一種動物氣溶膠暴露實驗系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001 ]本發(fā)明屬于吸入特性研究領域，具體涉及一種動物氣溶膠暴露系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]隨著國際環(huán)境、衛(wèi)生、醫(yī)學等毒理學的發(fā)展和越來越多的研究機構對吸入染毒實驗的研究。各種吸入染毒實驗設備層出不窮。我國也在加緊研發(fā)這一領域的相關實驗設備。吸入染毒一詞是來自于英文“Inhalat1n”，這一詞僅指經(jīng)口鼻的暴露染毒，國際上多以Inhalat1n統(tǒng)稱染毒技術。但僅就實驗的原理、方式等，我們稱之為暴露染毒(exposure)。
[0003]動物暴露實驗設備的研制需要根據(jù)實驗動物種類和個數(shù)、染毒物質(zhì)理化性質(zhì)、染毒方式、染毒過程中所需監(jiān)測的參數(shù)以及染毒物質(zhì)的再回收或處理方式等因素，針對特定的實驗要求定制的特殊設備。設備在保證實驗操作的方便性的同時還要注重實驗過程的準確性，保證噴霧、采樣流量的精準，保證實驗過程中人員及環(huán)境的安全性。染毒設備的分類，如根據(jù)暴露的部位和方式，可分為:全身暴露染毒設備；口鼻吸入暴露染毒設備;離體細胞暴露染毒設備;不同類型的染毒設備，如果根據(jù)其系統(tǒng)組成來看又幾乎具有相同或相似結構單元，如，系統(tǒng)動力單元一一空氣壓縮機;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;染毒過程環(huán)境監(jiān)測控制單元一一監(jiān)測單元;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)明涉及的動物口鼻吸入染毒暴露系統(tǒng)是將動物的口鼻暴露在染毒物質(zhì)的環(huán)境下。實驗動物被放置在一個特制動物支架內(nèi)，動物支架被固定在暴露艙內(nèi)，并與艙室形成良好的進氣廢氣獨立通道，通過控制暴露艙內(nèi)的物質(zhì)濃度實現(xiàn)對動物的暴露染毒實驗。動物口鼻吸入染毒暴露系統(tǒng)可廣泛應用于藥物、化學品、農(nóng)藥安全評價領域，吸入免疫領域，動物呼吸性疾病造模和藥效實驗領域，環(huán)境評價領域，放射性物質(zhì)危害評估及防護領域，軍事醫(yī)學、航天醫(yī)學領域?，F(xiàn)有暴露系統(tǒng)主要存在以下缺陷:一是在采樣計時初期采樣流量不穩(wěn)定，會造成染毒物質(zhì)氣溶膠濃度計算上的誤差;二是在發(fā)生氣溶膠時，克里森發(fā)生器的壓力還沒達到要求的壓力值時，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散到整個暴露艙；四是暴露實驗完成后將暴露艙內(nèi)的染毒氣溶膠排出需要很長時間，實驗結束后，實驗人員即打開隔離密封艙和暴露艙將實驗動物取出，染毒氣溶膠泄露至操作室，實驗人員需配備防護裝備，動物取出，關閉艙門后，艙內(nèi)及操作室的染毒氣溶膠再緩慢經(jīng)過濾系統(tǒng)濾凈。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術的不足，提供了一種自動化動物氣溶膠暴露實驗系統(tǒng)，以精確控制感染量，實時監(jiān)控實驗數(shù)據(jù)，在完成暴露實驗后可以快速自凈，避免氣溶膠外溢造成環(huán)境污染、危害實驗人員安全。
[0006]—種動物氣溶膠暴露實驗系統(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、負壓保護單元和內(nèi)部環(huán)境監(jiān)測單元;所述隔離密封艙內(nèi)設置暴露艙，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)測單元連接隔離密封艙和/或暴露艙，所述負壓保護單元連接隔離密封艙。
[0007]所述隔離密封艙用于為暴露實驗提供一個密閉的防護環(huán)境和其他部件的安裝支撐;所述暴露艙用于為動物氣溶膠暴露實驗的染毒氣溶膠提供混合環(huán)境，并防止氣溶膠泄漏。
[0008]進一步的，氣溶膠發(fā)生單元包括:克里森發(fā)生器、蠕動栗、孔口流量計1、循環(huán)補氣過濾器、噴霧栗、儲液瓶、氣容I和過濾器I，所述克里森發(fā)生器分別連接蠕動栗、孔口流量計
