CN106781950A - 一种用于医学研究的多功能烟雾致伤实验设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于医学研究的多功能烟雾致伤实验设备，包括致伤室和传输装置：所述致伤室为封闭的腔体，所述传输装置将关在铁笼内的白鼠输入或输出所述致伤室；在所述致伤室内设有用于产生白烟并能使处于致伤室内关在铁笼的白鼠致伤的发烟罐；在所述致伤室内设有用于监测所述发烟罐的燃料燃烧是否完全、致伤室内温度和湿度、白鼠的致伤时间以及检测白烟成分的监控装置；在所述致伤室内设有用于调节致伤室内温度和湿度的调节装置。本发明的有益效果是：通过该设备可以模拟军事演练现场，使发烟罐燃烧产生白烟造成白鼠吸入性损伤，白鼠达到了预期的伤情和存活时间，为研究发烟罐白烟致不同程度吸入性损伤提供了一种经济、简单、稳定的小动物模型。
Description
技术领域
本发明涉及医学研究领域，具体涉及一种用于医学研究的多功能烟雾致伤实验设备。
背景技术
发烟罐(smoke pot)作为烟幕遮蔽物，广泛的应用于消防演练或是掩护撤退等。发烟罐点火后火花四射，数秒产生白烟，整个发烟时间可维持6-7min。研究发现白烟平均颗粒径为0.1μm，粒子吸水膨胀为2-3μm。一般情况下，该大小的微粒可通过高效滤过口罩过滤掉，但在滤过失效或是滤过不彻底的情况下，白烟中微小的颗粒便会通过呼吸道进入肺部，甚至深达肺泡，引发急性肺损伤(acute lung injury，ALI)。而对于意外暴露于高浓度白烟，尤其是处于一个密闭空间，则可能导致急性呼吸窘迫综合征(acute respiratorydistress syndrome，ARDS)乃至死亡。
1945年，Evans EH首次报道了因烟雾弹仓库爆炸导致70人罹患肺损伤的事件。Fernando Gil 2008年报道了学校消防演习中，学生因意外吸入烟雾弹烟雾后死亡的病例。我国大陆也曾报道了一系列因意外吸入烟雾弹烟雾致肺损伤的士兵。据统计，我国内地沈阳和四川分别于2005年收治了60名因室内演习意外发生发烟罐烟雾吸入中毒的患者和2012年报道了受发烟罐烟雾影响的125名师生等。值得注意的是，发烟罐和烟雾弹均能产生白烟，但受横截面、深度的影响，二者的燃烧速率、接触空气的面积以及燃烧后的生成物存在一定差异。通常发烟罐对人或动物意外吸入引发的损伤程度重于烟雾弹，且更易造成大批量的人员伤亡。相较于多数的烟雾弹致伤报道，我们更应该意识到发烟罐在消防演练或掩护撤退等行动时潜在致伤的危险性。
目前，看似繁多的烟雾弹或是发烟罐烟雾吸入性损伤引起的肺部异常报道，主要以临床相关病例分析为主，易受药物和常规治疗的干扰，临床上很难摸清发烟罐烟雾吸入性损伤的生理病理变化、病情程度的评估和发病机制等有一个系统的了解。这无疑给患者的及时诊断和有效治疗带来了极大的困难。正如等人报道的第一个因烟雾弹烟雾吸入早期表现为ALI症状最终发展为ARDS的患者，通过漫长的重症监护、胸腔镜下切除肺大庖和复发性气胸的化学性胸膜固定术等一系列复杂的治疗过程后才得以幸存。在以前的研究中，人们多把注意力放在白烟的主要成分(氯化锌、六氯乙烷)上，忽视了白烟受成分比例、空间大小、气流等因素的影响颇大，即便是体外模型因受介质分散与溶解性因素的影响，也无法准确的预测白烟吸入性损伤的毒理学行为。因此，有必要在满足发烟罐完整的小环境下，以发烟罐为致伤因素，模拟临床致伤过程建立白烟诱导的白鼠ALI/ARDS模型并进一步阐述上述问题，从而使更多意外受伤的患者得到更好地救治。
发明内容
综上所述，为了克服现有技术的不足，建立发烟罐产生的白烟吸入损伤诱导的白鼠ALI/ARDS模型，进一步探讨发病机制，本发明所要解决的技术问题是提供一种用于医学研究的多功能烟雾致伤实验设备。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种用于医学研究的多功能烟雾致伤实验设备，包括致伤室和传输装置；所述致伤室为封闭的腔体，所述传输装置将关在铁笼内的白鼠输入或输出所述致伤室；
