных частиц в каждом из отделов респираторного тракта человека.The main factors that form the dose of internal exposure during inhalation of radioactive aerosols are the dispersed and radionuclide composition, as well as the types of chemical compounds [1, 2]. Of the known methods for determining the dispersion of aerosols, the most widely used method are multilayer filters and the method of multistage impactors [3, 4]. Using these methods, histograms of the distribution of aerosol particle diameters and the parameters of this distribution are obtained. If the distribution of activity by particle size of the dispersed phase of the aerosol is logarithmically normal, then the main parameters are the activity median aerodynamic diameter (AMAD) and standard geometric deviation. Knowing these parameters, it is possible to estimate the distribution of deposited aerosol particles in the human respiratory tract. However, if the distribution of activity by particle size of the dispersed phase of the aerosol is not logarithmically normal, then to assess the distribution of the expected effective dose of internal exposure to the organs and tissues of the human respiratory tract, it becomes necessary to use a device that simulates the fractional deposition of aerosol particles in each of the sections of the human respiratory tract.

Известно применение каскадного импактора в медицине для определения эффективности использования устройств доставки ингаляционных лекарственных препаратов [5], однако, данное устройство не предназначено для пробоотбора радиоактивных аэрозолей.It is known to use a cascade impactor in medicine to determine the effectiveness of using inhaled drug delivery devices [5], however, this device is not intended for sampling radioactive aerosols.

Известно применение каскадного импактора Андерсена в качестве имитатора респираторного тракта человека для осаждения радиоактивных аэрозолей [6]. К недостаткам данного устройства следует отнести собственно конструкцию, при которой невозможно оперативное проведение анализа активности отобранных фракций радиоактивных аэрозолей.It is known to use the cascade impactor Andersen as a simulator of the human respiratory tract for the deposition of radioactive aerosols [6]. The disadvantages of this device include the actual design, in which it is impossible to quickly analyze the activity of the selected fractions of radioactive aerosols.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является каскадный импактор по патенту РФ на изобретение №2239815 [7]. К достоинствам данного устройства следует отнести простоту в использовании, обеспечение возможности оперативного получения данных, компактность и дешевизну. К недостаткам данного устройства можно отнести невозможность отображения распределения ожидаемой эффективной дозы внутреннего облучения при ингаляционном поступлении радиоактивных аэрозолей в случаях, когда распределение активности по размерам частиц дисперсной фазы аэрозоля не является логарифмически нормальным.The closest in technical essence and the achieved result is a cascade impactor according to the patent of the Russian Federation for invention No. 2239815 [7]. The advantages of this device include ease of use, providing the ability to quickly obtain data, compactness and low cost. The disadvantages of this device include the inability to display the distribution of the expected effective dose of internal exposure during inhalation of radioactive aerosols in cases where the distribution of activity by particle size of the dispersed phase of the aerosol is not logarithmically normal.

Целью данного изобретения является создание импактора-фантома респираторного тракта человека, моделирующего фракционное осаждение аэрозольных частиц в каждом из отделов респираторного тракта человека и позволяющего оперативно проводить оценку распределения ожидаемой эффективной дозы внутреннего облучения по тканям и органам респираторного тракта при ингаляционном поступлении радиоактивных аэрозолей с использованием спектрометрических и радиометрических приборов (независимо от того, является ли распределение активности по размерам частиц дисперсной фазы аэрозоля логарифмически нормальным).The aim of this invention is the creation of an impact phantom of the human respiratory tract, simulating the fractional deposition of aerosol particles in each of the sections of the human respiratory tract and allowing you to quickly evaluate the distribution of the expected effective dose of internal exposure to the tissues and organs of the respiratory tract when inhaled by radioactive aerosols using spectrometric and radiometric devices (regardless of whether the distribution of activity by EPAM dispersed phase of aerosol lognormal).

Для достижения поставленной цели был создан импактор-фантом респираторного тракта человека, содержащий каскадные элементы, расположенные в пробоотборной корзине, размещенной в корпусе, при этом каждый каскадный элемент (кроме последнего) состоял из сопельной пластины, коллекторной пластины с нанесенным на ее поверхность вязким веществом и двух разделительных колец, в качестве последнего каскадного элемента использовался фильтр, к верхней части корпуса посредством резьбового соединения присоединялся штуцер, применяемый для отбора проб из замкнутых технологических пространств, герметичных боксов. На коллекторных пластинах каскадных элементов импактора-фантома осуществлялось инерционное осаждение аэрозолей, моделирующее фракционное осаждение аэрозолей в отделах респираторного тракта человека. Однако новый импактор обладал высоким аэродинамическим сопротивлением. Чтобы преодолеть этот недостаток, было предложено изготавливать сопельные пластины с сопельными отверстиями, имеющими на входе фаску под углом 45°, что обеспечило уменьшение аэродинамического сопротивления устройства.To achieve this goal, an impact phantom of the human respiratory tract was created containing cascade elements located in a sampling basket placed in the housing, each cascade element (except the last) consisting of a nozzle plate, a collector plate with a viscous substance deposited on its surface and two dividing rings, a filter was used as the last cascade element, a fitting used to select about from closed technological spaces, tight boxes. Inertial deposition of aerosols was carried out on the collector plates of the cascade elements of the impactor-phantom, simulating the fractional deposition of aerosols in the parts of the human respiratory tract. However, the new impactor had a high aerodynamic drag. To overcome this drawback, it was proposed to produce nozzle plates with nozzle openings having a chamfer at the inlet at an angle of 45 °, which ensured a decrease in the aerodynamic drag of the device.

Эффективность осаждения частиц εi, на коллекторной пластине i-го каскадного элемента импактора-фантома есть отношение числа частиц данного аэродинамического диаметра, осевших на коллекторной пластине i-го каскадного элемента, к числу частиц этого же диаметра, находившихся в струе воздуха, направленной на данный каскадный элемент, вычисляется [8] по формуле (I):The efficiency of particle deposition ε i on the collector plate of the i-th cascade element of the impactor-phantom is the ratio of the number of particles of a given aerodynamic diameter deposited on the collector plate of the i-th cascade element to the number of particles of the same diameter in the air stream directed at this cascade element, calculated [8] by the formula (I):

ε i = N 1 / N 2 , ( 1 )

Figure 00000001
ε i = N one / N 2 , ( one )
Figure 00000001

где N1 - число частиц данного аэродинамического диаметра, осевших на коллекторной пластине i-го каскадного элемента;where N 1 is the number of particles of a given aerodynamic diameter deposited on the collector plate of the i-th cascade element;

N2 - число частиц того же диаметра, находившихся в струе воздуха, направленной на данный каскадный элемент.N 2 - the number of particles of the same diameter, which were in a stream of air directed at a given cascade element.

