 |
A hegesztéskor keletkező füst biológiai hatásainak vizsgálata egér modellen különös tekintettel a volframelektródás argon védőgázas (TIG) hegesztésre, az ózon és tórium kibocsátásra és a "metal fume fever" szindrómára
|
súgó 
nyomtatás 
|
Ezen az oldalon az NKFI Elektronikus Pályázatkezelő Rendszerében nyilvánosságra hozott projektjeit tekintheti meg.
vissza »
|
| |
Projekt adatai |
|
|
| azonosító |
129055 |
| típus |
FK |
| Vezető kutató |
Kővágó Csaba |
| magyar cím |
A hegesztéskor keletkező füst biológiai hatásainak vizsgálata egér modellen különös tekintettel a volframelektródás argon védőgázas (TIG) hegesztésre, az ózon és tórium kibocsátásra és a "metal fume fever" szindrómára |
| Angol cím |
Experimental investigation biological effects of subchronic welding fume inhalation in mouse model with special regard to Tungsten Inert Gas (TIG) welding, ozone ant thorium emission and the metal fume fever syndrome |
| magyar kulcsszavak |
hegesztési füst, TIG, foglalkozás-egészségügy, toxikológia, légzésvizsgálat, ózon szennyezés, tórium, |
| angol kulcsszavak |
welding fume, TIG-welding, MMA-welding, thorium, metal fume fever, occupational-health, toxicology, respiratory function examination, ozone pollution, |
| megadott besorolás |
| Anyagtudomány és Technológia (gépészet-kohászat) (Műszaki és Természettudományok Kollégiuma) | 50 % | | Ortelius tudományág: Fémmegmunkálási technológiák | | Közegészségtan, egészségügyi szolgáltatások, környezetegészségügy, foglalkozásegészségügy, epidemiológia, orvosi etika (Orvosi és Biológiai Tudományok Kollégiuma) | 30 % | | Ortelius tudományág: Közegészségügy | | Levegőkémia, légkör-összetétel, levegőszennyezettség (Komplex Környezettudományi Kollégium) | 20 % |
|
| zsűri |
Gépész-, Építő-, Építész- és Közlekedésmérnöki |
| Kutatóhely |
Gyógyszertani és Méregtani Tanszék (Állatorvostudományi Egyetem) |
| résztvevők |
Lehel József
Májlinger Kornél
Üveges Márta
|
| projekt kezdete |
2018-09-01 |
| projekt vége |
2023-05-31 |
| aktuális összeg (MFt) |
40.000 |
| FTE (kutatóév egyenérték) |
3.84 |
| állapot |
lezárult projekt |
magyar összefoglaló A kutatás összefoglalója, célkitűzései szakemberek számára
Itt írja le a kutatás fő célkitűzéseit a témában jártas szakember számára.
A hegesztők egészségének megvédése érdekében, az őket érő minden emisszió hatását és kockázatát ismerni és megfelelően kontrolálni kellene Az általunk indítandó projektben a TIG és MMA hegesztés során felszabaduló füst hatásainak egér állatmodellben való vizsgálatát kívánjuk elvégezni. Emellett eredményeinket össze kívánjuk vetni GMA és MMA technológiák hatásaival, részben párhuzamos kísérlettel, részben pedig irodalmi adatokkal való összehasonlítás révén.
Munkánk során egerekkel lélegeztetünk be megfelelően higított hegesztési füstöt napi 8 órán keresztül 5 napon át, hasonlóan a hegesztők terheléséhez. A kezelés közben folytonosan monitorozzuk az emisszió részecske- és ózon tartalmát. A kezelés előtt-, alatt- és után teljes test légzésvizsgálattal mérni kívánjuk az állatok légzésfunkcióinak változását, mind a kezelt, mind a kontrol egyedek esetében. A kezelés után különböző időközökkel az állatok kiirtása után tüdő-, vese-, máj-, lép-, nyirokcsomó és bronchoalveolaris lavage folyadék (BALF) mintákat fogunk venni.
