2.1.サイズ分離された ENDS エアロゾル サンプル収集

この研究におけるエアロゾル化学分析は、次の 2 つの人気のある使い捨て ENDS 製品、パフ バー (グレープ) とエア バー (スイカ アイス) について実施されました。これら 2 つの使い捨て ENDS 製品の選択は、大学生の ENDS 使用行動を調査した研究チームによる別の研究からの使い捨て ENDS 製品の普及率に基づいています。これら 2 つの使い捨て ENDS 製品は、研究参加者の間で最も一般的に採用された製品でした。

この研究では、サイズ分離された ENDS エアロゾル サンプルが、マイクロオリフィス均一デポジット インパクター (MOUDI 110-R、MSP Co.、ショーレビュー、ミネソタ州、米国) を使用して収集されました。 MOUDI は、11 の収集ステージ (つまり、サイズ分離サンプリング) で、0.056 ～ 18 μm の範囲の粒子直径を持つエアロゾル サンプルを収集できます。これは、非常に高いエアロゾル濃度で新たに生成された電子タバコエアロゾルを処理できない粒子カウンターや分光計などの一般的な直接読み取りエアロゾル機器よりも優れた性能を発揮します。各 MOUDI ステージには収集可能な粒子サイズ範囲があり、平均肺沈着率はその粒子サイズ範囲に基づいて計算できます (付録 A 表 A1 を参照)。 MOUDI によってさまざまな段階で収集された ENDS エアロゾル サンプルは、粒度分布の計算と化学組成の分析に使用されました。

使い捨ての ENDS エアロゾル サンプルを収集するために、ポリテトラフルオロエチレン (PTFE) 膜フィルター (PALL Co.、米国ニューヨーク州ポート ワシントン) を各 MOUDI ステージに配置し、MOUDI を 30 L/min のサンプリング流量で操作しました。 100 mL シリンジを使用して 2 つの使い捨て ENDS 製品から ENDS エアロゾルを吸引し、サンプル収集のために ENDS エアロゾルを MOUDI に直接ポンプで送り込みました。この手順を 10 回 (10 パフ) 繰り返し、その後の重量と物質の分析に備えて各 MOUDI ステージに十分な量の ENDS エアロゾルを蓄積しました。サンプル収集実験後、収集された ENDS エアロゾル サンプルを含む PTFE フィルターが MOUDI から取り出され、微量天秤で個別に重量が測定された後、有機化学分析と金属分析のために研究室に送られ、ENDS エアロゾル中のサイズ依存の化学成分が特定されました。データの信頼性と複製可能性を確保するために、ENDS 製品ごとにサンプル収集が 3 回行われました。 ENDS エアロゾルの粒径分布とサイズ依存の化学成分データは、蒸気を吸う人の肺に沈着する特定の ENDS 化学物質の量を推定する際に重要な役割を果たします。

2.2.有機化学および金属の分析

ENDS エアロゾルの有機化学分析は、ガスクロマトグラフィー質量分析 (GC/MS) を使用して行われ、MOUDI フィルター上でニコチン、PG、VG、香料などの有機化学物質の質量を検出し、サイズ依存の情報を取得しました。具体的には、2 つの使い捨て ENDS を分解して、リキッドに浸した VAPE 芯を見つけました。電子リキッド内の主要な化学成分は、まずアセトニトリルで抽出され、GC/MS で分析されました。次に、MOUDI フィルター上の ENDS エアロゾル サンプルを同じ方法で抽出し、GC/MS 分析のために濃縮しました。 GC/MS 化学分析には電子イオン化イオン源 (GC/EI-MS、Agilent 6890N GC、および 5975 inert XL MSD) が装備されており、化学物質はすべて本物の標準または代替標準を使用して定量されました。有機分析の詳細な手順は他の場所で説明されています [23]。有機化学分析では、既知量の化学物質をブランクフィルター (n=3) にスパイクし、エアロゾルサンプルを収集するのと同じ手順で抽出することによって、対象分析物の回収率を測定しました。金属分析は、誘導結合プラズマ質量分析法 (ICP/MS) を使用して行われ、ニッケル、クロム、鉛などの有害金属の質量をさまざまな MOUDI フィルターで検出し、サイズ依存の情報を取得しました。 MOUDI フィルターは、まず超高純度の 2 回蒸留 HNO を使用して酸浸出と消化のために処理されました。₃次いで、消化されたサンプル溶液を蒸発乾固させた。 ICP/MS トリプル クワッド (モデル 8800、Agilent Technologies、サンタクララ、カリフォルニア州、米国) を使用した ICP/MS 分析では、以前に十分に確立されたプロトコルに従いました [24]。このようにして、±5% の精度でサブ ppb (ng/g) レベルまでの金属元素を取得できます。