Аэродинамический диаметр, соответствующий εi=0,5 называется эффективным каскадным аэродинамическим диаметром разделения D50 (англ. ECAD - Effective Cut off Aerodynamic Diameter) [9]. Его расчет производился по формуле (2):The aerodynamic diameter corresponding to ε i = 0.5 is called the effective cascade aerodynamic diameter of separation D 50 (Eng. ECAD - Effective Cut off Aerodynamic Diameter) [9]. His calculation was carried out according to the formula (2):

D 50 = S t 50 9 μ W C C ρ ч V , ( 2 )

Figure 00000002
D fifty = S t fifty 9 μ W C C ρ h V , ( 2 )
Figure 00000002

где D50 - эффективный каскадный аэродинамический диаметр разделения, мкм;where D 50 - effective cascade aerodynamic diameter of separation, microns;

St50 - число Стокса, соответствующее аэродинамическому диаметру частицы с эффективностью осаждения 50%;St 50 is the Stokes number corresponding to the aerodynamic diameter of the particle with a deposition efficiency of 50%;

µ - кинематическая вязкость, г/см·с;µ is the kinematic viscosity, g / cm · s;

W - диаметр сопла, см;W is the diameter of the nozzle, cm;

ρч - плотность частиц аэрозоля, г/см3;ρ h - the density of aerosol particles, g / cm 3 ;

СС - поправка Каннингема;C C - Cunningham amendment;

V - линейная скорость движения частиц в сопельном отверстии, см/с. Линейная скорость движения частиц V в сопельном отверстии определяется [8] по формуле (3):V is the linear velocity of particles in the nozzle hole, cm / s The linear velocity of particles V in the nozzle hole is determined [8] by the formula (3):

V = Q π N W 2 / 4 , ( 3 )

Figure 00000003
V = Q π N W 2 / four , ( 3 )
Figure 00000003

где N - число сопел;where N is the number of nozzles;

Q - расход воздуха через импактор, л/мин.Q - air flow through the impactor, l / min.

Следовательно, требуемое значение D50 может быть достигнуто при различных комбинациях параметров N и W.Therefore, the desired value of D 50 can be achieved with various combinations of parameters N and W.

Отделы респираторного тракта дифференцированы в соответствии с дозиметрической моделью дыхательной системы Публикации 66 МКРЗ [2], которая формально описывается как набор последовательно расположенных фильтров, обладающих специфическими эффективностями улавливания аэрозольных частиц. Респираторный тракт человека в Публикации 66 МКРЗ представлен в виде четырех анатомических отделов, причем первый, третий и четвертый отделы включают по два подотдела (фиг.1):Respiratory tract departments are differentiated in accordance with the dosimetric model of the respiratory system of Publication 66 of the ICRP [2], which is formally described as a set of sequentially arranged filters with specific aerosol particle capture efficiencies. The human respiratory tract in Publication 66 of the ICRP is presented in the form of four anatomical departments, with the first, third and fourth departments comprising two sub-departments (FIG. 1):

1. Экстраторакальный отдел (ЕТ) состоит из передней части носового хода (ЕТ1), и задней части носового хода (ЕТ2).1. Extrathoracic department (ET) consists of the front of the nasal passage (ET 1 ), and the rear of the nasal passage (ET 2 ).

2. Трахеобронхиальный отдел (ВВ), включает трахею и бронхи.2. Tracheobronchial section (BB), includes the trachea and bronchi.

3. Бронхиолярный отдел (bb), состоит из первичных бронхиол и терминальных бронхиол.3. The bronchiolar division (bb), consists of primary bronchioles and terminal bronchioles.

4. Альвеолярно-интерстициальный отдел (AI) состоит из респираторных бронхиол и альвеол и др.4. The alveolar-interstitial department (AI) consists of respiratory bronchioles and alveoli, etc.

На фиг.1 показано соответствие каскадных элементов импактора-фантома отделам и подотделам респираторного тракта человека, выделенным в соответствии с Публикацией 66 МКРЗ, с указанием эффективных каскадных аэродинамических диаметров разделения D50 каскадных элементов (при объемом расходе воздуха 20 л/мин):Figure 1 shows the correspondence of the cascade elements of the impact phantom to the departments and subdivisions of the human respiratory tract, allocated in accordance with Publication 66 of the ICRP, indicating the effective cascade aerodynamic diameters of the separation D 50 of the cascade elements (with an air flow rate of 20 l / min):

- на коллекторной пластине первого каскадного элемента происходит инерционное осаждение размерной фракции аэрозолей, осаждающейся в передней части носового хода (D50=9,0 мкм);- on the collector plate of the first cascade element there is an inertial deposition of the size fraction of aerosols deposited in the front of the nasal passage (D 50 = 9.0 μm);

- на коллекторной пластине второго каскадного элемента происходит инерционное осаждение размерной фракции аэрозолей, осаждающейся в задней части носового хода (D50=5,8 мкм);- on the collector plate of the second cascade element there is an inertial deposition of the size fraction of aerosols deposited in the back of the nasal passage (D 50 = 5.8 μm);

- на коллекторной пластине третьего каскадного элемента происходит инерционное осаждение размерной фракции аэрозолей, оседающей в трахее и бронхах (D50=4,7 мкм);- on the collector plate of the third cascade element there is an inertial deposition of the size fraction of aerosols deposited in the trachea and bronchi (D 50 = 4.7 μm);

- на коллекторной пластине четвертого каскадного элемента происходит инерционное осаждение размерной фракции аэрозолей, осаждающейся в первичных бронхиолах (D50=3,3 мкм);- on the collector plate of the fourth cascade element, inertial deposition of the size fraction of aerosols deposited in the primary bronchioles occurs (D 50 = 3.3 μm);

- на коллекторной пластине пятого каскадного элемента происходит инерционное осаждение размерной фракции аэрозолей, осаждающейся в терминальных бронхиолах (D50=1,1 мкм);- on the collector plate of the fifth cascade element, inertial deposition of the size fraction of aerosols deposited in terminal bronchioles occurs (D 50 = 1.1 μm);

- на коллекторной пластине шестого каскадного элемента происходит инерционное осаждение размерной фракции аэрозолей, осаждающейся в респираторных бронхиолах (D50=0,6 мкм);- on the collector plate of the sixth cascade element, inertial deposition of the size fraction of aerosols deposited in respiratory bronchioles occurs (D 50 = 0.6 μm);

- на седьмом каскадном элементе, в качестве которого используется фильтр, происходит осаждение размерной фракции аэрозолей, которая в респираторном тракте человека оседает в альвеолах (D50 меньше 0,6 мкм).- on the seventh cascade element, which is used as a filter, the size fraction of aerosols is deposited, which in the human respiratory tract settles in the alveoli (D 50 less than 0.6 μm).

Каскадные элементы импактора-фантома размещены в пробоотборной корзине (фиг.2), что обеспечивает оперативность замены каскадных элементов. Использование в конструкции коллекторных пластин, имеющих форму тонких плоских дисков, в центре которых находится круглое отверстие для прохождения воздушного потока на следующий каскадный элемент или фильтр, позволяет размещать непосредственно эти коллекторные пластины в стандартных спектрометрических и радиометрических приборах при анализе активности фракций аэрозоля. Сопельные пластины (фиг.3, фиг.4) представляют собой плоские диски с сопельными отверстиями, равномерно распределенными по нескольким концентрическим окружностям (или по одной окружности). Многосопельность способствует равномерному распределению осажденных аэрозольных частиц по поверхности коллекторных пластин всех каскадных элементов. Кроме того, диаметр сопельного отверстия на сопельной пластине не превышает толщины сопельной пластины, что повышает избирательность каждого каскадного элемента к размеру осаждаемых аэрозольных частиц.Cascading elements of the impactor-phantom are placed in the sampling basket (figure 2), which ensures the speed of replacement of cascading elements. The use of collector plates in the design of thin flat disks, in the center of which there is a circular hole for air flow to the next cascade element or filter, allows these collector plates to be placed directly in standard spectrometric and radiometric devices when analyzing the activity of aerosol fractions. The nozzle plates (FIG. 3, FIG. 4) are flat disks with nozzle openings evenly distributed over several concentric circles (or one circle). Mnogosopelnost promotes uniform distribution of deposited aerosol particles on the surface of the collector plates of all cascade elements. In addition, the diameter of the nozzle hole on the nozzle plate does not exceed the thickness of the nozzle plate, which increases the selectivity of each cascade element to the size of the deposited aerosol particles.