A szervmintákat mikroszkópos és kémiai vizsgálatnak kívánjuk alávetni, míg a BALF folyadékból teljes fehérjemennyiséget, gyulladásos mediátorokat és szabad sejt mennyiséget mutatunk ki, a szakirodalomban leírtak alapján.
Bár számos vizsgálatot végeztek az öntőlázzal kapcsolatban de annak mechanizmusa még mindig nem tisztázott. Szándékunkban áll kísérletes állatmodellben létrehozni ezt a kóros állapotot és vizsgálni annak immunológiai és biokémiai hátterét.
A gyűjtött adatok felhasználásával hegesztő-eljárás optimalizációt kívánunk elvégezni TIG és MMA eljárásokra a legminimálisabb emisszió mellett elérhető megfelelő varratminőséget célozva.
Mi a kutatás alapkérdése?
Ebben a részben írja le röviden, hogy mi a kutatás segítségével megválaszolni kívánt probléma, mi a kutatás kiinduló hipotézise, milyen kérdéseket válaszolnak meg a kísérletek.
Számos vizsgálat történt már a hegesztési füst biológiai hatásainak felderítése érdekében. Ezek részben hegesztőmunkások egészségügyi vizsgálatán, részben pedig állatkísérleteken alapultak, és a lerakódott fémrészecskék további sorsát kutatták.
Egy másfajta kórkép, amely ismert a hegesztők között, a “metal fume fever”, magyarul öntőláznak nevezett betegség. A szindróma kialakulása, és az azt megelőző ZnO belélegzés kapcsolata már régóta igazoltnak látszik, de a kialakulás pontos mechanizmusa még mindig ismeretlen.
Tervezett kísérletünkben az eddig vizsgáltaknál hosszabb idejű behatási időt kívánunk alkalmazni, ami jobban imitálja a valós viszonyokat. Célunk, hogy megvizsgáljuk a TIG hegesztés biológiai hatásait, mivel az eljárást elterjedten alkalmazzák magasan ötvözött acélok hegesztéséhez, melyek magas Cr és Mn tartalommal bírnak. Emellett az eljárást gyakran szűk, rosszul szellőztetett helyeken alkalmazzák, mely növeli a belélegzett füst mennyiségét. Mérni kívánjuk az eközben belélegzett ózon és radioaktív tórium mennyiségét is.
További célunk az öntőláz szindróma kiváltása állatmodellben és ennek celluláris és humorális hátterének vizsgálata a pathomechanizmus jobb megismerésére.
Kísérleteink során együtt kívánunk működni a Budapesti Műszaki Egyetem Anyagtudomány és Technológia Tanszékével, így lehetőség nyílna eredményeink alapján létező hegesztési technológiák módosítására vagy újak fejlesztésére annak érdekében, hogy a hegesztett kötések minőségi követelményeinek megtartása mellett csökkenteni lehessen a káros kibocsátást, emellett esetleges eddig ismeretlen kockázatok is felismerhetőek, ezáltal kezelhetőekké válnának.
Mi a kutatás jelentősége?
Röviden írja le, milyen új perspektívát nyitnak az alapkutatásban az elért eredmények, milyen társadalmi hasznosíthatóságnak teremtik meg a tudományos alapját. Mutassa be, hogy a megpályázott kutatási területen lévő hazai és a nemzetközi versenytársaihoz képest melyek az egyediségei és erősségei a pályázatának!