1、循環(huán)補氣過濾器，蠕動栗與儲液瓶連接，孔口流量計I依次連接氣容1、噴霧栗、過濾器I，所述連接均采用硅膠管進行連接，克里森發(fā)生器的噴霧口設置在暴露艙內(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;所述蠕動栗用于從儲液瓶向克里森發(fā)生器內(nèi)添加染毒物質(zhì)，可以控制添加的時機在孔口流量計I檢測到流量穩(wěn)定后，不同于現(xiàn)有技術:在啟動噴霧之前即添加;所述孔口流量計I用于檢測噴霧栗的出氣流量及壓力；所述循環(huán)補氣過濾器用于過濾進入克里森發(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力;所述儲液瓶用于儲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;所述過濾器I用于過濾進入噴霧栗并最終進入克里森發(fā)生器的外界空氣。
[0010]進一步的，氣溶膠采樣單元包括:抽氣栗、氣容I1、孔口流量計I1、過濾器I1、分水濾氣器II和吸收瓶，所述抽氣栗、氣容I1、孔口流量計11、過濾器I1、分水濾氣器II和吸收瓶依次采用硅膠管進行連接，吸收瓶設置在暴露艙內(nèi)。
[0011]所述抽氣栗用于為氣溶膠的采樣提供氣體動力；所述氣容II用于穩(wěn)定采樣氣流；所述孔口流量計II用于測量采樣氣流的流量及壓力;所述過濾器II用于凈化染毒氣溶膠，防止染毒物質(zhì)進入抽氣栗并被排出；所述分水濾氣器II用于除掉氣路中的水份，防止其對后續(xù)的零部件造成影響。
[0012]進一步的，所述吸收瓶數(shù)量為兩個，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]進一步的，所述過濾器1、過濾器I1、循環(huán)補氣過濾器均為高效過濾器，對0.3μπι以上粒子過濾效率為99.99 %。
[0016]進一步的，循環(huán)補氣過濾器為囊式高效過濾器。
[0017]進一步的，自凈氣體循環(huán)單元包括:自凈風機、頂部過濾器、循環(huán)補氣過濾器，所述循環(huán)補氣過濾器通過克里森發(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、頂部過濾器、孔口流量計II1、自凈風機。
[0018]所述循環(huán)補氣高效過濾器用于過濾由外界環(huán)境進入暴露艙的環(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，保護后續(xù)氣路部件;所述頂部過濾器用于過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III用于測量自凈氣路的流量及壓力。
[0019]進一步的，自凈風機為普通軸流風機，流量可控，頂部過濾器對0.3μπι以上粒子過濾效率為99.99 %。
[0020]進一步的，負壓保護單元包括:負壓風機、排風過濾器，所述負壓風機的抽氣端連接隔離密封艙，負壓風機的排風口連接排風過濾器，排風過濾器連接到隔離密封艙外。
[0021]所述排風過濾器用于過濾整機排氣之前的過濾，保證自凈和負壓系統(tǒng)排放的氣體經(jīng)過濾后不會對外界環(huán)境造成污染;所述負壓風機用于為隔離密封艙內(nèi)提供負壓環(huán)境，確保艙內(nèi)不會有氣體泄漏出來。
[0022]進一步的，排風過濾器為板式高效過濾器，對0.3μπι以上粒子過濾效率為99.99%。
[0023]進一步的，隔離密封艙內(nèi)壓強為50_200Pa。
[0024]進一步的，隔離密封艙內(nèi)設有壓力傳感器和失壓報警燈，檢測到負壓過低時會啟動報警。
[0025]進一步的，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)實驗器材，一是不會對實驗造成不良影響，二是可以對操作人員起到防護作用。
[0026]進一步的，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隔離密封艙內(nèi)的細菌進行殺菌處理，保護人員安全。
[0027]進一步的，隔離密封艙為前后雙開門結構，采用雙層箱體保護結構，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)有一定的負壓。由于隔離密封艙的操作面深度較深，可達到1.2米，不易操作，因此采用了鷗翼式雙開門設計，方便用戶操作。
[0028]進一步的，在排風過濾器后安裝消音裝置，在經(jīng)排風過濾器降噪后，氣體經(jīng)過消音裝置，噪音被進一步降低。
[0029]進一步的，內(nèi)部環(huán)境監(jiān)測單元包括: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)轉換器與中央處理器連接。
[0030]暴露艙內(nèi)設置氧氣傳感器、溫度傳感器和濕度傳感器，隔離密封艙內(nèi)設置壓力傳感器和溫度傳感器，分別用于實時采集暴露艙內(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)轉換后傳送至中央處理器，中央處理器對這些數(shù)據(jù)進行分析、處理及儲存。通過這些數(shù)據(jù)可以對暴露動物的生命體征進行分析，例如當檢測到暴露艙內(nèi)部氧氣含量過低時，應停止