在所述致伤室内设有用于产生白烟致伤处于致伤室内并关在铁笼的白鼠的发烟罐；在所述致伤室内设有用于监测所述发烟罐的燃料燃烧是否完全、致伤室内温度和湿度、白鼠的致伤时间以及检测白烟成分的监控装置；在所述致伤室内设有用于调节致伤室内温度和湿度的调节装置。
本发明的有益效果是：通过该设备可以模拟军事演练现场，使发烟罐燃烧产生白烟造成白鼠吸入性损伤，白鼠达到了预期的伤情和存活时间，为研究发烟罐白烟致不同程度吸入性损伤供了一种经济、简单、稳定的小动物模型。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下进一步的改进：
进一步，所述传输装置包括输送带、电机和控制面板；所述输送带的一端处于所述致伤室外，所述输送带的另一端穿过所述致伤室的侧壁到达所述发烟罐附近的位置处；所述电机通过驱动轮联接所述输送带处于所述致伤室外的端部，所述控制面板处于电机上，所述控制面板上设有触发后控制电机正转或者反转从而将位于输送带上的白鼠输入或输出所述致伤室的按键。
采用上述进一步技术方案的有益效果为：实现将关在铁笼的白鼠输入到致伤室内进行烟雾致伤，并将致伤后的白鼠输送到致伤室外暴露在大气中单笼饲养用以研究。
进一步，所述监控装置包括烟雾感应器、温度感应器、湿度感应器、烟雾分析仪、计时器和显示器，所述烟雾感应器处于所述致伤室内监测所述发烟罐的燃料燃烧是否完全；所述温度感应器处于所述致伤室内监测致伤室内的温度；所述湿度感应器处于所述致伤室内监测致伤室内的湿度；所述烟雾分析仪处于所述致伤室内用于检测白烟成分；
所述计时器处于所述控制面板上通过计算所述电机正转和反转之间的时间间隔从而得出白鼠的致伤时间；
所述烟雾感应器、所述温度感应器、所述湿度感应器、所述烟雾分析仪和所述计时器分别电联接所述显示器，并且所述显示器处于所述致伤室外用于显示出所述烟雾感应器、所述温度感应器、所述湿度感应器、所述烟雾分析仪和所述计时器监测或检测到的数据信息。
采用上述进一步技术方案的有益效果为：根据监测或检测到的数据信息能够清楚的知道白烟的成份及白烟中造成严重吸入性损伤、ARDS的主要致伤物质。
进一步，所述调节装置包括用于调节致伤室内温度的电热棒和调节致伤室内湿度的湿度控制器，所述电热棒和所述湿度控制器处于致伤室内。
采用上述进一步技术方案的有益效果为：实现对致伤室内温度和湿度的调节，以符合实验要求。
进一步，还包括用于将所述致伤室内的烟雾净化后排到大气的排烟装置和向所述致伤室内输送清洁空气的抽风机，所述排烟装置安装在所述致伤室的顶部，所述抽风机安装在所述致伤室侧壁的底部。
采用上述进一步技术方案的有益效果为：实验结束后净化后排放烟雾以便下一次进行试验，保证不对环境造成污染；防止白鼠在致伤实验中缺氧。
进一步，所述致伤室内的顶部设有用于消毒的紫外线灯管。
采用上述进一步技术方案的有益效果为：用于实验开始前及结束后对致伤室内空气的消毒。
进一步，所述致伤室的侧壁上设有用于观察致伤室内状态的透明板。
采用上述进一步技术方案的有益效果为：观察发烟材料燃烧情况、实验照片的留取，实验结束后观察致伤室的烟雾排出情况。
进一步，所述铁笼内设有保证同一铁笼内的不同白鼠不产生任何交集的隔离网。
采用上述进一步技术方案的有益效果为：避免白鼠扎堆影响白烟的滤过。
进一步，所述铁笼内上下设有三层用于装放不同白鼠的空间。
