新型旋轉噴嘴式奈米微粒個人採樣器之研究

　　隨著奈米技術的進步，商業化的奈米產品也愈來愈多。當奈米產品提供功能性的好處的同時，奈米產品製造過程時奈米物質的逸散及使用時可能的釋出是否會對人體造成傷害已逐漸的被重視，世界各國目前正投入大量的研究資源，來評估這些新物質對人體及環境的風險。根據美、英及日等國的研究指出，奈米粉體製造作業場所的人員是最容易暴露奈米微粒的族群。然而目前國際上尚沒有任何一個可評估勞工的奈米微粒暴露量之採樣器，因此研發一組可攜帶式的個人奈米採樣器非常的重要。本研究於2007年(第一年)開始進行個人奈米微粒採樣器的研發與測試。此個人奈米採樣器可達到截取氣動直徑為100 nm的目標，但缺點為系統產生的壓損過大，無法以一般個人攜帶式的幫浦操作此採樣器。2008年(第二年)的研究嘗試以改變噴嘴與PCTE (Polycarbonate Track Etch)的距離、減少噴嘴的內徑與削薄噴嘴的外徑來解決此問題。實驗的結果顯示上述方法可降低採樣器產生的壓損，但是PCTE會因為微粒負荷量過大而造成阻塞及壓損上升，進而改變其截取粒徑。另外截取粒徑4 μm 的IOSH 18 mm旋風集塵器無法有效減低第二階衝擊器的微粒負荷，也是造成整體奈米採樣器壓損上升的主因。本年度的研究我們根據前兩期發現的問題，重新設計個人奈米微粒採樣器。此採樣器與前期類似有三階，包含第一階一個截取粒徑比IOSH 18 mm更小的旋風器，以減低下游微粒負荷；第二階為一個多微孔微粒均勻沉降慣性衝擊器，設計的截取氣動直徑為100 nm；第三階則同樣為濾紙採樣器，用以收集粒徑100 nm以下的奈米微粒。本新設計採樣器試圖一併解決旋風器下游微粒負荷過高、噴嘴與PCTE存在高壓損以及PCTE容易阻塞等問題。個人奈米微粒採樣器微粒收集效率校正的結果顯示，當採樣器的操作流量為3.55 L/min時，旋風器及多微孔慣性衝擊器的截取氣動直徑分別為1.25 μm及100 nm，此時整組採樣器的總壓損為170 cmH2O，本研究所使用的肩背式個人幫浦(2ML-6BS-MTR, Hiblow, Japan)足以負荷採樣器運作所產生的壓損。另外在實驗室利用自行產生的多徑油酸微粒進行MOUDI與個人奈米微粒採樣器收集效率的比較，結果發現本採樣器的壓損幾無升高且與MOUDI PM0.1濃度的差異小於10%，顯示本採樣器可準確的採集粒徑100 nm以下的奈米微粒，改良後的旋風器也有效降低衝擊器的微粒負荷。後續需改用固體微粒氯化鈉進行本採樣器的收集效率校正，並探討固體微粒彈跳的問題，此外並進行現場與MOUDI的比對及實測，以作為不同作業環境勞工暴露奈米微粒的風險評估之用。並研究減少多微孔衝擊器的噴嘴數量，降低本奈米採樣器操作流量，使得比2ML-6BS-MTR更輕便的XR-5000 (SKC Inc., PA, USA)個人幫浦可以操作本奈米採樣器，屆時更可提高便利性及勞工的佩帶意願。