CN104107672A - 一种实验室用矿物气溶胶发生系统 - Google Patents

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本发明公开了一种实验室用矿物气溶胶发生系统。该气溶胶发生系统包括高压气源、湿度流量控制模块、矿物气溶胶产生腔室和混合室。湿度流量控制模块包括湿度流量控制支路Ⅰ和湿度流量控制支路Ⅱ；矿物气溶胶产生腔室内设有负载有矿物气溶胶的筛板，且在矿物气溶胶产生腔室内形成一密闭腔室；湿度流量控制支路Ⅰ和湿度流量控制支路Ⅱ的气体出口端均依次连通一温湿探头和一三通比例阀；三通比例阀的两个出口分别与矿物气溶胶产生腔室和密闭腔室相连通；矿物气溶胶产生腔室与混合室相连通。该矿物气溶胶发生系统可产生不同浓度以及湿度的矿物气溶胶，可用于不同源区矿物气溶胶的产生、矿物气溶胶设备的检验及标定，同时还满足了吸入性毒理试验的研究需求。

Description

一种实验室用矿物气溶胶发生系统
技术领域
本发明涉及一种实验室用矿物气溶胶发生系统，属于气溶胶技术领域。
背景技术
矿物气溶胶是大气气溶胶的重要组成之一，每年有大量的排放到大气中。矿物气溶胶可以通过直接和间接辐射效应影响地面温度，降低大气能见度，同时为各种物理化学过程提供了反应界面以及积聚各种污染物的载体。实际环境中矿物气溶胶受到来源地以及局地环境的影响，同时会在传输过程中受外界环境的影响。因此能够稳定产生矿物气溶胶的系统对于研究矿物气溶胶的理化特性，模拟实际环境中的反应及老化过程，研究矿物气溶胶对人体健康等的影响等都具有非常重要的意义。
目前的气溶胶发生系统主要是针对纳米级的液滴以及粉尘类物质，还没有用于模拟不同源区矿物气溶胶，同时可以产生不同浓度及湿度的矿物气溶胶系统的相关报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种实验室用矿物气溶胶发生系统，该矿物气溶胶发生系统可产生不同浓度以及湿度的矿物气溶胶，可用于不同源区矿物气溶胶的产生、矿物气溶胶设备的检验及标定，同时还满足了吸入性毒理试验的研究需求。
本发明提供的实验室用矿物气溶胶发生系统，包括高压气源、湿度流量控制模块、矿物气溶胶产生腔室和混合室；
所述湿度流量控制模块包括湿度流量控制支路Ⅰ和湿度流量控制支路Ⅱ，所述湿度流量控制支路Ⅰ用于增加由所述高压气源产生的气体的湿度，所述湿度流量控制支路Ⅱ用于降低由所述高压气源产生的气体的湿度；
所述矿物气溶胶产生腔室内设有负载有矿物气溶胶的筛板，且在所述矿物气溶胶产生腔室内形成一密闭腔室；
所述湿度流量控制支路Ⅰ和所述湿度流量控制支路Ⅱ的气体出口端均依次连通一温湿探头和一三通比例阀；所述三通比例阀的两个出口分别与所述矿物气溶胶产生腔室和所述密闭腔室相连通；
所述矿物气溶胶产生腔室与所述混合室相连通。
上述实验室用矿物气溶胶发生系统中，所述高压气源的产生装置具体可为高压气瓶或空压机，具体使用时可将所述高压气源的气压控制为0.1MPa～1.0Mpa。
上述实验室用矿物气溶胶发生系统中，所述湿度流量控制支路Ⅰ包括依次连通的流量控制器和干燥管；
所述湿度流量控制支路Ⅱ包括依次连通的流量控制器和气体加湿器；
上述用于增加气源湿度以及控制气源流量的所述湿度流量控制支路Ⅰ和用于降低气源湿度以及控制气源流量的所述湿度流量控制支路Ⅱ的配合，实现对气源的湿度和流量的控制，进而能够产生不同湿度及浓度需求的矿物气溶胶。
本发明中的所述流量控制器具体可为质量流量计或浮子流量计，具体使用时可将气体流量控制为0.5升/分钟～200升/分钟。
所述湿度流量控制支路Ⅰ中所述干燥管的填充物具体使用干燥硅胶或分子筛。
所述湿度流量控制支路Ⅱ中的气体加湿器可采用硅胶圈密封，气体加湿器的温度控制在-80℃～100℃，温度的控制可通过与水浴装置的配合实现，利用水浴装置中的溶剂对所述气体加湿器的表面进行循环控温。所述气体加湿器的材质具体可为玻璃、金属不锈钢或有机玻璃。
上述实验室用矿物气溶胶发生系统中，所述筛板设于所述矿物气溶胶产生腔室的底部；
所述矿物气溶胶产生腔室的底部设于超声振荡器中，超声波的振荡作用可使所述筛板上负载的微米级、压微米级粒径的矿物溶胶振荡悬浮，提高矿物气溶胶的产生效果。
所述筛板的材质为烧结玻璃或高分子聚合材料，空隙可控制为0.5μm～20μm，直径可控制为1cm～30cm。
所述筛板与所述矿物气溶胶产生腔室通过胶粘合或硅胶套圈进行密封，从而在所述矿物气溶胶产生腔室内形成所述密闭腔室。