Számos technológia létezik vas- és nem-vas fémek összekapcsolására. Ezek közül talán legfontosabb elektromos ívhegesztési technológiák a védőgázas huzalelektródás ívhegesztés (GMA), az argon védőgázas wolframelekrtódás ívhegesztés (TIG) és a bevont elektródás kézi ívhegesztés (MMA). Bár ezen a területen is jelentős fejlesztéseket hajtottak végre az automatizálás érdekében, mégis a hegesztés jelentős részét közvetlen emberi munkával végzik napjainkban is az egész világon. Az iparban a TIG eljárás számos különböző fém hegesztését lehetővé teszi, ilyenek például a magasan ötvözött acélok, az alumínuim- és magnézium ötvözetek, a titán és a réz. Leginkább magasan ötvözött acélok, alumínium és ötvözeteinek illetve speciálic fémötvözetek finom kézi hegesztésére alkalmazzák. A TIG hegesztés közben is keletkezik finom, de leginkább ultrafinom mérettartományba tartozó, fémtartalmú részecskéket tartalmazó füst, mely tökéletesen belélegezhető és alapanyagtól függően tartalmaz fémrészecskéket (Cr, Ti, Mo, Ni, Al, Mn, stb.). Ezek közül több bizonyult károsnak és akár rákkeltőnek a korábbi vizsgálatokban. A szakirodalomban sajnos inkább a GMA és MMA technológiák emissziós viszonyait vizsgálták, és csak kevés szó esik a TIG eljárás ilyen hatásairól.
Reményeink szerint az általunk gyűjtendő adatok a későbbiekben felhasználhatóak lesznek biztonságosabb és kevésbé káros hegesztési technológiák és a jelenlegieknél megbízhatóbb munkavédelmi eszközök és stratégiák fejlesztésében. Emellett munkánkkal szeretnénk hozzájárulni a Hegesztés Munkavédelme Szakmaközi Bizottság és a Nemzetközi Hegesztési Intézet (IIW) C-VIII. bizottságának hegesztési- és munkavédelmi szabvány és előírás fejlesztő munkájához, melynek jelenleg a projekt vezető kutatója a hazai delegáltja.
Végül, de nem utolsó sorban a projekt során szeretnénk olyan laboratóriumi hátteret fejleszteni, amely a későbbiekben alkalmas ipar-, környezet-toxikológiai, és munkaegészségügyi kísérletek elvégzésére. Ilyen módon szeretnénk lehetőséget teremteni arra, hogy a műszaki és biológiai terület kutatói közös munkát végezzenek, ezáltal integrált, multidiszciplináris kutatások legyenek elvégezhetők.
A kutatás összefoglalója, célkitűzései laikusok számára
Ebben a fejezetben írja le a kutatás fő célkitűzéseit alapműveltséggel rendelkező laikusok számára. Ez az összefoglaló a döntéshozók, a média, illetve az érdeklődők tájékoztatása szempontjából különösen fontos az NKFI Hivatal számára.
A hegesztés a világon talán legszélesebb körben alkalmazott ipari fém munkadarab-egyesítési eljárás. Az automatizálás fejlesztése ellenére a hegesztés jelentős részét közvetlen emberi munkával végzik napjainkban. Mivel ezek az eljárások magas képzettséget igényelnek, így a hegesztők igen értékes munkaerőt képviselnek a munkáltatók számára, melyből manapság számos helyen hiány mutatkozik Európában, mind pedig hazánkban. A hegesztés tehát jelentős gazdasági- és egészségügyi befolyással bír.
Kutatásunkkal szeretnénk adatokat gyűjteni az argon védőgázas wolfram elektródás hegesztési eljárás által kibocsátott füst belégzésének kockázatairól. Az eljárást kiterjedten alkalmazzák rozsdamentes- és egyéb ötvözött acélok, illetve alumínium egyesítésére. Ezek az alapanyagok tartalmaznak tüdőt károsító, mérgezést vagy akár rákot is okozni képes fémeket pl. króm, mangán, molibdén, titán vagy nikkel. Ezért igen fontos elkerülni ezeknek a káros részecskéknek a túlzott mértékű belélegzését.