Устройство позволяет также проводить измерение дисперсного состава аэрозоля, который предварительно был пропущен через средство индивидуальной защиты органов дыхания. Определяя изменение дисперсного состава и общего количества аэрозолей при прохождении воздушного потока через СИЗ, можно оценивать эффективность СИЗ по отношению к радиоактивным аэрозолям различной дисперсности.The device also allows you to measure the dispersed composition of the aerosol, which was previously passed through a respiratory protective equipment. By determining the change in the disperse composition and the total number of aerosols during the passage of air flow through the PPE, it is possible to evaluate the effectiveness of the PPE in relation to radioactive aerosols of different dispersion.

На фиг.1 показано соответствие каскадных элементов импактора-фантома отделам и подотделам респираторного тракта человека, выделенным в соответствии с Публикацией 66 МКРЗ [2], с указанием эффективных каскадных аэродинамических диаметров разделения каскадных элементов (D50); на фиг.2 изображена схема компоновки пробоотборной корзины устройства; на фиг.3 - сопельная пластина с сопельными отверстиями, распределенными по трем концентрическим окружностям; на фиг.4 - сопельная пластина с сопельными отверстиями, распределенными по одной окружности; на фиг.5 - устройство в разрезе; на фиг.6 - схема подключения устройства.Figure 1 shows the correspondence of the cascade elements of the impact phantom to the departments and subdivisions of the human respiratory tract, allocated in accordance with Publication 66 of the ICRP [2], indicating the effective cascade aerodynamic diameters of the separation of the cascade elements (D 50 ); figure 2 shows the layout of the sampling basket of the device; figure 3 - nozzle plate with nozzle holes distributed over three concentric circles; figure 4 - nozzle plate with nozzle holes distributed along one circumference; figure 5 is a device in section; figure 6 - connection diagram of the device.

Предлагаемое устройство (фиг.2 и фиг.5) состоит из нижней части корпуса 1, верхней части корпуса 2, пробоотборной корзины 3 и каскадных элементов. Первый каскадный элемент импактора-фантома состоит из сопельной пластины 4, разделительного кольца 5, коллекторной пластины 6, на которой происходит инерционное осаждение размерной фракции аэрозолей, осаждающейся в передней части носового хода человека (подотдел ET1 экстраторакального отдела ЕТ в дозиметрической модели Публикации 66 МКРЗ [2]) и разделительного кольца 7, которое отделяет коллекторную пластину 6 первого каскадного элемента от сопельной пластины 8 второго каскадного элемента. Второй каскадный элемент состоит из сопельной пластины 8, разделительного кольца 9, коллекторной пластины 10, на которой происходит инерционное осаждение размерной фракции аэрозолей, осаждающейся в задней части носового хода человека (подотдел ЕТ2 экстраторакального отдела ЕТ в дозиметрической модели Публикации 66 МКРЗ [2]) и разделительного кольца 11, которое отделяет коллекторную пластину 10 второго каскадного элемента от сопельной пластины 12 третьего каскадного элемента импактора-фантома. Третий каскадный элемент состоит из сопельной пластины 12, разделительного кольца 13, коллекторной пластины 14, на которой происходит инерционное осаждение размерной фракции аэрозолей, оседающей в трахее и бронхах (трахеобронхиальный отдел ВВ в дозиметрической модели Публикации 66 МКРЗ [2]) и разделительного кольца 15, отделяющего коллекторную пластину 14 третьего каскадного элемента от сопельной пластины 16 четвертого каскадного элемента. Четвертый каскадный элемент состоит из сопельной пластины 16, разделительного кольца 17, коллекторной пластины 18, на которой происходит инерционное осаждение размерной фракции аэрозолей, осаждающейся в первичных бронхиолах (бронхиолярный отдел bb в дозиметрической модели Публикации 66 МКРЗ [2]) и разделительного кольца 19, отделяющего коллекторную пластину 18 четвертого каскадного элемента от сопельной пластины 20 пятого каскадного элемента. Пятый каскадный элемент состоит из сопельной пластины 20, разделительного кольца 21, коллекторной пластины 22, на которой происходит осаждение размерной фракции аэрозолей, осаждающейся в терминальных бронхиолах (бронхиолярный отдел bb в дозиметрической модели Публикации 66 МКРЗ [2]) и разделительного кольца 23, отделяющего коллекторную пластину 22 пятого каскадного элемента от сопельной пластины 24 шестого каскадного элемента. Шестой каскадный элемент состоит из сопельной пластины 24, разделительного кольца 25, коллекторной пластины 26, на которой происходит инерционное осаждение размерной фракции аэрозолей, осаждающейся в респираторных бронхиолах (альвеолярно-интерстициальный отдел AI) и разделительного кольца 27, отделяющего коллекторную пластину 26 шестого каскадного элемента от седьмого каскадного элемента (фильтра) 28, на котором происходит осаждение размерной фракции аэрозолей, осаждающейся в альвеолах (альвеолярно-интерстициальный отдел AI в дозиметрической модели Публикации 66 МКРЗ [2]). Пробоотборная корзина 3 представляет собой полый цилиндр, открытый сверху и имеющий снизу крестовину для фиксации фильтра и других каскадных элементов. Она имеет две выемки по боковым стенкам для удобства установки каскадных элементов. К верхней части корпуса 2 посредством резьбового соединения присоединяется штуцер 29, обе части корпуса соединяются при помощи крепежных винтов 30, для уплотнения используются прокладки 31, 32. В нижней части корпуса 1 находится штуцер 33 для подсоединения побудителя расхода.The proposed device (figure 2 and figure 5) consists of the lower part of the housing 1, the upper part of the housing 2, a sampling basket 3 and cascade elements. The first cascade element of the impactor-phantom consists of a nozzle plate 4, a separation ring 5, a collector plate 6, on which inertial deposition of the size fraction of aerosols deposited in the front of the nasal passage of a person (subdivision ET 1 of the extra-thoracic ET section in the dosimetric model of Publication 66 ICRP [ 2]) and a dividing ring 7, which separates the collector plate 6 of the first cascade element from the nozzle plate 8 of the second cascade element. The second cascade element consists of a nozzle plate 8, a dividing ring 9, a collector plate 10, on which inertial deposition of the size fraction of aerosols deposited in the posterior part of the nasal passage of the person (ET 2 subunit of the extra-thoracic ET section in the dosimetric model of Publication 66 of the ICRC [2]) and a dividing ring 11, which separates the collector plate 10 of the second cascade element from the nozzle plate 12 of the third cascade element of the impactor phantom. The third cascade element consists of a nozzle plate 12, a separation ring 13, a collector plate 14, on which inertial deposition of the size fraction of aerosols deposited in the trachea and bronchi (tracheobronchial BB section in the dosimetric model of Publication 66 ICRP [2]) and the separation ring 15, separating the collector plate 14 of the third cascade element from the nozzle plate 16 of the fourth cascade element. The fourth cascade element consists of a nozzle plate 16, a dividing ring 17, a collector plate 18, on which inertial deposition of the aerosol size fraction deposited in the primary bronchioles (bronchiolar section bb in the dosimetric model of Publication 66 of the ICRP [2]) and the separation ring 19 separating the collector plate 18 of the fourth cascade element from the nozzle plate 20 of the fifth cascade element. The fifth cascade element consists of a nozzle plate 20, a separation ring 21, a collector plate 22, on which the size fraction of aerosols deposited in the terminal bronchioles is deposited (bronchiolar section bb in the dosimetric model of Publication 66 of the ICRP [2]) and a separation ring 23 separating the collector the plate 22 of the fifth cascade element from the nozzle plate 24 of the sixth cascade element. The sixth cascade element consists of a nozzle plate 24, a dividing ring 25, a collector plate 26, on which inertial deposition of the aerosol size fraction deposited in the respiratory bronchioles (alveolar-interstitial department AI) and a dividing ring 27 separating the collector plate 26 of the sixth cascade element the seventh cascade element (filter) 28, on which the deposition of the size fraction of aerosols deposited in the alveoli occurs (alveolar-interstitial section AI in dosimetric th model of Publication 66 of the ICRP [2]). The sampling basket 3 is a hollow cylinder, open at the top and having a cross at the bottom for fixing the filter and other cascade elements. It has two recesses on the side walls for ease of installation of cascading elements. A fitting 29 is connected to the upper part of the housing 2 by means of a threaded connection, both parts of the housing are connected by fixing screws 30, gaskets 31, 32 are used for sealing. In the lower part of the housing 1 there is a fitting 33 for connecting a flow inducer.