上述高压气源、湿度流量控制模块和矿物气溶胶产生腔室之间均可通过气管连通。
上述矿物气溶胶发生系统中，所述混合室的底部设有风扇；
所述风扇与一计算机相连接；所述风扇的转速可调节为1r/s～1000r/s；
所述风扇可对矿物气溶胶进行再悬浮，从而形成所需的矿物气溶胶。
所述矿物气溶胶产生腔室与所述混合室之间具体可通过导电材料制备的连接管进行连通，所述导电材质具体可为不锈钢金属材料、铜或导电硅胶。
上述矿物气溶胶发生系统中，所述流量控制器、所述温湿探头和所述三通比例阀均与一计算机相连接。
使用本发明矿物气溶胶发生系统时，所述计算机用于采集所述温湿探头的数据，反馈信号进而控制所述流量控制器，通过设定不同支路的流量大小，调节通过所述干燥管和所述气体加湿器的气体流量比，最终实现气体和矿物气溶胶的湿度控制；
所述计算机还用于控制三通比例阀的开度，通过控制通向所述矿物气溶胶产生腔室和所述密闭腔室中气体流量的大小，从而产生不同浓度的矿物气溶胶；
所述计算机还用于控制所述风扇的转速，调节不同粒径矿物气溶胶的输出比，从而调节所述矿物气溶胶的粒径大小。
本发明提供的实验室用矿物气溶胶发生系统具有以下效果：
(1)具有可控湿度、流量以及矿物气溶胶浓度等特点；
(2)具有重复性好，误差小的特点；
(3)由于系统采用自动化控制，可保证系统的稳定性。
附图说明
图1为本发明矿物气溶胶发生系统的结构示意图；
图中各标号代表：
1计算机、2高压气源、3，4流量控制器、5气体加湿器、6水浴装置、7干燥管、8温湿探头、9三通比例阀、10矿物气溶胶产生腔室、11筛板、12超声波振荡器、13连接管、14混合室、15风扇。
具体实施方式
下面结合附图对发明做进一步说明，但本发明并不局限于以下实施例。
如图1所示，实验室矿物气溶胶发生系统包括高压气源2、湿度流量控制模块、矿物气溶胶产生腔室10以及混合室14。
湿度流量控制模块包括湿度流量控制支路Ⅰ和湿度流量控制支路Ⅱ，所述湿度流量控制支路Ⅰ用于增加由所述高压气源产生的气体的湿度，具体包括依次连通的流量控制器4和气体加湿器5，所述湿度流量控制支路Ⅱ用于降低由所述高压气源产生的气体的湿度，具体包括依次连通的流量控制器3和干燥管7。通过湿度流量控制支路Ⅰ和湿度流量控制支路Ⅱ的配合，调控来自高压气源2的气体的湿度和流量。湿度流量控制支路Ⅰ和湿度流量控制支路Ⅱ的气体出口端均依次连通温湿探头8和三通比例阀9。计算机1与湿度流量控制器3、湿度流量控制器4、湿温探头8和三通比例阀9均相连接，通过采集温湿探头8的数据，反馈信号进而控制流量控制器3和4，通过设定控制流量控制器3和4的流量大小，调节通过干燥管7和气体加湿器5的气体流量比，从而实现气体的流量和湿度的控制。三通比例阀9的2个出口分别与矿物气溶胶产生腔室10和密闭腔室相连通，该密闭腔室由设于矿物气溶胶产生腔室10底部的筛板11与矿物气溶胶产生腔室10进行密封配合后形成，筛板11上负载有矿物气溶胶；同时，计算机1用于控制三通比例阀9的两个出口的开度，通过控制通向矿物气溶胶产生腔室10和密闭腔室中的气体流量，从而产生不同浓度的矿物气溶胶。为了使微米级、压微米级粒径的矿物气溶胶振荡悬浮，以增加矿物气溶胶形成效果，将矿物气溶胶产生腔室10的底部设于超声波振荡器12内。
本发明矿物气溶胶发生系统中，气溶胶产生腔室10与混合室14通过连接管13连通，混合室14的底部设有风扇15，用于对矿物气溶胶进行再悬浮，以形成所需的矿物气溶胶，该风扇15与计算机1相连接，用于控制其转速，以调节不同粒径矿物气溶胶的输出比。
上述矿物气溶胶发生系统中，高压气源2具体可由高压气瓶或空压机产生，具体使用时可将所述高压气源的气压控制为0.1MPa～1.0Mpa。流量控制器3和4具体选择质量流量计或浮子流量计，具体使用时可将气体流量控制为0.5升/分钟～200升/分钟。可在干燥管7内填充干燥硅胶或分子筛，以对气体进行干燥。筛板11的材质可为烧结玻璃或高分子聚合材料，可根据具体情况，将空隙控制为0.5μm～20μm，直径可控制为1cm～30cm。
使用本发明矿物气溶胶发生系统制备矿物气溶胶，进行吸入性毒理试验时，可按照如下步骤进行：
1、选取动物样本分为实验组和对照组。
2、将实验组动物和对照组动物分别置于50L有机玻璃柜中，并在放置实验组动物的有机玻璃柜中放入本发明矿物气溶胶发生装置。
3、启动气溶胶发生装置产生特定浓度、湿度的矿物气溶胶，让样本动物静式吸入特定时间。
4、分别取出实验组与对照组的动物样本，并进行解剖病理组织学检查对比分析，即能得出不同矿物气溶胶剂量浓度大小对动物体特定器官的损伤程度。

