一種動(dòng)物氣溶膠暴露實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明屬于吸入特性研究領(lǐng)域，具體涉及一種動(dòng)物氣溶膠暴露系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著國(guó)際環(huán)境、衛(wèi)生、醫(yī)學(xué)等毒理學(xué)的發(fā)展和越來(lái)越多的研究機(jī)構(gòu)對(duì)吸入染毒實(shí)驗(yàn)的研究。各種吸入染毒實(shí)驗(yàn)設(shè)備層出不窮。我國(guó)也在加緊研發(fā)這一領(lǐng)域的相關(guān)實(shí)驗(yàn)設(shè)備。吸入染毒一詞是來(lái)自于英文“Inhalat1n”，這一詞僅指經(jīng)口鼻的暴露染毒，國(guó)際上多以Inhalat1n統(tǒng)稱染毒技術(shù)。但僅就實(shí)驗(yàn)的原理、方式等，我們稱之為暴露染毒(exposure)。
[0003]動(dòng)物暴露實(shí)驗(yàn)設(shè)備的研制需要根據(jù)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物種類和個(gè)數(shù)、染毒物質(zhì)理化性質(zhì)、染毒方式、染毒過(guò)程中所需監(jiān)測(cè)的參數(shù)以及染毒物質(zhì)的再回收或處理方式等因素，針對(duì)特定的實(shí)驗(yàn)要求定制的特殊設(shè)備。設(shè)備在保證實(shí)驗(yàn)操作的方便性的同時(shí)還要注重實(shí)驗(yàn)過(guò)程的準(zhǔn)確性，保證噴霧、采樣流量的精準(zhǔn)，保證實(shí)驗(yàn)過(guò)程中人員及環(huán)境的安全性。染毒設(shè)備的分類，如根據(jù)暴露的部位和方式，可分為:全身暴露染毒設(shè)備；口鼻吸入暴露染毒設(shè)備;離體細(xì)胞暴露染毒設(shè)備;不同類型的染毒設(shè)備，如果根據(jù)其系統(tǒng)組成來(lái)看又幾乎具有相同或相似結(jié)構(gòu)單元，如，系統(tǒng)動(dòng)力單元一一空氣壓縮機(jī);染毒物質(zhì)供給單元一一發(fā)生器;染毒物質(zhì)暴露染毒單元一一暴露艙;染毒過(guò)程環(huán)境監(jiān)測(cè)控制單元一一監(jiān)測(cè)單元;樣品分析取樣單元以及染毒物質(zhì)回收處理單元等。
[0004]本發(fā)明涉及的動(dòng)物口鼻吸入染毒暴露系統(tǒng)是將動(dòng)物的口鼻暴露在染毒物質(zhì)的環(huán)境下。實(shí)驗(yàn)動(dòng)物被放置在一個(gè)特制動(dòng)物支架內(nèi)，動(dòng)物支架被固定在暴露艙內(nèi)，并與艙室形成良好的進(jìn)氣廢氣獨(dú)立通道，通過(guò)控制暴露艙內(nèi)的物質(zhì)濃度實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)物的暴露染毒實(shí)驗(yàn)。動(dòng)物口鼻吸入染毒暴露系統(tǒng)可廣泛應(yīng)用于藥物、化學(xué)品、農(nóng)藥安全評(píng)價(jià)領(lǐng)域，吸入免疫領(lǐng)域，動(dòng)物呼吸性疾病造模和藥效實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域，環(huán)境評(píng)價(jià)領(lǐng)域，放射性物質(zhì)危害評(píng)估及防護(hù)領(lǐng)域，軍事醫(yī)學(xué)、航天醫(yī)學(xué)領(lǐng)域?