Работа устройства.The operation of the device.

Подготовка устройства к работе осуществляется в следующем порядке: производят компоновку пробоотборной корзины 3 в соответствии со схемой на фиг.2, предварительно нанеся на поверхности коллекторных пластин 6, 10, 14, 18, 22, 26 вязкое вещество; помещают прокладку 32 в нижнюю часть корпуса 1; затем помещают скомпонованную пробоотборную корзину 3 в нижнюю часть корпуса 1, которую соединяют с верхней частью корпуса 2 при помощи крепежных винтов 30, для уплотнения используется прокладка 31. К штуцеру 33 в нижней части корпуса подсоединяется побудитель расхода 34, снабженный расходомером 35, как показано на схеме подключения устройства (фиг.6).The preparation of the device for operation is carried out in the following order: the sampling basket 3 is assembled in accordance with the scheme of FIG. 2, having previously applied a viscous substance to the surface of the collector plates 6, 10, 14, 18, 22, 26; place the gasket 32 in the lower part of the housing 1; then the assembled sampling basket 3 is placed in the lower part of the housing 1, which is connected to the upper part of the housing 2 by means of fixing screws 30, a gasket 31 is used for sealing. A flow inductor 34 equipped with a flowmeter 35 is connected to the fitting 33 in the lower part of the housing, as shown in device connection diagram (Fig.6).

Отбор радиоактивного аэрозоля осуществляется при помощи побудителя расхода, который обеспечивает объемный расход, не выходящий за допустимые пределы (20 л/мин), что соответствует средней скорости дыхания человека в соответствии с «Нормами радиационной безопасности» (НРБ-99/2009) СанПиН 2.6.1.2523-09, п.4.2 [1].The selection of a radioactive aerosol is carried out using a flow rate stimulator that provides a volumetric flow rate that does not exceed acceptable limits (20 l / min), which corresponds to the average person’s breathing rate in accordance with the “Radiation Safety Standards” (NRB-99/2009) SanPiN 2.6. 1.2523-09, paragraph 4.2 [1].

Импактор-фантом устанавливается по месту отбора пробы, затем включается побудитель расхода 34, воздух, содержащий аэрозольные частицы, поступает в устройство через штуцер 29 и формируется в поток с заданными пространственно-скоростными параметрами. Попадая внутрь устройства, частицы аэрозоля движутся вместе с воздушным потоком с линейной скоростью, задаваемой размерами и количеством сопельных отверстий сопельной пластины 4. Резкое изменение направления движения потока после прохождения потоком сопельных отверстий сопельной пластины 4 первого каскадного элемента приводит к тому, что в силу своей инерции наиболее массивные частицы не успевают изменить направление своего движения и осаждаются в вязком веществе, покрывающем коллекторную пластину 6 первого каскадного элемента, при этом на коллекторной пластине 6 первого каскадного элемента происходит инерционное осаждение размерной фракции аэрозолей, осаждающейся в передней части носового хода человека (подотдел ET1 экстраторакального отдела ЕТ в дозиметрической модели Публикации 66 МКРЗ [2]). Далее воздушные потоки через сопельные отверстия сопельной пластины 8 поступают на второй каскадный элемент, где они вновь изменяют направление и направляются к отверстию, расположенному в центре коллекторной пластины 10, при этом на поверхности коллекторной пластины 10 второго каскадного элемента происходит инерционное осаждение размерной фракции аэрозолей, осаждающейся в задней части носового хода человека (подотдел ЕТ2 экстраторакального отдела ЕТ в дозиметрической модели Публикации 66 МКРЗ [2]). Затем воздушные потоки через сопельные отверстия сопельной пластины 12 поступают на третий каскадный элемент и еще раз, резко изменяют направление в сторону отверстия в центре коллекторной пластины 14, при этом на коллекторной пластине 14 третьего каскадного элемента происходит осаждение размерной фракции аэрозолей, оседающей в трахее и бронхах (трахеобронхиальный отдел ВВ в дозиметрической модели Публикации 66 МКРЗ [2]). Далее воздушные потоки через сопельные отверстия сопельной пластины 16 поступают на четвертый каскадный элемент, где они резко изменяют направление и направляются к отверстию в центре коллекторной пластины 18, при этом на коллекторной пластине 18 четвертого каскадного элемента происходит инерционное осаждение размерной фракции аэрозолей, осаждающейся в первичных бронхиолах (бронхиолярный отдел bb в дозиметрической модели Публикации 66 МКРЗ [2]). Затем воздушные потоки через сопельные отверстия сопельной пластины 20 поступают на пятый каскадный элемент, резко изменяют направление в сторону отверстия в центре коллекторной пластины 22, при этом на коллекторной пластине 22 пятого каскадного элемента происходит осаждение размерной фракции аэрозолей, осаждающейся в терминальных бронхиолах (бронхиолярный отдел bb в дозиметрической модели Публикации 66 МКРЗ [2]). После чего воздушные потоки через разгонные отверстия сопельной пластины 24 поступают на шестой каскадный элемент, где соединяются в центре коллекторной пластины 26 в один поток, при этом на поверхности коллекторной пластины 26 шестого каскадного элемента происходит инерционное осаждение размерной фракции аэрозолей, осаждающейся в респираторных бронхиолах (альвеолярно-интерстициальный отдел AI в дозиметрической модели Публикации 66 МКРЗ [2]). После коллекторной пластины шестого каскадного элемента воздушный поток направляется к фильтру 28, оставшиеся в воздушном потоке аэрозольные частицы оседают на фильтре 28, так происходит осаждение размерной фракции аэрозолей, которая в респираторном тракте человека оседает в альвеолах (альвеолярно-интерстициальный отдел AI в дозиметрической модели Публикации 66 МКРЗ [2]), после этого воздушный поток выходит через штуцер 33 в нижней части корпуса устройства. Отбор пробы производится в зависимости от характера решаемой задачи в течение 0,5-3 часов, после чего побудитель расхода 34 отключается. Импактор-фантом 36 разбирается: верхняя часть корпуса 2 отсоединяется, корзина 3 с каскадными элементами вынимается или заменяется на новую. Каскадные элементы с осторожностью извлекаются из корзины. Измерение активности, накопленной на коллекторных пластинах и фильтре производится с помощью спектрометрических и радиометрических приборов.The impactor phantom is installed at the sampling location, then the flow inducer 34 is turned on, the air containing aerosol particles enters the device through the nozzle 29 and is formed into the stream with the specified spatial-velocity parameters. Once inside the device, the aerosol particles move along with the air flow at a linear speed, determined by the size and number of nozzle holes of the nozzle plate 4. A sharp change in the direction of flow after the nozzle holes of the nozzle plate 4 pass through the first cascade element leads to the inertia the most massive particles do not have time to change the direction of their motion and are deposited in a viscous substance covering the collector plate 6 of the first cascade element, when that on the collecting plate 6 of the first cascade element occurs inertial deposition of aerosol size fraction, precipitating in front of the human nasal stroke (subdivision ET 1 to ET extrathoracic card dosimetry model ICRP Publication 66 [2]). Further, the air flows through the nozzle openings of the nozzle plate 8 enter the second cascade element, where they again change direction and are directed to the hole located in the center of the collector plate 10, while inertial deposition of the aerosol size fraction deposited on the surface of the collector plate 10 of the second cascade element in the posterior part of the nasal passage of a person (ET 2 extra-thoracic ET unit in the dosimetric model of Publication 66 of the ICRP [2]). Then, the air flows through the nozzle openings of the nozzle plate 12 enter the third cascade element and, again, sharply change direction towards the hole in the center of the collector plate 14, while the size fraction of aerosols sedimenting in the trachea and bronchi is deposited on the collector plate 14 of the third cascade element. (tracheobronchial section of the explosive in the dosimetric model of Publication 66 of the ICRP [2]). Further, the air flows through the nozzle openings of the nozzle plate 16 enter the fourth cascade element, where they sharply change direction and are directed to the hole in the center of the collector plate 18, while inertial deposition of the aerosol size fraction deposited in the primary bronchioles occurs on the collector plate 18 of the fourth cascade element (bronchiolar bb in the dosimetric model of Publication 66 of the ICRP [2]). Then, air flows through the nozzle openings of the nozzle plate 20 enter the fifth cascade element, sharply change direction towards the hole in the center of the collector plate 22, while the size fraction of aerosols deposited in the terminal bronchioles is deposited on the collector plate 22 of the fifth cascade element (bronchiolar bb in the dosimetric model of Publication 66 of the ICRP [2]). After that, the air flows through the accelerating holes of the nozzle plate 24 enter the sixth cascade element, where they are connected in one stream at the center of the collector plate 26, while inertial deposition of the aerosol size fraction deposited in the respiratory bronchioles (alveolar) occurs on the surface of the collector plate 26 of the sixth cascade element. -interstitial department of AI in the dosimetric model of Publication 66 of the ICRP [2]). After the collector plate of the sixth cascade element, the air stream is directed to the filter 28, the aerosol particles remaining in the air stream are deposited on the filter 28, so the size fraction of aerosols is deposited, which in the human respiratory tract settles in the alveoli (alveolar-interstitial department AI in the dosimetric model of Publication 66 MKRZ [2]), after which the air flow leaves through the fitting 33 in the lower part of the device. Sampling is carried out depending on the nature of the problem to be solved for 0.5-3 hours, after which the flow driver 34 is turned off. The impactor phantom 36 is disassembled: the upper part of the housing 2 is detached, the basket 3 with cascading elements is removed or replaced with a new one. Cascading elements are carefully removed from the basket. The activity accumulated on the collector plates and the filter is measured using spectrometric and radiometric instruments.