この研究における実験室分析の焦点は、ENDS エアロゾルで以前に特定され、文献で発表された有害な有機化学物質と金属です [14、18、25、26、27、28、29]。したがって、当社の有機化学分析の設計は、ニコチン、担体溶媒 (グリセロール、プロピレングリコール、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、アクロレイン、アセトン、メチルグリオキサール、安息香酸、クエン酸トリエチルなど)、および香料やその他の化学物質に焦点を当てました。例：エチルバニリン、バニリン、シンナムアルデヒド、メントール、アセトイン、シトラール、ベンジルアルコール、ベンズアルデヒド、ジアセチル、酢酸エチル、エチルマルトール、トリアセチン、アントラニル酸メチル、ジヒドロジャスモン酸メチル、メロナール、コリロン、δ-ドデカラクトン、-テルピネオール、-デカラクトン、および3-ヘキセン-1-オール）。同様に、金属分析では 20 を超える金属が検出されましたが、この研究の焦点はニッケル (Ni)、マンガン (Mn)、亜鉛 (Zn)、クロム (Cr)、および鉛 (Pb) でした。

2.3. ENDS 物質の沈着線量の推定

𝐴𝐷𝐷=𝐶×𝐶𝑅×𝐶𝑇𝐵𝑊×𝐴𝑇���=�×��×����×��

(1)

𝐿𝐴𝐷𝐷=𝐶×𝐶𝑅×𝐶𝑇𝐵𝑊×𝐿𝐸����=�×��×����×��

(2)

𝐴𝐷𝐷𝑗=∑𝑖𝐴𝐷𝐷𝑖,𝑗=0.1𝑀𝑖,𝑗×𝐶𝑅𝑝×𝐶𝑇𝐵𝑊×𝐴𝑇����=∑�����,�=0.1��,�×���×����×��

(3)

𝐿𝐴𝐷𝐷𝑗=∑𝑖𝐿𝐴𝐷𝐷𝑖,𝑗=0.1𝑀𝑖,𝑗×𝐶𝑅𝑝×𝐶𝑇𝐵𝑊×𝐿𝐸�����=∑������,�=0.1��,�×���×����×��

(4)

𝐴𝐷𝐷′𝑗=∑𝑖𝐴𝐷𝐷𝑖,𝑗×𝐷𝐹𝑖���′�=∑�����,�×���

(5)

𝐿𝐴𝐷𝐷′𝑗=∑𝑖𝐿𝐴𝐷𝐷𝑖,𝑗×𝐷𝐹𝑖����′�=∑������,�×���

(6)

2.4.がんおよびがん以外のリスクの推定

𝐻𝑄𝑗=𝐴𝐷𝐷′𝑗𝑅𝑓𝐷𝑗 {<1 No adverse health effect is expected>1 健康に悪影響を及ぼす可能性があります ����=���′����� {<1 No adverse health effect is expected>1 健康への悪影響の可能性がある

(7)

𝐶𝑎𝑛𝑐𝑒𝑟 𝑅𝑖𝑠𝑘𝑗=𝐿𝐴𝐷𝐷′𝑗×𝐶𝑆𝐹𝑗 {<10−6 Acceptable cancer risk >10−6 許容できないがんリスク������ ������=����′��×���� {<10−6 Acceptable cancer risk >10−6 許容できないがんのリスク

(8)

3.1. ENDSエアゾール中の検出物質

表 1 と表 2 は、それぞれ 2 つの使い捨て ENDS 製品、パフ バー (グレープ) とエア バー (スイカ アイス) から生成されたエアロゾルから検出された (選択された) 有機化学物質と金属を示しています。定量化された結果は、フィルター上で検出された物質の質量 (ng) として表されます。これは、同じ MOUDI ステージの 3 つのフィルターサンプルの平均でした。有機化合物に関しては、当社の化学分析に基づいて、パフ バー (グレープ) とエア バー (スイカ アイス) の両方に、ニコチン、プロピレン グリコール (PG)、グリセロール (VG)、安息香酸、クエン酸トリエチル、エチル マルトール、および {{2 }}ヘキセン-1-オール。 PG と VG は、ENDS 製品のリキッドに一般的に使用されるキャリア溶媒であることが知られています。さらに、パフ バーにはアントラニル酸メチル、α-テルピネオール、ペリラルチンも含まれていますが、Air Bar にはベンジル アルコール、バニリン、メロナール、ジヒドロジャスモン酸メチル、α-デカラクトンも含まれています。バニリン、メロンナール、エチルマルトール、ベンジルアルコールなどの有機化学物質が香料として添加されている[35]。金属分析については、健康への悪影響との関連が文書化されている金属のみを表 1 と表 2 にリストしました。フィルターで検出された金属には、クロム、ニッケル、マンガン、鉛、アルミニウム、亜鉛が含まれており、これらはすべて文書化されています。呼吸器系（さらには肺がん）や中枢神経系に悪影響を及ぼす可能性があります[18]。表 1 と表 2 には、収集可能なエアロゾル サイズ範囲に基づいて MOUDI によって収集された ENDS エアロゾルの質量分布も示されています。全体として、有機化学物質の質量は正規分布し、ステージ 6 (収集可能なエアロゾル サイズ 1.8 d 以上 1.0 μm 以上) 付近でピークに達しました。これは質量分布 ( ENDS エアロゾルの粒子サイズ分布に等しい）。しかし、そのような分布に従う金属は観察されませんでした。上記のサイズ依存性の物質成分データを使用すると、電子タバコの肺に沈着した特定の ENDS 関連物質 (有機化学物質または金属) の用量および関連する健康リスクを推定できます。

