CN103146570A - 细菌/细胞全烟气直接暴露系统 - Google Patents
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Abstract
一种细菌/细胞全烟气直接暴露系统，属气体染毒培养技术领域。系统该由细菌/细胞全烟气直接暴露仪（1），通过PU透明管（5）与细菌/细胞全烟气直接暴露仪（1）的进气口（3）连接的纯净空气发生器（4），及通过橡皮管（9）和带滤器橡皮管（11）与细菌/细胞全烟气直接暴露仪（1）的暴露瓶（12）连接的直线型吸烟机（10）组成。其中：主要包括机箱外壳、暴露瓶（12）、气体流量控制系统、恒温加热系统、控制系统、及位于机箱外壳侧面的暴露瓶支架（8）。具有结构简单，连接简便、操作方便，稳定性好，成本相对较低、能连接现行直线型吸烟机的特点，能实现暴露瓶内的细菌/细胞与全烟气同时直接暴露，能够进行不同生物学效应的终点检测。
Description
技术领域：
本发明涉及一种细菌/细胞全烟气直接暴露装置系统，属气体染毒培养技术领域。
背景技术：
目前三项体外毒理学检测（细菌回复突变试验（Ames试验）、体外细胞微核试验和中性红细胞毒性试验）已广泛用于卷烟烟气的安全性评估。在这些检测中，均涉及到烟气样品的捕集和制备。经典的样品捕集和制备的方法最后检测的对象是二甲基亚砜萃取的剑桥滤片上的烟气总粒相物。但这种方法未考虑到烟气的气相组分，粒相物、气相物和挥发性物质间的相互作用；因此全烟气暴露法应运而生。在全烟气暴露法中，将卷烟烟气全部直接通入到培养有待检测细菌/细胞的暴露容器中，此时的卷烟烟气处于相对“原始”（native）的状态，能相对模拟人吸烟时人体细胞接触烟气的情况，更能真实反映出细菌/细胞暴露于全烟气成分中的情况。
已经商品化的全烟气暴露装置有日本的Cultex[1]和德国的Vitrocell[2]。这两种设备均由吸烟机、烟气稀释分配系统、培养基供应系统、培养基温度维持系统以及细菌/细胞暴露装置五个部分组成。用于细胞暴露时，将细胞种植在transwell小室（porous transwellTM）的底部膜上，小室底部接触培养液，实现气-液界面接触式全烟气的细胞暴露。用于Ames试验的细菌暴露时，装置原理和装置构造与细胞暴露时相似，只是用培养有细菌的培养皿代替种植细胞的transwell小室，直接将培养皿置于烟气暴露腔中实现细菌的全烟气暴露[3]。该装置能够实现气-液界面接触式全烟气的细胞暴露和细菌的全烟气暴露，进行卷烟全烟气分析及环境气体分析，但是此类暴露装置价格昂贵，连接复杂、操作复杂、稳定性不好。
英美烟草公司和帝国烟草公司自行设计制作了全烟气暴露装置[3、4]，英美烟草公司的全烟气暴露装置包括了烟气循环系统和细菌/细胞培养系统，对细胞的培养同样采用了transwell小室，实现气-液界面接触式全烟气的细胞暴露。帝国烟草公司直接将培养了细胞的96孔细胞培养板进行全烟气暴露，烟气通过类似烟气注射的方式通到每个培养孔中，该装置实现的是气-液接触式全烟气暴露。英美烟草公司和帝国烟草公司设计的暴露装置能达到全烟气暴露实验的要求，但仅限于他们自己的专利设备，并未商品化，也未见相关研究报道。
此外，美国Battelle公司用细胞培养瓶改装制作了简易的全烟气暴露装置[4]，细胞贴壁培养于培养瓶中，烟气通入培养瓶中，振荡器左右振荡一定的角度使培养瓶中的培养液左右流动实现细胞的全烟气暴露。在这种暴露方式中，烟气并不是完全直接和细胞接触，会有部分培养液残留，从而烟气会有部分在培养液中，这种暴露方法介于Cultex和帝国烟草公司开发的装置的暴露方式之间。国内的全烟气暴露装置“用于卷烟体外毒理学主流烟气暴露的装置 ZL 200720092154.3”和在此基础上进行改进的“卷烟全烟气暴露染毒装置 CN 201560188 U”与美国Battelle公司类似。“一种用于卷烟全烟气暴露的装置 ZL201120063251.6”实现的是细菌/细胞的气-液接触式全烟气暴露。
如上所述，目前的日本的Cultex、德国的Vitrocell和英美烟草公司自行设计和制作的全烟气暴露装置均能够实现细胞的气-液界面接触式暴露和细菌的全烟气暴露。帝国烟草公司自行设计和制作的全烟气暴露装置可以实现细胞的气-液接触式全烟气暴露。“一种用于卷烟全烟气暴露的装置 ZL201120063251.6”可实现细菌/细胞的气-液接触式全烟气暴露。但目前商品化的只有日本的Cultex和德国的Vitrocell，他们的装置价格昂贵，连接复杂、操作复杂、稳定性不好；而英美烟草公司和帝国烟草公司自行设计和制作的全烟气暴露装置是其自己的专利设备，并未商品化，目前也未见其他研究机构使用这种设备进行全烟气暴露试验研究。
经文献检索，未见与本发明相同的公开报道。
参考文献：
[1]Cultex® Laboratories. Cultex公司官网
[2] Vitrocell Systems GmbH. vitrocell公司官网
[3] Aufderheide M, Gressmann H. A modified Ames assay reveals the mutagenicity of native cigarette mainstream smoke and its gas vapour phase [J]. Experimental and Toxicologic Pathology, 2007, 58(6): 383-392.