，F(xiàn)有暴露系統(tǒng)主要存在以下缺陷:一是在采樣計(jì)時(shí)初期采樣流量不穩(wěn)定，會(huì)造成染毒物質(zhì)氣溶膠濃度計(jì)算上的誤差;二是在發(fā)生氣溶膠時(shí)，克里森發(fā)生器的壓力還沒(méi)達(dá)到要求的壓力值時(shí)，克里森發(fā)生器內(nèi)就有染毒物質(zhì)溶液存在，造成起始階段霧化效果不好;三是噴霧后的氣溶膠不容易擴(kuò)散到整個(gè)暴露艙；四是暴露實(shí)驗(yàn)完成后將暴露艙內(nèi)的染毒氣溶膠排出需要很長(zhǎng)時(shí)間，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，實(shí)驗(yàn)人員即打開(kāi)隔離密封艙和暴露艙將實(shí)驗(yàn)動(dòng)物取出，染毒氣溶膠泄露至操作室，實(shí)驗(yàn)人員需配備防護(hù)裝備，動(dòng)物取出，關(guān)閉艙門后，艙內(nèi)及操作室的染毒氣溶膠再緩慢經(jīng)過(guò)濾系統(tǒng)濾凈。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種自動(dòng)化動(dòng)物氣溶膠暴露實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，以精確控制感染量，實(shí)時(shí)監(jiān)控實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，在完成暴露實(shí)驗(yàn)后可以快速自凈，避免氣溶膠外溢造成環(huán)境污染、危害實(shí)驗(yàn)人員安全。
[0006]—種動(dòng)物氣溶膠暴露實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:氣溶膠發(fā)生單元、氣溶膠采樣單元、隔離密封艙、自凈氣體循環(huán)單元、負(fù)壓保護(hù)單元和內(nèi)部環(huán)境監(jiān)測(cè)單元;所述隔離密封艙內(nèi)設(shè)置暴露艙，所述氣溶膠發(fā)生單元、氣溶膠采樣單元和自凈氣體循環(huán)單元分別連接暴露艙，內(nèi)部環(huán)境監(jiān)測(cè)單元連接隔離密封艙和/或暴露艙，所述負(fù)壓保護(hù)單元連接隔離密封艙。
[0007]所述隔離密封艙用于為暴露實(shí)驗(yàn)提供一個(gè)密閉的防護(hù)環(huán)境和其他部件的安裝支撐;所述暴露艙用于為動(dòng)物氣溶膠暴露實(shí)驗(yàn)的染毒氣溶膠提供混合環(huán)境，并防止氣溶膠泄漏。
[0008]進(jìn)一步的，氣溶膠發(fā)生單元包括:克里森發(fā)生器、蠕動(dòng)栗、孔口流量計(jì)1、循環(huán)補(bǔ)氣過(guò)濾器、噴霧栗、儲(chǔ)液瓶、氣容I和過(guò)濾器I，所述克里森發(fā)生器分別連接蠕動(dòng)栗、孔口流量計(jì)
1、循環(huán)補(bǔ)氣過(guò)濾器，蠕動(dòng)栗與儲(chǔ)液瓶連接，孔口流量計(jì)I依次連接氣容1、噴霧栗、過(guò)濾器I，所述連接均采用硅膠管進(jìn)行連接，克里森發(fā)生器的噴霧口設(shè)置在暴露艙內(nèi)。