Пример 1.Example 1

Оценка распределения ожидаемой эффективной дозы внутреннего облучения по отделам респираторного тракта при ингаляционном поступлении радиоактивного аэрозоля, содержащего двуокись плутония 239PuO2.Estimation of the distribution of the expected effective dose of internal exposure in the respiratory tract during inhalation of a radioactive aerosol containing plutonium dioxide 239 PuO 2 .

В зависимости от скорости перехода радионуклида из легких в кровь химические соединения радионуклидов, находящихся на аэрозольных частицах, разделены на три типа: М - медленно растворимые соединения, П - соединения, растворимые с промежуточной скоростью, и Б - быстро растворимые соединения [4]. 239PuO2 по скорости абсорбции относится к типу М [1], что в дальнейшем учитывается при определении эффективной дозы внутреннего облучения. Для оценки распределения ожидаемой эффективной дозы внутреннего облучения по отделам респираторного тракта человека при ингаляционном поступлении радиоактивного аэрозоля 239PuO2 действуют следующим образом: производят компоновку пробоотборной корзины 3 в соответствии со схемой на фиг.2, предварительно нанеся на поверхности коллекторных пластин 6, 10, 14, 18, 22, 26 вязкое вещество (ЦИАТИМ-221, ГОСТ 9433-80). Диаметр сопельных отверстий и толщину сопельных пластин 4, 8, 12, 16, 20, 24 подбирают с учетом того, что объемная скорость воздушного потока устанавливается равной 20 л/мин: первая сопельная пластина 4 при толщине 3,0 мм имеет 24 сопельных отверстия диаметром 2,8 мм, вторая сопельная пластина 8 при толщине 2,0 мм имеет 24 сопельных отверстия диаметром 2,0 мм, третья сопельная пластина 12 при толщине 2,0 мм имеет 24 сопельных отверстия диаметром 1,8 мм, четвертая сопельная пластина 16 при толщине 2,0 мм имеет 24 сопельных отверстия диаметром 1,4 мм, пятая сопельная пластина 20 при толщине 1,0 мм имеет 24 сопельных отверстия диаметром 0,7 мм, шестая сопельная пластина 24 при толщине 1,0 мм имеет 12 сопельных отверстий диаметром 0,5 мм. Расположение сопельных отверстий для первых пяти сопельных пластин представлено на фиг.3, а для шестой сопельной пластины - на фиг.4. Затем помещают прокладку 32 в нижнюю часть корпуса; помещают скомпонованную пробоотборную корзину 3 в нижнюю часть корпуса 1, которую соединяют с верхней частью корпуса 2 при помощи крепежных винтов 30, для уплотнения используется прокладка 31 (фиг.5). Импактор-фантом устанавливают по месту отбора пробы, затем с помощью побудителя расхода 34, снабженного расходомером 35, устанавливают объемную скорость прокачки воздушного потока через устройство, равную 20 л/мин (фиг.6). Пробоотбор производят в течение 3 часов. По окончании отбора разбирают импактор-фантом 36 и вынимают пробоотборную корзину 3. Коллекторные пластины изымают, не нарушая смазанных поверхностей. Для измерения активности коллекторные пластины устанавливают поочередно в держатель радиометра и производят измерение активности. Затем, рассчитывают значения ожидаемой эффективной дозы внутреннего облучения при ингаляции для каждого отдела респираторного тракта. Для этого значение активности аэрозольной фракции, осажденной на поверхности данной коллекторной пластины, умножают на дозовый коэффициент, зависящий от нуклидного состава, класса растворимости и дисперсности аэрозоля [10]. В результате получают распределение ожидаемой эффективной дозы внутреннего облучения при ингаляции по органам и тканям респираторного тракта человека. Результаты заносят в таблицу 1.Depending on the rate of transfer of the radionuclide from the lungs to the blood, the chemical compounds of the radionuclides located on aerosol particles are divided into three types: M — slowly soluble compounds, P — compounds soluble at an intermediate speed, and B — rapidly soluble compounds [4]. 239 PuO 2 in terms of absorption rate is of type M [1], which is subsequently taken into account when determining the effective dose of internal exposure. To assess the distribution of the expected effective dose of internal radiation in the respiratory tract of a person with inhalation of radioactive aerosol 239 PuO 2, proceed as follows: the sampling basket 3 is assembled in accordance with the scheme in Fig. 2, having previously been applied to the surfaces of the collector plates 6, 10, 14 , 18, 22, 26 viscous substance (TsIATIM-221, GOST 9433-80). The diameter of the nozzle holes and the thickness of the nozzle plates 4, 8, 12, 16, 20, 24 are selected taking into account the fact that the air velocity is set at 20 l / min: the first nozzle plate 4 with a thickness of 3.0 mm has 24 nozzle holes with a diameter 2.8 mm, the second nozzle plate 8 with a thickness of 2.0 mm has 24 nozzle holes with a diameter of 2.0 mm, the third nozzle plate 12 with a thickness of 2.0 mm has 24 nozzle holes with a diameter of 1.8 mm, the fourth nozzle plate 16 with a thickness of 2.0 mm has 24 nozzle holes with a diameter of 1.4 mm, the fifth nozzle plate the tire 20 with a thickness of 1.0 mm has 24 nozzle holes with a diameter of 0.7 mm, the sixth nozzle plate 24 with a thickness of 1.0 mm has 12 nozzle holes with a diameter of 0.5 mm. The location of the nozzle holes for the first five nozzle plates is shown in figure 3, and for the sixth nozzle plate in figure 4. Then place the gasket 32 in the lower part of the housing; place the assembled sampling basket 3 in the lower part of the housing 1, which is connected to the upper part of the housing 2 by means of fixing screws 30, gasket 31 is used for sealing (Fig. 5). The impactor phantom is installed at the sampling location, then with the help of a flow driver 34 equipped with a flow meter 35, the volumetric flow rate of the air flow through the device is set to 20 l / min (Fig.6). Sampling is carried out within 3 hours. At the end of the selection, the impactor phantom 36 is disassembled and the sampling basket 3 is removed. The collector plates are removed without disturbing the lubricated surfaces. To measure activity, the collector plates are mounted alternately in the radiometer holder and activity is measured. Then, the values of the expected effective dose of internal exposure during inhalation are calculated for each department of the respiratory tract. For this, the activity value of the aerosol fraction deposited on the surface of this collector plate is multiplied by a dose coefficient depending on the nuclide composition, solubility class, and dispersion of the aerosol [10]. As a result, the distribution of the expected effective dose of internal exposure during inhalation of the organs and tissues of the human respiratory tract is obtained. The results are listed in table 1.