[4]Gaca M, Phillips J, Thorne d, et al. A new system for measuring the toxicity of mainstream cigarettesmoke [C]. 2005 Coresta Congress, 2005.
[5] Coresta in vitro toxicology task force. In vitroexposure of cells to smoke at the air liquid interface [EB/OL]. CORESTA官网
发明内容：
本发明的目的在于克服现有技术价格昂贵之不足，而提供一种结构简单，操作方便，稳定性好，成本低，能与现行直线型吸烟机连接的细菌/细胞全烟气直接暴露系统。
本发明的细菌/细胞全烟气直接暴露系统，由细菌/细胞全烟气直接暴露仪（1），通过PU透明管（5）与细菌/细胞全烟气直接暴露仪（1）的进气口（3）连接的纯净空气发生器（4），及通过橡皮管（9）和带滤器橡皮管（11）与细菌/细胞全烟气直接暴露仪（1）的暴露瓶（12）连接的直线型吸烟机（10）组成。
所述的细菌/细胞全烟气直接暴露仪（1）主要包括机箱外壳、暴露瓶（12）、气体流量控制系统、恒温加热系统、控制系统、及位于机箱外壳侧面的暴露瓶支架（8）；其中：机箱外壳由机箱外罩（17）、进气口（3）、散热孔（15）和风扇（16）构成；气体流量控制系统由气体分流器组件（2）、气体储气罐（6）、流量控制计组件（7）构成；恒温加热系统由恒温水槽（13）构成；控制系统由平板电脑酷帅-M7（14）构成。
本发明的暴露瓶（12）选用专利“细胞气液界面接触式卷烟全烟气暴露装置 申请号：201210171016.X”和“一种用于卷烟全烟气暴露的装置 ZL201120063251.6”中暴露瓶；气体储气罐组件（6）、流量控制计组件（7）、恒温水槽（13）、平板电脑酷帅-M7（14）和风扇（15）、纯净空气发生器（3）均由市场购买；直线型吸烟机（9）购买自英国CERULEAN公司。其余为采用市场销售的标准材料按常规方法自加工制成。
气体分流器组件将五路气体平稳的贮存在储气罐（6）中；气体储气罐（6）与流流量控制计组件（7）相连，实现五路空气的流量控制；流量控制计组件（7）内的空气流量由平板电脑（14）控制；流流量控制计组件（7）将不同体积的空气通过暴露瓶（12）的空气进口输入暴露瓶；混合后烟气空气出口通过连接滤器的橡皮管（11）与直线吸烟机（4）相连；暴露瓶（12）的烟气进口与直线型吸烟机通过橡皮管（9）紧密连接，实现烟气输入暴露瓶。
本发明具有结构简单，操作方便，稳定性好，成本低、能连接现行直线型吸烟机的特点，能实现多个暴露瓶内的细菌/细胞与全烟气同时直接暴露，并且细菌/细胞直接接触不同浓度全烟气成分后，能进行不同生物学效应的终点检测。
附图说明：
图1是本发明的连接示意图。
图2是细菌/细胞全烟气直接暴露仪（1）的结构示意图。
图3是细菌/细胞全烟气直接暴露仪（1）的连接示意图。
图4是细菌/细胞全烟气直接暴露仪（1）控制装置部分的电气结构示意图。
图5是细菌/细胞全烟气直接暴露仪（1）的气体分流器组件（2）的侧示图。
具体实施方式：
本发明的细菌/细胞全烟气直接暴露系统，由细菌/细胞全烟气直接暴露仪1，通过PU透明管5与细菌/细胞全烟气直接暴露仪1的进气口3连接的纯净空气发生器4，及通过橡皮管9和带滤器橡皮管11与细菌/细胞全烟气直接暴露仪1的暴露瓶12连接的直线型吸烟机10组成。