Az öntőláz egy influenza-szerű megbetegedése a hegesztőknek mely a cink tartalmú füst belélegzése miatt alakul ki. A vizsgálatok ellenére a betegség pontos mechanizmusa még mindig ismeretlen. Kutatásunkban kísérleti állatmodellben szeretnénk kiváltani és részletesen vizsgálni ezt a betegséget, hogy megértsük a kiváltó okokat és a lefolyást, ezáltal megfelelő munkavédelmi intézkedéseket javasolhassunk a dolgozók egészségének megvédése érdekében.
Összefoglalva, a megvalósítani kívánt kutatás eredményeit felhasználva szeretnénk olyan munkaegészségügyi-, illetve munkavédelmi előírások létrehozását segíteni, melyek a jelenleginél jobba védik a hegesztéssel foglalkozó dolgozók egészségének megőrzését.
| angol összefoglaló Summary of the research and its aims for experts
Describe the major aims of the research for experts.
For preserving the health of the welders all the exposures, its effects and risks should have been understood and controlled during the processes. In our project, we would like to achieve deeper understand of the effect of fume exposure caused by TIG and MMA welding process using mouse model in the experiments. We plan to compare these effects with the exposure effects of MIG/MAG and MMA effects, either by parallel exposure experiments or comparing our results with literature data.
In our investigations mice will be exposed to diluted welding fume up to 8 hours a day for one or two weeks to simulate the exposure of the welders. Before, during and after the exposure the respiratory functions of the treated and untreated control animals will be recorded by whole body plethysmographycal method. While the exposition, the particule amount- and size distribution, and the ozone concentration will be monitored. After the treatment, groups of animals will be sacrificed and lung, kidney, liver, spleen lymph nodes and bronchoalveolar lavage fluid (BALF) samples will be collected for analysis.
The samples will be analyzed chemically and histopathologically to find structural changes and damages. The BALF fluid will be tested for total protein level, inflammatory cytokines and free cell content and identification as mentioned in several literatures.
However, several investigations of the metal fume fever has been made but the mechanism of the development of it is not completely understood. We are intended to establish an animal model to monitor its development immunologically and biochemically.
Using the gathered data we plan welding technology optimizaion to lower the emission.
What is the major research question?
Describe here briefly the problem to be solved by the research, the starting hypothesis, and the questions addressed by the experiments.
Several investigations have been made to uncover the effects of welding fume inhalation. Some of these were based on health record of human welders, others used animal models to analyze the material deposition in the lungs and the fate of these particles after sorter and longer period of exposure.
Another syndrome that is known among welders is the so called “metal fume fever”, which develops after longer exposure of zinc containing fume. The connection between the ZnO content and the syndrome is established long ago by several investigations but the exact pathomechanism is still unclear.
In our research longer exposition time than previous experiments will be used, to mimic the exposure rate of human welders, who are working for tens of years. Our main goal is to determine the effects of the TIG process since this method is often used to join high alloy steels with high Cr, Mn and other metal content and also it is done sometimes in small, confined spaces with poor ventilation like internal area of tanks and tubes.
Our other goal is to recreate and follow up the development of metal fume fever syndrome. With monitoring the cellular and humoral changes in the mice immune system we can get closer to the real mechanism behind this syndrome.
Since we will cooperate with the Material Science and Technology of the Budapest University of Technology and Economics during our experiments, there will be opportunities to immediately use our results for developing new or modifying existing welding technologies to produce less emission but keep the welded joint quality as required. Also, possible hidden risks could be discovered and eliminated or lowered in the technology.
What is the significance of the research?
Describe the new perspectives opened by the results achieved, including the scientific basics of potential societal applications. Please describe the unique strengths of your proposal in comparison to your domestic and international competitors in the given field.