Таблица 1Table 1 Оценка распределения ожидаемой эффективной дозы внутреннего облучения по тканям и органам респираторного тракта при ингаляционном поступлении радиоактивного аэрозоля, содержащего 239PuO2 Estimation of the distribution of the expected effective dose of internal exposure to tissues and organs of the respiratory tract with inhalation of a radioactive aerosol containing 239 PuO 2 No. Отдел дыхательного тракта Respiratory tract Активность, БкActivity, Bq Дозовый коэф., Зв/БкDose coefficient, Sv / Bk Ожидаемая эффективная доза внутреннего облучения, мкЗвExpected effective dose of internal exposure, μSv 1one Передняя часть носового хода (ET1)Front of the nasal passage (ET 1 ) 0,10.1 4,7·10-6 4.7 · 10 -6 0,470.47 22 Задняя часть носового хода (ЕТ2)Back of the nasal passage (ET 2 ) 11eleven 2·10-4 2 · 10 -4 2,2·103 2.2 · 10 3 33 Трахея и бронхи (ВВ)Trachea and bronchi (BB) 4,34.3 3,6·10-3 3.6 · 10 -3 1,6·104 1.610 4 4four Первичные бронхиолы (bb)Primary Bronchioles (bb) 6,76.7 3·10-3 3 · 10 -3 2,0·104 2.0 · 10 4 55 Терминальные бронхиолы (bb)Terminal Bronchioles (bb) 1,31.3 3·10-3 3 · 10 -3 3,9·103 3.9 · 10 3 66 Респираторные бронхиолы (AI)Respiratory Bronchioles (AI) 0,50.5 1,3·10-3 1.3 · 10 -3 6,5·102 6.510 2 77 Альвеолы (AI)Alveoli (AI) 22 1,3·10-3 1.3 · 10 -3 2,6·103 2.6 · 10 3

На основании полученных данных можно заключить, что наибольшее значение ожидаемой эффективной дозы приходится на бронхиолярный отдел bb (первичные бронхиолы).Based on the data obtained, we can conclude that the greatest value of the expected effective dose falls on the bronchial bb (primary bronchioles).

Пример 2.Example 2

Оценка распределения ожидаемой эффективной дозы внутреннего облучения по отделам респираторного тракта при ингаляционном поступлении радиоактивного аэрозоля, содержащего двуокись полония 210PoO2.Evaluation of the distribution of the expected effective dose of internal exposure in the respiratory tract upon inhalation of a radioactive aerosol containing polonium dioxide 210 PoO 2 .

Для оценки распределения ожидаемой эффективной дозы внутреннего облучения по отделам респираторного тракта при ингаляционном поступлении радиоактивного аэрозоля, содержащего двуокись полония 210PoO2 (тип абсорбции: П) действуют следующим образом: производят компоновку пробоотборной корзины 3 в соответствии со схемой на фиг.2, предварительно нанеся на поверхности коллекторных пластин 6, 10, 14, 18, 22, 26 вязкое вещество (ЦИАТИМ-221, ГОСТ 9433-80). Диаметр сопельных отверстий и толщину сопельных пластин (фиг.3, 4) подбирают с учетом того, что объемная скорость воздушного потока устанавливается равной 20 л/мин. Далее подготовку устройства к работе осуществляют так же, как в примере 1. Импактор-фантом устанавливают по месту отбора пробы, затем с помощью побудителя расхода 34, снабженного расходомером 35, устанавливают объемную скорость прокачки воздушного потока через устройство, равную 20 л/мин (фиг.6). Пробоотбор производят в течение одного часа. По окончании отбора разбирают импактор-фантом 36 и вынимают пробоотборную корзину 3. Коллекторные пластины изымают, не нарушая смазанных поверхностей. Для измерения активности коллекторные пластины устанавливают поочередно в держатель радиометра и производят измерение активности. Затем, рассчитывают значения ожидаемой эффективной дозы внутреннего облучения при ингаляции для каждого отдела респираторного тракта. Для этого значение активности аэрозольной фракции, осажденной на поверхности данной коллекторной пластины умножают на дозовый коэффициент, зависящий от нуклидного состава, класса растворимости и дисперсности аэрозоля [10]. В результате получают распределение ожидаемой эффективной дозы внутреннего облучения при ингаляции по органам и тканям респираторного тракта человека. Результаты заносят в таблицу 2.To assess the distribution of the expected effective dose of internal exposure in the respiratory tract upon inhalation of a radioactive aerosol containing polonium dioxide 210 PoO 2 (absorption type: P), proceed as follows: make the sampling basket 3 in accordance with the scheme in FIG. 2, having previously applied on the surface of the collector plates 6, 10, 14, 18, 22, 26 a viscous substance (TsIATIM-221, GOST 9433-80). The diameter of the nozzle holes and the thickness of the nozzle plates (Figs. 3, 4) are selected taking into account that the air velocity is set at 20 l / min. Further, the preparation of the device for operation is carried out in the same way as in example 1. The impactor phantom is installed at the sampling location, then with the help of a flow inducer 34 equipped with a flow meter 35, the volumetric flow rate of air flow through the device is set to 20 l / min (FIG. .6). Sampling is carried out within one hour. At the end of the selection, the impactor phantom 36 is disassembled and the sampling basket 3 is removed. The collector plates are removed without disturbing the lubricated surfaces. To measure activity, the collector plates are mounted alternately in the radiometer holder and activity is measured. Then, the values of the expected effective dose of internal exposure during inhalation are calculated for each department of the respiratory tract. For this, the activity value of the aerosol fraction deposited on the surface of a given collector plate is multiplied by a dose coefficient depending on the nuclide composition, solubility class, and dispersion of the aerosol [10]. As a result, the distribution of the expected effective dose of internal exposure during inhalation of the organs and tissues of the human respiratory tract is obtained. The results are listed in table 2.

