Импактор-фантом респираторного тракта человека

Импактор-фантом респираторного тракта человека

Иллюстрации

Показать все

Реферат

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.

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.

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.

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.

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.

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).

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.

Эффективность осаждения частиц ε_i, 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):

ε i = N 1 / N 2 ,         ( 1 )

где N₁ - число частиц данного аэродинамического диаметра, осевших на коллекторной пластине i-го каскадного элемента;

N₂ - число частиц того же диаметра, находившихся в струе воздуха, направленной на данный каскадный элемент.

Аэродинамический диаметр, соответствующий ε_i=0,5 называется эффективным каскадным аэродинамическим диаметром разделения D₅₀ (англ. ECAD - Effective Cut off Aerodynamic Diameter) [9]. Его расчет производился по формуле (2):

D 50 = S t 50 ⋅ 9 ⋅ μ ⋅ W C C ⋅ ρ ч ⋅ V ,           ( 2 )

где D₅₀ - эффективный каскадный аэродинамический диаметр разделения, мкм;

St₅₀ - число Стокса, соответствующее аэродинамическому диаметру частицы с эффективностью осаждения 50%;

µ - кинематическая вязкость, г/см·с;

W - диаметр сопла, см;

ρ_ч - плотность частиц аэрозоля, г/см³;

С_С - поправка Каннингема;

V - линейная скорость движения частиц в сопельном отверстии, см/с. Линейная скорость движения частиц V в сопельном отверстии определяется [8] по формуле (3):

V = Q π ⋅ N ⋅ W 2 / 4 ,             ( 3 )

где N - число сопел;

Q - расход воздуха через импактор, л/мин.

Следовательно, требуемое значение D₅₀ может быть достигнуто при различных комбинациях параметров N и 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):

1. Экстраторакальный отдел (ЕТ) состоит из передней части носового хода (ЕТ₁), и задней части носового хода (ЕТ₂).

2. Трахеобронхиальный отдел (ВВ), включает трахею и бронхи.

3. Бронхиолярный отдел (bb), состоит из первичных бронхиол и терминальных бронхиол.

4. Альвеолярно-интерстициальный отдел (AI) состоит из респираторных бронхиол и альвеол и др.

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):

- на коллекторной пластине первого каскадного элемента происходит инерционное осаждение размерной фракции аэрозолей, осаждающейся в передней части носового хода (D₅₀=9,0 мкм);

- на коллекторной пластине второго каскадного элемента происходит инерционное осаждение размерной фракции аэрозолей, осаждающейся в задней части носового хода (D₅₀=5,8 мкм);

- на коллекторной пластине третьего каскадного элемента происходит инерционное осаждение размерной фракции аэрозолей, оседающей в трахее и бронхах (D₅₀=4,7 мкм);

- на коллекторной пластине четвертого каскадного элемента происходит инерционное осаждение размерной фракции аэрозолей, осаждающейся в первичных бронхиолах (D₅₀=3,3 мкм);

- на коллекторной пластине пятого каскадного элемента происходит инерционное осаждение размерной фракции аэрозолей, осаждающейся в терминальных бронхиолах (D₅₀=1,1 мкм);

- на коллекторной пластине шестого каскадного элемента происходит инерционное осаждение размерной фракции аэрозолей, осаждающейся в респираторных бронхиолах (D₅₀=0,6 мкм);

- 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).

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.

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.

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.

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.

Работа устройства.

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).

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].

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.

Пример 1.

Оценка распределения ожидаемой эффективной дозы внутреннего облучения по отделам респираторного тракта при ингаляционном поступлении радиоактивного аэрозоля, содержащего двуокись плутония ²³⁹PuO₂.

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.

Таблица 1
Оценка распределения ожидаемой эффективной дозы внутреннего облучения по тканям и органам респираторного тракта при ингаляционном поступлении радиоактивного аэрозоля, содержащего 239PuO2
№	Отдел дыхательного тракта	Активность, Бк	Дозовый коэф., Зв/Бк	Ожидаемая эффективная доза внутреннего облучения, мкЗв
1	Передняя часть носового хода (ET1)	0,1	4,7·10-6	0,47
2	Задняя часть носового хода (ЕТ2)	11	2·10-4	2,2·103
3	Трахея и бронхи (ВВ)	4,3	3,6·10-3	1,6·104
4	Первичные бронхиолы (bb)	6,7	3·10-3	2,0·104
5	Терминальные бронхиолы (bb)	1,3	3·10-3	3,9·103
6	Респираторные бронхиолы (AI)	0,5	1,3·10-3	6,5·102
7	Альвеолы (AI)	2	1,3·10-3	2,6·103

На основании полученных данных можно заключить, что наибольшее значение ожидаемой эффективной дозы приходится на бронхиолярный отдел bb (первичные бронхиолы).

Пример 2.

Оценка распределения ожидаемой эффективной дозы внутреннего облучения по отделам респираторного тракта при ингаляционном поступлении радиоактивного аэрозоля, содержащего двуокись полония ²¹⁰PoO₂.

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.

Таблица 2
Оценка распределения ожидаемой эффективной дозы внутреннего облучения по тканям и органам респираторного тракта при ингаляционном поступлении радиоактивного аэрозоля, содержащего 210PoO2
№	Отдел дыхательного тракта	Активность, Бк	Дозовый коэф, Зв/Бк	Ожидаемая эффективная доза внутреннего облучения, мкЗв
1	Передняя часть носового хода (ET1)	0,2	1,85·10-5	3,7
2	Задняя часть носового хода (ЕТ2)	11	4,3·10-7	4,7
3	Трахея и бронхи (ВВ)	4,5	1,2·10-5	0,5
4	Первичные бронхиолы (bb)	6,4	1,6·10-5	10-2
5	Терминальные бронхиолы (bb)	4,6	1,6·10-5	73,6
6	Респираторные бронхиолы (AI)	0,5	3,2·10-6	1,6
7	Альвеолы (AI)	0,7	3,2·10-6	2,2

На основании полученных данных можно заключить, что наибольшее значение ожидаемой эффективной дозы приходится на бронхиолярный отдел bb (терминальные бронхиолы).

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.

Источники информации

1. Нормы радиационной безопасности (НРБ-99/2009): Гигиенические нормативы. - М.: Центр санитарно-эпидемиологического нормирования гигиенической сертификации и экспертизы Минздрава России, 2009. - 73 с.

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.

4. Будыка А.К., Борисов Н.Б. Волокнистые фильтры для контроля загрязнения воздушной среды. - М.: ИздАТ, 2008. - 359 с.

5. RU 2175556 C2, 10.11.2001.

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.

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.

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

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.

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.

3. Импактор-фантом по п.2, отличающийся тем, что сопельные отверстия имеют на входе фаску под углом 45°.