Claims (8)

1.一种实验室用矿物气溶胶发生系统，其特征在于：它包括高压气源、湿度流量控制模块、矿物气溶胶产生腔室和混合室；
所述湿度流量控制模块包括湿度流量控制支路Ⅰ和湿度流量控制支路Ⅱ，所述湿度流量控制支路Ⅰ用于增加由所述高压气源产生的气体的湿度，所述湿度流量控制支路Ⅱ用于降低由所述高压气源产生的气体的湿度；
所述矿物气溶胶产生腔室内设有负载有矿物气溶胶的筛板，且在所述矿物气溶胶产生腔室内形成一密闭腔室；
所述湿度流量控制支路Ⅰ和所述湿度流量控制支路Ⅱ的气体出口端均依次连通一温湿探头和一三通比例阀；所述三通比例阀的两个出口分别与所述矿物气溶胶产生腔室和所述密闭腔室相连通；
所述矿物气溶胶产生腔室与所述混合室相连通。
2.根据权利要求1所述的矿物气溶胶发生系统，其特征在于：所述湿度流量控制支路Ⅰ包括依次连通的流量控制器和干燥管。
3.根据权利要求1或2所述的矿物气溶胶发生系统，其特征在于：所述湿度流量控制支路Ⅱ包括依次连通的流量控制器和气体加湿器。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的矿物气溶胶发生系统，其特征在于：所述筛板设于所述矿物气溶胶产生腔室的底部；
所述矿物气溶胶产生腔室的底部设于超声振荡器中。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的矿物气溶胶发生系统，其特征在于：所述混合室的底部设有风扇；
所述风扇与一计算机相连接。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的矿物气溶胶发生系统，其特征在于：所述流量控制器为质量流量计或浮子流量计。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的矿物气溶胶发生系统，其特征在于：所述流量控制器、所述温湿探头和所述三通比例阀均与一计算机相连接。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的矿物气溶胶发生系统，其特征在于：所述筛板通过胶粘合或硅胶套圈与所述矿物气溶胶产生腔室密封配合。
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