Different technologies are developed for joining ferrous and non-ferrous metal parts. Among them the most important electric processes are the Metal Inert/Active Gas (MIG/MAG) welding, the Tungsten Inert Gas welding (TIG) and the Manual Metal Arc welding processes. However, the automatization of the welding methods in manufacturing have undergone a great development recently, the welding work are still performed mostly by human welders all over the world. In manufacturing purposes TIG welding method is usually used for fine joining of high alloy steels, aluminum and its alloys and special alloys. However, the TIG process generates much less visible fume and smoke compared to the other arc welding methods, the generated fume can be even more risky to the personnel since the mentioned general use of the method to join high Cr, Ti, Mo, Ni, Al, Mn etc. containing metals and the method is usually performed manually by welders. Some of these metals were examined in the past and more or less proved as malicious or even carcinogen. According to the literature, by the time now MIG/MAG and MMA welding processes fume emission and the respiration effects of them were much more investigated then the emission and effects of TIG method.
We strongly hope that data collected in the planed project will be helpful to develop more safe and less malicious welding methods and more secure protection devices and strategies in the future. Also we would like to contribute to improve the international and Hungarian welding- and work safety standards by presenting our results to the Committe of Work Safety of Welding of Hungary and. to the C-VIII committe of the International Institute of Welding (IIW) as the hungarian delegate of the committe
Also, during the project we would like to set up and develop a laboratory that will be capable to accommodate further industrial-, environmental-, or occupational toxicology experiments. In this laboratory we would like to create opportunity to integrate technological and biological science and research fields to facilitate the deeper understanding and interactions between these rather distant fields of sciences.
Summary and aims of the research for the public
Describe here the major aims of the research for an audience with average background information. This summary is especially important for NRDI Office in order to inform decision-makers, media, and others.
Metal welding is one of the most important joining methods in industrial manufacturing all around the world. Thus many hundred-thousand workers in the world are involved in full- or part time job, and suffer from the chemical, thermal, radiation and other expositions of the welding. Since welding requires high skills these workers are precious human resources of the manufacturers and often there is shortage from skilled enough personnel on this field for example in our country as well. In this aspect it can be concluded that welding has high economical and healthcare impact.
With our experiments we want to gather data about the inhalation risks of the fume generated by Tungsten Inert Gas (TIG) welding process, which is wildly used for joining stainless steel, high alloy steels or aluminum workpieces in the industry. Since these materials are containing metals like chromium, manganese, molybdenum, titan, nickel which are proven to be capable to cause lung problems, toxicosis and even cancer, it is very important to avoid the inhalation of these malicious metal particles.
Metal fume fever syndrome is known for long time ago as a flu-like disease among welders who are working with zinc coated steels. Although several investigations have been made, the exact cause and mechanism of the disease is still not known. In our project we will recreate and examine in fine details the disease in experimental animals to understand the mechanism behind it and to be able to create protective measures for the welders against the disease.
Utilizing these data we will be able to modify the technology and apply more safe rules to protect the welders health more than it is done these days.
