CN116114612A - 用于研究臭氧与颗粒物交互作用的动物呼吸暴露实验系统 - Google Patents
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Abstract
本发明的一种用于研究臭氧与颗粒物交互作用的动物呼吸暴露实验系统，包括零空气发生器，臭氧发生单元，气溶胶发生单元，气流控制阀，气体混合室，暴露仓，连接管，系统总控制单元等；零空气发生器产生零空气分别连接臭氧发生单元，气溶胶发生单元，产生已知浓度的含臭氧气源和含颗粒物气源。第一，第二，第三和第四气体混合室均有含臭氧气源进气口，含气溶胶气源进气口和零空气进气口，三种类型气体以一定比例在气体混合室充分混合后，进入相对应的暴露仓。第五气体混合室和对应的第五暴露仓为对照仓。各个暴露仓能够在设定的臭氧浓度和颗粒物浓度条件下，同时开展不同污染暴露条件下的动物实验，用于研究臭氧与颗粒物交互作用对生物毒性。
Description
技术领域
本发明涉及呼吸暴露实验技术领域，具体涉及一种用于研究臭氧与颗粒物交互作用的动物呼吸暴露实验系统。
背景技术
目前我国PM2.5污染问题仍然严峻，同时，我国大气臭氧(O3)污染却呈逐年加重的趋势，已成为仅次于PM2.5影响空气质量的重要因素。因此，臭氧与颗粒物的生物效应和健康风险成为大气污染控制领域的热点和难点问题。
在现有大气污染物毒理学研究中，通常仅研究单独一种或一类组分来开展研究，臭氧与颗粒物的交互作用研究极少。例如，市场上有颗粒物动物呼吸暴露实验系统，能够让动物生活在特定的颗粒物污染条件下。缺乏能够用于研究臭氧与颗粒物交互作用的动物呼吸暴露实验系统。
因此，提供一种能够用于研究臭氧与颗粒物交互作用的动物呼吸暴露实验系统是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
本发明提出的一种用于研究臭氧与颗粒物交互作用的动物呼吸暴露实验系统，可至少解决上述技术问题之一。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种用于研究臭氧与颗粒物交互作用的动物呼吸暴露实验系统，包括零空气发生器，臭氧发生单元，气溶胶发生单元，气流控制阀，气体混合室，暴露仓，连接管，系统总控制单元等；零空气发生器产生零空气分别连接臭氧发生单元，气溶胶发生单元和第一气体混合室，第二气体混合室，第三气体混合室，第四气体混合室，第五气体混合室。臭氧发生单元的出口分别连接第一气体混合室，第二气体混合室，第三气体混合室和第四气体混合室。气溶胶发生单元的出口分别连接第一气体混合室，第二气体混合室，第三气体混合室和第四气体混合室。进入气体混合室的气流流速均由气流控制阀控制。气体混合室与暴露仓相连。第一气体混合室，第二气体混合室，第三气体混合室和第四气体混合室的三个进气口分别为含臭氧气源进气口，含气溶胶气源进气口和零空气进气口，三种类型气体以一定比例在气体混合室充分混合后，进入相对应的暴露仓。第五气体混合室和对应的第五暴露仓为对照仓。各个暴露仓能够在设定的臭氧浓度和颗粒物浓度条件下，同时开展不同污染暴露条件下的动物实验，用于研究臭氧与颗粒物交互作用对生物毒性。
其中，所述的零空气发生器能够为臭氧发生单元，气溶胶发生单元和各个暴露仓提供充足的零空气。
进一步地，所述臭氧发生单元通过内部的放电模块，将零空气中的氧气转换为臭氧，臭氧浓度传感器测量出气口准确浓度的臭氧浓度，臭氧发生单元产生的臭氧浓度由系统总控制单元控制。
进一步地，所述气溶胶发生单元能够产生准确浓度的含气溶胶气流，气溶胶发生单元产生的气溶胶浓度由系统总控制单元控制。
进一步地，所述的气流控制阀能够准确控制气流速度，由系统总控制单元控制。