采用上述进一步技术方案的有益效果为：研究不同层面烟雾对白鼠的致伤情况。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、致伤室，2、发烟罐，3、输送带，4、电机，5、驱动轮，6、烟雾感应器，7、温度感应器，8、湿度感应器,9、烟雾分析仪，10、湿度控制器，11、排烟装置，12、抽风机，13、电热棒，14、紫外线灯管。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1所示，一种用于医学研究的多功能烟雾致伤实验设备，包括致伤室1和传输装置；所述致伤室1为封闭的腔体。所述传输装置将关在铁笼内的白鼠输入或输出所述致伤室。所述传输装置包括输送带3、电机4和控制面板；所述输送带3的一端处于所述致伤室1外，所述输送带3的另一端穿过所述致伤室1的侧壁到达所述发烟罐2附近的位置处；所述电机4通过驱动轮5连接所述输送带3处于所述致伤室1外的端部，所述控制面板处于电机4上，所述控制面板上设有触发后控制电机4正转或者反转从而将位于输送带3上的白鼠输入或输出所述致伤室1的按键。将关在铁笼内的白鼠放在输送带3上，并通过控制面板的按键控制电机4正转将位于输送带3上的白鼠输入到致伤室1内，或者通过控制面板的按键控制电机4反转将位于输送带3上的白鼠输出致伤室1外。其中铁笼为高渗透烟雾的鼠笼，以便白烟能顺利进入铁笼内将白鼠致伤。铁笼内还设有保证同一铁笼内的不同白鼠不产生任何交集的隔离网，避免白鼠扎堆影响白烟的滤过。所述致伤室1的侧壁上设有用于观察致伤室内状态的透明板。所述致伤室1内的顶部设有用于消毒的紫外线灯管14，用于实验开始前及结束后对致伤室内空气的消毒，保证实验质量。
在所述致伤室1内设有用于产生白烟致伤处于致伤室内并关在铁笼的白鼠的发烟罐2。在所述致伤室1内设有用于监测所述发烟罐2的燃料燃烧是否完全、致伤室1内温度和湿度、白鼠的致伤时间以及检测白烟成分的监控装置，具体的：所述监控装置包括烟雾感应器6、温度感应器7、湿度感应器8、烟雾分析仪9、计时器和显示器，所述烟雾感应器6处于所述致伤室1内监测所述发烟罐2的燃料燃烧是否完全；所述温度感应器7处于所述致伤室1内监测致伤室1内的温度；所述湿度感应器8处于所述致伤室1内监测致伤室1内的湿度；所述烟雾分析仪9处于所述致伤室1内用于检测白烟成分；所述计时器处于所述控制面板上通过计算所述电机4正转和反转之间的时间间隔从而得出白鼠的致伤时间。所述烟雾感应器6、所述温度感应器7、所述湿度感应器8、所述烟雾分析仪和所述计时器分别电联接所述显示器，并且所述显示器处于所述致伤室1外用于显示出所述烟雾感应器6、所述温度感应器7、所述湿度感应器8、所述烟雾分析仪和所述计时器监测或检测到的数据信息。监控装置能观察致伤中的白鼠的情况，能准确监测发烟时间、致伤时间。能监测白烟的成份、空气的密度(因为发烟罐由发烟材料、点火具及罐体组成，不同用途/型号发烟罐的原料配方存在不同，使得燃烧产生的烟雾颜色及所含物质、颗粒大小也存在差异，但主要成分为六氯乙烷、铝粉、氧化锌等。燃烧产生烟雾中所含物质并罕有报道，多是根据化学反应方程式推导出烟雾中可能含有的燃烧产物主要为：大量氯化锌和少量光气、四氯乙烯、四氯化碳、一氧化碳以及未燃烧的少量六氯乙烷、氧化锌等，其中氯化锌及六氯乙烷在空气中形成大量白色烟雾(称为白烟)。通过监控装置能够清楚的知道白烟的成份及白烟中造成严重吸入性损伤、ARDS的主要致伤物质。
在所述致伤室1内还设有用于调节致伤室1内温度和湿度的调节装置，所述调节装置包括用于调节致伤室1内温度的电热棒13和调节致伤室1内湿度的湿度控制器10。所述致伤室1的顶部设有用于将所述致伤室1内的烟雾净化后排到大气的排烟装置11，所述致伤室1侧壁的底部设有向所述致伤室1内输送清洁空气的抽风机12。