所述的细菌/细胞全烟气直接暴露仪1主要包括机箱外壳、暴露瓶12、气体流量控制系统、恒温加热系统、控制系统、及位于机箱外壳侧面的暴露瓶支架8；其中：机箱外壳由机箱外罩17、进气口3、散热孔15和风扇16构成；气体流量控制系统由气体分流器组件2、气体储气罐6、流量控制计组件7构成；恒温加热系统由恒温水槽13构成；控制系统由平板电脑酷帅-M714构成。
本发明的暴露瓶12选用专利“细胞气液界面接触式卷烟全烟气暴露装置 申请号：201210171016.X”和“一种用于卷烟全烟气暴露的装置ZL201120063251.6”中暴露瓶；气体储气罐组件6、流量控制计组件7、恒温水槽13、平板电脑（酷帅-M7 ）14和风扇15、纯净空气发生器3均由市场购买；直线型吸烟机9购买自英国CERULEAN公司。其余为采用市场销售的标准材料按常规方法自加工制成。
气体分流器组件将五路气体平稳的贮存在储气罐6中；气体储气罐6与流流量控制计组件7相连，实现五路空气的流量控制；流量控制计组件7内的空气流量由平板电脑（酷帅-M7 ）14控制；流流量控制计组件7将不同体积的空气通过暴露瓶12的空气进口输入暴露瓶；混合后烟气空气出口通过连接滤器的橡皮管11与直线吸烟机4相连；暴露瓶12的烟气进口与直线型吸烟机通过橡皮管9紧密连接，实现烟气输入暴露瓶。
本细菌/细胞全烟气直接暴露系统的具体使用如下：
1. 检查细菌/细胞全烟气直接暴露仪的进气口3和纯净空气发生器4的连接情况；
2. 打开菌/细胞全烟气直接暴露仪的电源，摁下纯净空气发生器4的放气阀，排出上次试验残留气体；
3. 在菌/细胞全烟气直接暴露仪的平板电脑（酷帅-M7 ）14上设定恒温加热槽13的温度；
4. 在平板电脑（酷帅-M7 ）14上设定纯净空气发生器4的空气流量；
5. 将待检测的细胞及培养基或者细菌/细胞悬浮液置于暴露瓶12中，之后将暴露瓶12置于恒温加热槽13中；
6. 将菌/细胞全烟气直接暴露仪的流量控制计组件7导出的空气与暴露瓶12的空气进口紧密相连；
6. 将直线吸烟机烟气来路胶管9紧密接于暴露瓶的烟气入口上；
7. 将连接有滤器的橡皮管11一端紧密连接到暴露瓶12的烟气出口处，另一端紧密与吸烟机回路连接；
8. 设定自动吸烟机程序，开始烟气采集；
9. 实验结束，以安装顺序的逆序拆除装置，将反应体系妥存以进行后续处理。
实际应用表明，本系统完全达到设计要求。
Claims (2)
1.一种细菌/细胞全烟气直接暴露系统，其特征在于系统该由细菌/细胞全烟气直接暴露仪（1），通过PU透明管（5）与细菌/细胞全烟气直接暴露仪（1）的进气口（3）连接的纯净空气发生器（4），及通过橡皮管（9）和带滤器橡皮管（11）与细菌/细胞全烟气直接暴露仪（1）的暴露瓶（12）连接的直线型吸烟机（10）组成。
2.权利要求所述1的细菌/细胞全烟气直接暴露系统，其特征在于细菌/细胞全烟气直接暴露仪（1）主要包括机箱外壳、暴露瓶（12）、气体流量控制系统、恒温加热系统、控制系统、及位于机箱外壳侧面的暴露瓶支架（8）；其中：机箱外壳由机箱外罩（17）、进气口（3）、散热孔（15）和风扇（16）构成；气体流量控制系统由气体分流器组件（2）、气体储气罐（6）、流量控制计组件（7）构成；恒温加热系统由恒温水槽（13）构成；控制系统由平板电脑酷帅-M7（14）构成。
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