|
|
|
|
|
|
|
|
| |
Közleményjegyzék |
|
|
| Szucs-Somlyo Eva, Lehel Jozsef, Majlinger Kornel, Lorincz Marta, Kovago Csaba: Metal-oxide inhalation induced fever-Immuntoxicological aspects of welding fumes, FOOD AND CHEMICAL TOXICOLOGY 175: 113722, 2023 | | Csaba Kővágó, Barbara Szekeres, Éva Szűcs-Somlyó, Kornél Májlinger, Ákos Jerzsele, József Lehel: Preliminary study to investigate the distribution and effects of certain metals after inhalation of welding fumes, Environmental Science and Pollution Research, 2022 | | Kővágó Csaba, Májlinger Kornél, Üveges Márta, Lehel József: Toxicokinetic investigation of inorganic emission released by arc light in animal model – a pilot study, Csaba Kovago, Kornel Majlinger, Jozsef Lehel, 2019 | | SZEKERES BARBARA GABRIELLA, SZŰCS-SOMLYÓ ÉVA, LEHEL JÓZSEF, KŐVÁGÓ CSABA: NANORÉSZECSKÉK – MÚLT, JELEN, JÖVŐ, Egészségtudomány, 2020 | | Kővágó Csaba: National Safety Activity Report, IIW 2020 On-Line Annual Assembly, 2020 | | Csaba Kovago, Jozsef Lehel, Kornel Majlinger: Updates on research project "Experimental investigation of respiratory and systemic effects of subchronic welding fume inhalation in mouse model with special regard to Tu, IIW 2021 On-Line Annual Assembly, 2021 | | Kővágó Csaba: ., Káros gázok felszabadulása az ívhegesztés során - az ózon és a NO2 felszabadulása és biológiai hatásai irodalmi adatok és saját mérések alapján, KL-System Szakmai Nap 2021. 06. 24., Kecskemét, 2021 | | Dr. Kővágó Csaba: A hegesztéskor keletkező ózon eltávolításának lehetőségei az iparban, KL-System Szakmai Nap 2021. 06. 24., Kecskemét, 2021 | | Csaba Kővágó, Barbara Szekeres, Éva Szűcs-Somlyó, Kornél Májlinger, Ákos Jerzsele, József Lehel: Preliminary study to investigate the distribution and effects of certain metals after inhalation of welding fumes, Environmental Science and Pollution Research, 2022 | | Kiss Dávid Sándor, Lehel József, Májlinger Kornél, Ősz Zsófia, Zsarnovszki Attila és Kővágó Csaba: MMA mimics arsenic effects potentially leading to disruption of fine movement coordination in live animal model, IIW document number: VIII-2347-22, 2022 | | Kővágó Csaba: Káros gázok jelenléte a hegesztés során, és az ellenük való védekezés lehetőségei, Messer Hegesztési Webinár – Hegesztés, vágás és additív technológiák újdonságai, 2022. 02. 01., 2022 | | Kővágó Csaba: Hegesztési emisszió biológiai hatásai, Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Gépészettudományi Kar, Hegesztési Szakosztály, 2022. 05. 08., 2022 | | Kővágó Csaba, Szekeres Barbara, Szűcs-Somlyó Éva, Májlinger Kornél, Jerzsele Ákos, Lehel József: Preliminary study to investigate the distribution and effects of certain metals after inhalation of welding fumes in mice, ENVIRONMENTAL SCIENCE AND POLLUTION RESEARCH 29: pp. 49147-49160., 2022 | | Szekeres B. G., Szűcs-Somlyó É., Lehel J., Kővágó Cs.: Nanorészecskék – múlt, jelen, jövő, EGÉSZSÉGTUDOMÁNY 64: (1-2) pp. 16-38., 2020 | | Kővágó Cs, Májlinger K, LEHEL J: Ívfény által letett szervetlen emisszió toxikokinetikájának vizsgálata állatmodellben., In: Sótonyi, P.; Gálfi, P.; Vörös, K.; Magyar, T. (szerk.) Akadémiai beszámolók, Állatorvostudományi Egyetem (2019) p. 13., 2019 | | Kővágó Csaba, Májlinger Kornél, Lehel József: A hegesztési füst szilárd részecskéinek egészségügyi hatásai a szakirodalom és saját vizsgálat tükrében, HEGESZTÉSTECHNIKA 30: (3) pp. 92-95., 2019 | | Kővágó Cs., Májlinger K., Lehel J.: Ívfény által keltett szervetlen emisszió toxikokinetikájának vizsgálata állatmodellben, In: Magyar Toxikológusok Társasága (szerk.) TOX'2018 Tudományos Konferencia Program, kivonatok, (2018) p. 64., 2018 | | Kővágó Cs., Májlinger K., Lehel J.: Egészség és környezet: az ívfény által keltett szervetlen emisszió (irodalmi és technológiai áttekintés), In: Magyar Toxikológusok Társasága (szerk.) TOX'2018 Tudományos Konferencia Program, kivonatok, (2018) p. 62., 2018 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