[0009]所述克里森發(fā)生器用于染毒物質(zhì)如藥物、菌液等的霧化、氣溶膠的形成;所述蠕動(dòng)栗用于從儲(chǔ)液瓶向克里森發(fā)生器內(nèi)添加染毒物質(zhì)，可以控制添加的時(shí)機(jī)在孔口流量計(jì)I檢測(cè)到流量穩(wěn)定后，不同于現(xiàn)有技術(shù):在啟動(dòng)噴霧之前即添加;所述孔口流量計(jì)I用于檢測(cè)噴霧栗的出氣流量及壓力；所述循環(huán)補(bǔ)氣過(guò)濾器用于過(guò)濾進(jìn)入克里森發(fā)生器內(nèi)的空氣；所述噴霧栗用于產(chǎn)生克里森發(fā)生器噴霧所需要的動(dòng)力;所述儲(chǔ)液瓶用于儲(chǔ)存需要霧化的染毒物質(zhì)溶液;所述氣容I用于穩(wěn)定噴霧栗發(fā)生的氣流;所述過(guò)濾器I用于過(guò)濾進(jìn)入噴霧栗并最終進(jìn)入克里森發(fā)生器的外界空氣。
[0010]進(jìn)一步的，氣溶膠采樣單元包括:抽氣栗、氣容I1、孔口流量計(jì)I1、過(guò)濾器I1、分水濾氣器II和吸收瓶，所述抽氣栗、氣容I1、孔口流量計(jì)11、過(guò)濾器I1、分水濾氣器II和吸收瓶依次采用硅膠管進(jìn)行連接，吸收瓶設(shè)置在暴露艙內(nèi)。
[0011]所述抽氣栗用于為氣溶膠的采樣提供氣體動(dòng)力；所述氣容II用于穩(wěn)定采樣氣流；所述孔口流量計(jì)II用于測(cè)量采樣氣流的流量及壓力;所述過(guò)濾器II用于凈化染毒氣溶膠，防止染毒物質(zhì)進(jìn)入抽氣栗并被排出；所述分水濾氣器II用于除掉氣路中的水份，防止其對(duì)后續(xù)的零部件造成影響。
[0012]進(jìn)一步的，所述吸收瓶數(shù)量為兩個(gè)，分別為平衡吸收瓶和采樣吸收瓶，平衡吸收瓶和采樣吸收瓶分別通過(guò)接嘴I和接嘴II連接到夾管閥I和夾管閥II上，夾管閥I和夾管閥II通過(guò)三通與分水濾氣器II相連。
[0013]所述采樣吸收瓶用于吸收染毒氣溶膠內(nèi)的染毒物質(zhì);所述平衡吸收瓶用于平衡氣路阻力。
[0014]進(jìn)一步的，平衡吸收瓶和采樣吸收瓶在相同的采樣流量下產(chǎn)生的阻力相等。
[0015]進(jìn)一步的，所述過(guò)濾器1、過(guò)濾器I1、循環(huán)補(bǔ)氣過(guò)濾器均為高效過(guò)濾器，對(duì)0.3μπι以上粒子過(guò)濾效率為99.99 %。
[0016]進(jìn)一步的，循環(huán)補(bǔ)氣過(guò)濾器為囊式高效過(guò)濾器。
[0017]進(jìn)一步的，自凈氣體循環(huán)單元包括:自凈風(fēng)機(jī)、頂部過(guò)濾器、循環(huán)補(bǔ)氣過(guò)濾器，所述循環(huán)補(bǔ)氣過(guò)濾器通過(guò)克里森發(fā)生器連通暴露艙底部，暴露艙頂部依次連接分水濾氣器1、頂部過(guò)濾器、孔口流量計(jì)II1、自凈風(fēng)機(jī)。
[0018]所述循環(huán)補(bǔ)氣高效過(guò)濾器用于過(guò)濾由外界環(huán)境進(jìn)入暴露艙的環(huán)境空氣;所述克里森發(fā)生器用于染毒物質(zhì)如藥物、菌液等的霧化、氣溶膠的形成;所述分水濾氣器I用于去除掉采樣氣體中的水份，保護(hù)后續(xù)氣路部件;所述頂部過(guò)濾器用于過(guò)濾掉自凈氣路中的抽出氣溶膠中的染毒物質(zhì);所述孔口流量計(jì)III用于測(cè)量自凈氣路的流量及壓力。
[0019]進(jìn)一步的，自凈風(fēng)機(jī)為普通軸流風(fēng)機(jī)，流量可控，頂部過(guò)濾器對(duì)0.3μπι以上粒子過(guò)濾效率為99.99 %。
[0020]進(jìn)一步的，負(fù)壓保護(hù)單元包括:負(fù)壓風(fēng)機(jī)、排風(fēng)過(guò)濾器，所述負(fù)壓風(fēng)機(jī)的抽氣端連接隔離密封艙，負(fù)壓風(fēng)機(jī)的排風(fēng)口連接排風(fēng)過(guò)濾器，排風(fēng)過(guò)濾器連接到隔離密封艙外。