将发烟罐置于致伤室1内，白鼠分组后放入高渗透的铁笼。铁笼内还设有保证同一铁笼内的不同白鼠不产生任何交集的隔离网，避免白鼠扎堆影响白烟的滤过。在铁笼内还上下设有三层用于装放不同白鼠的空间，铁笼高度根据需要调控，致伤室中不同层面白烟的烟雾颗粒、成分以及浓度均不一样，最终所致白鼠的伤情也不一样，通过上述设计可以研究不同层面的烟雾对白鼠的致伤情况。将发烟罐2点燃后并逐渐发烟，直到发烟充分时，通过传输装置将装有白鼠的铁笼输入致伤室1内。致伤结束后，再将白鼠通过传输装置输出致伤室1外，建立白烟诱导的白鼠ALI/ARDS模型，通过白鼠模型，系统的了解发烟罐烟雾吸入性损伤的生理病理变化、病情程度的评估和发病机制等问题，给患者的及时诊断和有效治疗带来了很大的帮助，使更多意外受伤的患者得到更好地救治。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种用于医学研究的多功能烟雾致伤实验设备，其特征在于，包括致伤室(1)和传输装置；所述致伤室(1)为封闭的腔体；所述传输装置将关在铁笼内的白鼠输入或输出所述致伤室；
在所述致伤室(1)内设有用于产生白烟使得白鼠致伤的发烟罐(2)；在所述致伤室(1)内设有用于监测所述发烟罐(2)的发烟材料燃烧是否完全、致伤室(1)内温度和湿度、白鼠的致伤时间以及检测白烟成分的监控装置；在所述致伤室(1)内设有用于调节致伤室(1)内温度和湿度的调节装置。
2.根据权利要求1所述的多功能烟雾致伤实验设备，其特征在于，所述传输装置包括输送带(3)、电机(4)和控制面板；所述输送带(3)的一端处于所述致伤室(1)外，所述输送带(3)的另一端穿过所述致伤室(1)的侧壁到达所述发烟罐(2)附近的位置处；所述电机(4)通过驱动轮(5)连接所述输送带(3)处于所述致伤室(1)外的端部，所述控制面板处于电机(4)上，所述控制面板上设有触发后控制电机(4)正转或者反转从而将位于输送带(3)上的白鼠输入或输出所述致伤室(1)的按键。
3.根据权利要求2所述的多功能烟雾致伤实验设备，其特征在于，所述监控装置包括烟雾感应器(6)、温度感应器(7)、湿度感应器(8)、烟雾分析仪(9)、计时器和显示器；所述烟雾感应器(6)处于所述致伤室(1)内监测所述发烟罐(2)的燃料燃烧是否完全；所述温度感应器(7)处于所述致伤室(1)内监测致伤室(1)内的温度；所述湿度感应器(8)处于所述致伤室(1)内监测致伤室(1)内的湿度；所述烟雾分析仪(9)处于所述致伤室(1)内用于检测白烟成分；
所述计时器处于所述控制面板上通过计算所述电机(4)正转和反转之间的时间间隔从而得出白鼠的致伤时间；
所述烟雾感应器(6)、所述温度感应器(7)、所述湿度感应器(8)、所述烟雾分析仪和所述计时器分别电联接所述显示器，并且所述显示器处于所述致伤室(1)外用于显示出所述烟雾感应器(6)、所述温度感应器(7)、所述湿度感应器(8)、所述烟雾分析仪和所述计时器监测或检测到的数据信息。
4.根据权利要求1所述的多功能烟雾致伤实验设备，其特征在于，所述调节装置包括用于调节致伤室(1)内温度的电热棒(13)和调节致伤室(1)内湿度的湿度控制器(10)，所述电热棒(13)和所述湿度控制器(10)处于致伤室(1)内。
5.根据权利要求1所述的多功能烟雾致伤实验设备，其特征在于，还包括用于将所述致伤室(1)内的烟雾净化后排到大气的排烟装置(11)和向所述致伤室(1)内输送清洁空气的抽风机(12)，所述排烟装置(11)安装在所述致伤室(1)的顶部，所述抽风机(12)安装在所述致伤室(1)侧壁的底部。
6.根据权利要求1所述的多功能烟雾致伤实验设备，其特征在于，所述致伤室(1)内的顶部设有用于消毒的紫外线灯管(14)。
7.根据权利要求1所述的多功能烟雾致伤实验设备，其特征在于，所述致伤室(1)的侧壁上设有用于观察致伤室内状态的透明板。
8.根据权利要求1至7任一项所述的多功能烟雾致伤实验设备，其特征在于，所述铁笼内设有保证同一铁笼内的不同白鼠不产生任何交集的隔离网。
9.根据权利要求1至7任一项所述的多功能烟雾致伤实验设备，其特征在于，所述铁笼内上下设有三层用于装放不同白鼠的空间。
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