Таблица 2table 2 Оценка распределения ожидаемой эффективной дозы внутреннего облучения по тканям и органам респираторного тракта при ингаляционном поступлении радиоактивного аэрозоля, содержащего 210PoO2 Estimation of the distribution of the expected effective dose of internal exposure to tissues and organs of the respiratory tract during inhalation of a radioactive aerosol containing 210 PoO 2 No. Отдел дыхательного трактаRespiratory tract Активность, БкActivity, Bq Дозовый коэф, Зв/БкDose coefficient, Sv / Bk Ожидаемая эффективная доза внутреннего облучения, мкЗвExpected effective dose of internal exposure, μSv 1one Передняя часть носового хода (ET1)Front of the nasal passage (ET 1 ) 0,20.2 1,85·10-5 1.85 · 10 -5 3,73,7 22 Задняя часть носового хода (ЕТ2)Back of the nasal passage (ET 2 ) 11eleven 4,3·10-7 4.310 -7 4,74.7 33 Трахея и бронхи (ВВ)Trachea and bronchi (BB) 4,54,5 1,2·10-5 1.2 · 10 -5 0,50.5 4four Первичные бронхиолы (bb)Primary Bronchioles (bb) 6,46.4 1,6·10-5 1.6 · 10 -5 10-2 10 -2 55 Терминальные бронхиолы (bb)Terminal Bronchioles (bb) 4,64.6 1,6·10-5 1.6 · 10 -5 73,673.6 66 Респираторные бронхиолы (AI)Respiratory Bronchioles (AI) 0,50.5 3,2·10-6 3.2 · 10 -6 1,61,6 77 Альвеолы (AI)Alveoli (AI) 0,70.7 3,2·10-6 3.2 · 10 -6 2,22.2

На основании полученных данных можно заключить, что наибольшее значение ожидаемой эффективной дозы приходится на бронхиолярный отдел bb (терминальные бронхиолы).Based on the data obtained, it can be concluded that the greatest value of the expected effective dose falls on the bronchial bb department (terminal bronchioles).

Таким образом, показано, что поставленная цель достигнута: создан импактор-фантом респираторного тракта человека, моделирующий фракционное осаждение аэрозольных частиц в каждом из отделов респираторного тракта человека и позволяющий с использованием спектрометрических и радиометрических приборов оперативно проводить оценку распределения ожидаемой эффективной дозы внутреннего облучения по тканям и органам респираторного тракта при ингаляционном поступлении радиоактивных аэрозолей, независимо от того, является ли распределение активности по размерам частиц дисперсной фазы аэрозоля логарифмически нормальным.Thus, it has been shown that the goal has been achieved: an impact phantom of the human respiratory tract has been created, which simulates the fractional deposition of aerosol particles in each part of the human respiratory tract and allows using the spectrometric and radiometric instruments to quickly evaluate the distribution of the expected effective dose of internal exposure to tissues and respiratory tract with inhalation of radioactive aerosols, regardless of whether the distribution of a ciency size of the dispersed phase of aerosol particles lognormal.

Источники информацииInformation sources

1. Нормы радиационной безопасности (НРБ-99/2009): Гигиенические нормативы. - М.: Центр санитарно-эпидемиологического нормирования гигиенической сертификации и экспертизы Минздрава России, 2009. - 73 с.1. Norms of radiation safety (NRB-99/2009): Hygienic standards. - M.: Center for Sanitary and Epidemiological Regulation of Hygienic Certification and Expertise of the Ministry of Health of Russia, 2009. - 73 p.

2. International Commission on Radiological Protection. Human respiratory tract model for radiological protection. ICRP Publication 66 // Ann. ICRP, - 1994. - Vol.24, Nos. 1-3. - 300 p.2. International Commission on Radiological Protection. Human respiratory tract model for radiological protection. ICRP Publication 66 // Ann. ICRP, 1994. Vol. 24, Nos. 1-3. - 300 p.

3. МУ 2.6.1.26-2000 Дозиметрический контроль профессионального внутреннего облучения. Общие требования. - 2000. - 53 с.3. MU 2.6.1.26-2000 Dosimetric control of professional internal exposure. General requirements. - 2000. - 53 p.

4. Будыка А.К., Борисов Н.Б. Волокнистые фильтры для контроля загрязнения воздушной среды. - М.: ИздАТ, 2008. - 359 с.4. Budyka A.K., Borisov N.B. Fiber filters to control air pollution. - M .: Publishing House, 2008 .-- 359 p.

5. RU 2175556 C2, 10.11.2001.5. RU 2175556 C2, 11/10/2001.

6. Papastefanou C. Radioactive Aerosols (Volume 12 in series «Radioactivity in the Environment»). - Argyll: Elsevier, 2008-186 p.6. Papastefanou C. Radioactive Aerosols (Volume 12 in series "Radioactivity in the Environment"). - Argyll: Elsevier, 2008-186 p.

7. RU 2239815 C1, 10.11.2004.7. RU 2239815 C1, 10.11.2004.

8. Kwon S.B., Kim M.C., Lee K.W. Effects of jet configuration on the performance of multi-nozzle impactors // Journal of Aerosol Science. - V.33, Issue 6, 2002. - P.859-869.8. Kwon S.B., Kim M.C., Lee K.W. Effects of jet configuration on the performance of multi-nozzle impactors // Journal of Aerosol Science. - V.33, Issue 6, 2002. - P.859-869.

9. Райст П. Аэрозоли, введение в теорию. - М.: Мир, 1987. - 278 с.9. Raist P. Aerosols, an introduction to theory. - M.: Mir, 1987 .-- 278 p.

10. The ICRP Database of Dose Coefficients: Worker and Members of the Public [Electronic resource, CD-ROM]. - Elsevier Science Ltd, 2001.10. The ICRP Database of Dose Coefficients: Worker and Members of the Public [Electronic resource, CD-ROM]. - Elsevier Science Ltd, 2001.

Claims (3)