[0021]所述排風(fēng)過(guò)濾器用于過(guò)濾整機(jī)排氣之前的過(guò)濾，保證自凈和負(fù)壓系統(tǒng)排放的氣體經(jīng)過(guò)濾后不會(huì)對(duì)外界環(huán)境造成污染;所述負(fù)壓風(fēng)機(jī)用于為隔離密封艙內(nèi)提供負(fù)壓環(huán)境，確保艙內(nèi)不會(huì)有氣體泄漏出來(lái)。
[0022]進(jìn)一步的，排風(fēng)過(guò)濾器為板式高效過(guò)濾器，對(duì)0.3μπι以上粒子過(guò)濾效率為99.99%。
[0023]進(jìn)一步的，隔離密封艙內(nèi)壓強(qiáng)為50_200Pa。
[0024]進(jìn)一步的，隔離密封艙內(nèi)設(shè)有壓力傳感器和失壓報(bào)警燈，檢測(cè)到負(fù)壓過(guò)低時(shí)會(huì)啟動(dòng)報(bào)警。
[0025]進(jìn)一步的，隔離密封艙內(nèi)放置操作手套，可以不接觸內(nèi)部環(huán)境操作艙內(nèi)實(shí)驗(yàn)器材，一是不會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)造成不良影響，二是可以對(duì)操作人員起到防護(hù)作用。
[0026]進(jìn)一步的，隔離密封艙內(nèi)頂部裝有光氫離子消毒器和LED照明燈。光氫離子消毒器可以對(duì)隔離密封艙內(nèi)的細(xì)菌進(jìn)行殺菌處理，保護(hù)人員安全。
[0027]進(jìn)一步的，隔離密封艙為前后雙開(kāi)門結(jié)構(gòu)，采用雙層箱體保護(hù)結(jié)構(gòu)，內(nèi)膽為316不銹鋼密封焊接成型，外層為冷乳鋼板噴塑。隔離密封艙具有良好的密閉性，保證柜內(nèi)有一定的負(fù)壓。由于隔離密封艙的操作面深度較深，可達(dá)到1.2米，不易操作，因此采用了鷗翼式雙開(kāi)門設(shè)計(jì)，方便用戶操作。
[0028]進(jìn)一步的，在排風(fēng)過(guò)濾器后安裝消音裝置，在經(jīng)排風(fēng)過(guò)濾器降噪后，氣體經(jīng)過(guò)消音裝置，噪音被進(jìn)一步降低。
[0029]進(jìn)一步的，內(nèi)部環(huán)境監(jiān)測(cè)單元包括:氧氣傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、壓力傳感器和中央處理器，氧氣傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器和壓力傳感器分別經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器與中央處理器連接。
[0030]暴露艙內(nèi)設(shè)置氧氣傳感器、溫度傳感器和濕度傳感器，隔離密封艙內(nèi)設(shè)置壓力傳感器和溫度傳感器，分別用于實(shí)時(shí)采集暴露艙內(nèi)的氧氣含量、溫度、濕度和壓力數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后傳送至中央處理器，中央處理器對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理及儲(chǔ)存。通過(guò)這些數(shù)據(jù)可以對(duì)暴露動(dòng)物的生命體征進(jìn)行分析，例如當(dāng)檢測(cè)到暴露艙內(nèi)部氧氣含量過(guò)低時(shí)，應(yīng)停止