表1.Air Bar (ウォーターメロン アイス) によって生成されたサイズ分離された ENDS エアロゾル サンプルで検出された物質。

表 2.パフ バー (グレープ) によって生成されたサイズ分離された ENDS エアロゾル サンプルで検出された物質。

3.2. ENDS 物質の推定呼吸器沈着量

表 3 と表 4 は、表 1 と表 2 にリストされている有機化学物質と金属の推定 ADD と LADD を示しています。推定 ADD と LADD は、現実的な ENDS 使用パラメーターを考慮して、式 (1) ～ (6) に基づいて計算されました。 、エアロゾルサイズ依存性物質組成、および従来のエアロゾル呼吸器沈着率。 ADD および LADD は、対象となる ENDS 物質の呼吸に沈着した用量を測定します。表 3 および表 4 に示すように、ニコチン、プロピレングリコール、グリセロール、および安息香酸に対応する沈着用量は、他の有機化学物質の沈着用量よりも相対的に高かった。金属の中でも、亜鉛、アルミニウム、ニッケル、クロムは比較的高い堆積線量を持つ傾向がありました。一般に、エア バー (スイカ アイス) では、パフ バー (グレープ) と比較して、有機化学物質と金属の両方の堆積量が高くなりました。特に、エア バー (スイカ アイス) から生成された ENDS エアロゾルには、パフ バー (グレープ) から生成されたものと比較して、ニコチン、プロピレングリコール、グリセロール、クロム、ニッケル、マンガン、鉛、アルミニウム、亜鉛の推定用量がより多く含まれていました。

表3.Air Bar-Watermelon Ice によって生成される ENDS エアロゾルの推定肺沈着線量とがんおよび非がんリスク。

表4.パフ バー グレープによって生成される ENDS エアロゾルの推定肺沈着線量とがんおよび非がんリスク。

3.3. ENDS 物質の推定発がんリスクおよび非発がんリスク

ENDS エアロゾルに含まれる選択された金属の発がんリスクと非発がんリスクは、対応する ADD および LADD に基づいて推定され、その結果が表 3 および表 4 に示されています。これらの表には、米国によって公表された CSF の値も示されています。 EPA と CalEPA は、がんリスクの推定に適用されました [32]。 Air Bar (スイカ氷) によって生成されたエアロゾルに含まれる金属のうち、クロムとニッケルの推定発がんリスクは 1.0 × 10 でした。⁻³および1.5×10⁻⁶、それぞれ、許容可能なリスク 10 を大幅に上回っていると考えられます。⁻⁶。パフ バー (グレープ) によって生成されたエアロゾル中の金属の場合、クロムに対応する推定呼吸器がんリスクは 3.9 × 10 でした。⁻⁴、これも従来の許容リスクを超えています。非がんリスクの推定（本部により測定）には、米国EPAおよびCalEPAによって発行された金属に対応するRfD（またはRfC）が使用されました（表3および表4にリストされています）[31、33、34]。非癌リスク評価の結果は、表 3 と表 4 のすべての金属の HQ 値がすべて 1.{{10}} 未満であることを示しており、どの金属も単独では癌にならないことを示しています。呼吸器系やCNSに重大な影響を及ぼします。しかし、同じ標的臓器に対応する非がんの健康リスクを合計すると、Air Bar (スイカ氷) によって生成されたエアロゾル中のクロムとニッケルが HI=1 の呼吸器リスクを引き起こすことが判明しました。14、これは許容レベルの 1.0 を上回っており、エア バー (スイカ アイス) を定期的に使用する人々における呼吸器への悪影響 (非癌) の潜在的なリスクを示しています。しかし、同様の悪影響は、パフ バー (グレープ) によって生成されたエアロゾルでは見つかりませんでした。