1. Импактор-фантом респираторного тракта человека, содержащий каскадные элементы, расположенные в пробоотборной корзине, размещенной в корпусе, к верхней части которого посредством резьбового соединения присоединен штуцер, причем каждый каскадный элемент, кроме последнего, состоит из сопельной пластины с сопельными отверстиями, коллекторной пластины с нанесенным на ее поверхность вязким веществом и разделительного кольца, в качестве последнего каскадного элемента используется фильтр, отличающийся тем, что импактор-фантом содержит семь каскадных элементов, установленных с возможностью осуществления инерционного осаждения аэрозолей для моделирования фракционного осаждения аэрозолей в отделах респираторного тракта человека, при этом: коллекторная пластина первого каскадного элемента выполнена с возможностью обеспечить инерционное осаждение размерной фракции аэрозолей, осаждающейся в передней части носового хода, коллекторная пластина второго каскадного элемента -инерционное осаждение размерной фракции аэрозолей, осаждающейся в задней части носового хода, коллекторная пластина третьего каскадного элемента - осаждение размерной фракции аэрозолей, осаждающейся в трахее и бронхах, на коллекторной пластине четвертого каскадного элемента - осаждение размерной фракции аэрозолей, осаждающейся в первичных бронхиолах, коллекторная пластина пятого каскадного элемента - осаждение размерной фракции аэрозолей, осаждающейся в терминальных бронхиолах, коллекторная пластина шестого каскадного элемента - осаждение размерной фракции аэрозолей, осаждающейся в респираторных бронхиолах, а седьмой каскадный элемент, в качестве которого используется фильтр, выполнен с возможностью обеспечения осаждения размерной фракции аэрозолей, осаждающейся в альвеолах.1. Impact phantom of the human respiratory tract, containing cascade elements located in a sampling basket located in the housing, to the top of which a threaded connection is connected, each cascade element, except the last one, consists of a nozzle plate with nozzle holes, a collector plate with a viscous substance and a spacer ring deposited on its surface, a filter is used as the last cascade element, characterized in that the impactor phantom contains there are cascade elements installed with the possibility of inertial deposition of aerosols to simulate fractional deposition of aerosols in the human respiratory tract, wherein: the collector plate of the first cascade element is configured to provide inertial deposition of the size fraction of aerosols deposited in front of the nasal passage, the collector plate of the second cascade element - inertial deposition of the size fraction of aerosols deposited in the back of the nasal passage, count lecture plate of the third cascade element — deposition of the dimensional fraction of aerosols deposited in the trachea and bronchi; on the collector plate of the fourth cascade element — deposition of the dimensional fraction of aerosols deposited in the primary bronchioles; collector plate of the fifth cascade element — deposition of the dimensional fraction of aerosol aerosols; the collector plate of the sixth cascade element is the deposition of the size fraction of aerosols deposited in the respiratory bronchioles, and the seventh cascade The th element, which is used as a filter, is configured to provide deposition of the size fraction of aerosols deposited in the alveoli. 2. Импактор-фантом по п.1, отличающийся тем, что сопельные пластины первых пяти каскадных элементов представляют собой плоские диски с сопельными отверстиями, равномерно распределенными по трем концентрическим окружностям, а сопельная пластина шестого каскадного элемента - плоский диск с сопельными отверстиями, равномерно распределенными по одной окружности.2. The impactor phantom according to claim 1, characterized in that the nozzle plates of the first five cascade elements are flat disks with nozzle holes uniformly distributed over three concentric circles, and the nozzle plate of the sixth cascade element is a flat disk with nozzle holes uniformly distributed along one circle. 3. Импактор-фантом по п.2, отличающийся тем, что сопельные отверстия имеют на входе фаску под углом 45°. 3. The impactor phantom according to claim 2, characterized in that the nozzle holes have a chamfer at the entrance at an angle of 45 °.
RU2012121978/14A 2012-05-29 2012-05-29 Respiratory phantom impactor RU2509375C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012121978/14A RU2509375C2 (en) 2012-05-29 2012-05-29 Respiratory phantom impactor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012121978/14A RU2509375C2 (en) 2012-05-29 2012-05-29 Respiratory phantom impactor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012121978A RU2012121978A (en) 2013-12-10
RU2509375C2 true RU2509375C2 (en) 2014-03-10

Family

ID=49682558

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012121978/14A RU2509375C2 (en) 2012-05-29 2012-05-29 Respiratory phantom impactor

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2509375C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2780177C1 (en) * 2021-12-02 2022-09-20 ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ УНИТАРНОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ ЮЖНО-УРАЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ БИОФИЗИКИ (ФГУП ЮУрИБФ) Cascade impactor

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1013094A1 (en) * 1981-12-16 1983-04-23 Научно-Исследовательский Институт Специальных Способов Литья Pressure die casting machine pressing assembly
RU2175556C2 (en) * 1994-03-07 2001-11-10 Инхейл Терапьютик Системз Methods and compositions for light delivery of insulin
WO2009045866A1 (en) * 2007-10-02 2009-04-09 Clyde L Witham Cascade impactor
RU101903U1 (en) * 2010-09-09 2011-02-10 Александр Николаевич Черний X-ray Phantom Phantom
US20110088492A1 (en) * 2006-04-11 2011-04-21 Krishna Maheshwari Automated cascade impactor

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1013094A1 (en) * 1981-12-16 1983-04-23 Научно-Исследовательский Институт Специальных Способов Литья Pressure die casting machine pressing assembly
RU2175556C2 (en) * 1994-03-07 2001-11-10 Инхейл Терапьютик Системз Methods and compositions for light delivery of insulin
US20110088492A1 (en) * 2006-04-11 2011-04-21 Krishna Maheshwari Automated cascade impactor
WO2009045866A1 (en) * 2007-10-02 2009-04-09 Clyde L Witham Cascade impactor
RU101903U1 (en) * 2010-09-09 2011-02-10 Александр Николаевич Черний X-ray Phantom Phantom

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2780177C1 (en) * 2021-12-02 2022-09-20 ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ УНИТАРНОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ ЮЖНО-УРАЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ БИОФИЗИКИ (ФГУП ЮУрИБФ) Cascade impactor
RU2818913C1 (en) * 2023-10-02 2024-05-07 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Государственный научный центр Российской Федерации - Федеральный медицинский биофизический центр имени А.И. Бурназяна" Individual impactor and a method for estimating the committed effective dose of internal radiation based thereon

Also Published As

Publication number Publication date
RU2012121978A (en) 2013-12-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Lippmann et al. The effect of particle size on the regional deposition of inhaled aerosols in the human respiratory tract
Asgharian et al. Modeling age-related particle deposition in humans
Cheng et al. Deposition of thoron progeny in human head airways
Martonen Measurement of particle dose distribution in a model of a human larynx and tracheobronchial tree
Farkas et al. Computer modelling as a tool in characterization and optimization of aerosol drug delivery
Guilmette et al. Deposition of 0.005-12 μm monodisperse particles in a computer-milled, MRI-based nasal airway replica
George et al. Radon daughter plateout-I measurements
RU2509375C2 (en) Respiratory phantom impactor
Altshuler Behaviour of airborne particles in the respiratory tract
Yuness et al. Indoor activity of short-lived radon progeny as critical parameter in dose assessment
Bi et al. Age and sex dependent inhalation doses to members of the public from indoor thoron progeny
Hopke et al. A measurement system for Rn decay product lung deposition based on respiratory models
RU2818913C1 (en) Individual impactor and a method for estimating the committed effective dose of internal radiation based thereon
Darquenne et al. Aerosols and the human lung: an introduction
Sakr et al. Effect of activity particle size distribution on deposition fraction of inhaled radon decay products in human respiratory system
Hinds et al. The effect of respirator dead space and lung retention on exposure estimates
Kranrod et al. A simple technique for measuring the activity size distribution of radon and thoron progeny aerosols
Moss et al. Dosimetry counts: molecular hypersensitivity may not drive pulmonary hyperresponsiveness
You et al. Linking contact behavior and droplet patterns to dynamically model indoor respiratory infections among schoolchildren
Smith et al. An Investigation of Monitoring by Nose Blow Sampling
Othman et al. Lung dosimetry model of inhaled 222Rn for workers at selected building material factories in Erbil City, Iraq
Schlesinger et al. Studies of intrabronchial particle deposition using hollow bronchial casts
CN113703027A (en) Method, model, system and storage medium for calculating effective dose of human body product to be accumulated
Strong et al. The regional lung deposition of thoron progeny attached to the particulate phase of environmental tobacco smoke
Hempelmann et al. Determination of systemically deposited plutonium in laboratory personnel and a simple qualitative test for exposure to airborne radioactive material

Legal Events

Date Code Title Description
HE9A Changing address for correspondence with an applicant
HZ9A Changing address for correspondence with an applicant
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20140530

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20150327

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20160530