进一步地，所述气体混合室内部有无刷风扇，能够使混合室内的气体成分充分搅拌均匀。
进一步地，所述的连接管均为不锈钢材质。
进一步地，所述的暴露仓有鼠笼等开展动物实验的所需的各类实验器材，能够用于培育小鼠等动物。
由上述技术方案可知，本发明的用于研究臭氧与颗粒物交互作用的动物呼吸暴露实验系统具有以下有益效果：
本发明提供的动物呼吸暴露实验系统，包含的五个暴露仓分别能够提供高臭氧和高颗粒物污染环境，高臭氧和低颗粒物污染环境，低臭氧和高颗粒物污染环境，低臭氧和低颗粒物污染环境和无污染环境。本发明能够解决目前国际上缺乏用于研究臭氧与颗粒物交互作用的动物呼吸暴露实验系统或设备。该发明能够保证动物生长发育在可控的臭氧浓度和可控颗粒物浓度的环境下，用于开展臭氧与颗粒物交互作用的动物实验研究。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
如图1所示，本实施例所述的用于研究臭氧与颗粒物交互作用的动物呼吸暴露实验系统，包括：
一种用于研究臭氧与颗粒物交互作用的动物呼吸暴露实验系统，包括：零空气发生器，臭氧发生单元，气溶胶发生单元，气流控制阀，气体混合室，暴露仓，连接管，系统总控制单元等。附图中1为零空气发生器。2为臭氧发生单元。3为气溶胶发生单元。4，5，6，7，8，9，10，11，12，13，14，15和16均为气流控制阀。17，18，19，20和21分别为第一气体混合室，第二气体混合室，第三气体混合室，第四气体混合室和第五气体混合室。22，23，24，25和26分别为第一暴露仓，第二暴露仓，第三暴露仓，第四暴露仓和第五暴露仓。
零空气发生器1产生的零空气进入臭氧发生单元2，通过臭氧发生单元2产生稳定浓度的含臭氧气源，其臭氧浓度为cO3。臭氧发生单元的排气口分别与第一气体混合室17，第二气体混合室18，第三气体混合室19和第四气体混合室20相连，并依次通过气流控制阀4，气流控制阀7，气流控制阀10和气流控制阀13控制进入气体混合室。进入第一气体混合室17，第二气体混合室18，第三气体混合室19和第四气体混合室20的含臭氧气源的气流流速依次为Vo3-1，Vo3-2，Vo3-3和Vo3-4。
零空气发生器1产生的零空气进入气溶胶发生单元3，通过气溶胶发生单元3产生稳定浓度的含颗粒物气源，其颗粒物浓度为cpm。气溶胶发生单元的排气口分别与第一气体混合室17，第二气体混合室18，第三气体混合室19和第四气体混合室20相连，并依次通过气流控制阀5，气流控制阀8，气流控制阀11和气流控制阀14控制进入气体混合室。进入第一气体混合室17，第二气体混合室18，第三气体混合室19和第四气体混合室20的含颗粒物气源的气流流速依次为Vpm-1，Vpm-2，Vpm-3和Vpm-4。
零空气发生器1同时与五个气体混合室相连接，零空气发生器1产生的零空气依次通过气流控制阀6，气流控制阀9，气流控制阀12，气流控制阀15和气流控制阀16分别进入第一气体混合室17，第二气体混合室18，第三气体混合室19，第四气体混合室20和第五气体混合室21，气流分别为Vzero-1，Vzero-2，Vzero-3，Vzero-4和Vzero-5。
气体在各自的气体混合室充分混合后，分别进入各自的暴露仓。
第一暴露仓22的臭氧浓度为cO3-1＝cO3×Vo3-1/(Vo3-1+Vpm-1+Vzero-1)，颗粒物浓度为cpm-1＝cpm×Vpm-1/(Vo3-1+Vpm-1+Vzero-1)。
第二暴露仓23的臭氧浓度为cO3-2＝cO3×Vo3-2/(Vo3-2+Vpm-2+Vzero-2)，颗粒物浓度为cpm-2＝cpm×Vpm-2/(Vo3-2+Vpm-2+Vzero-2)。
第三暴露仓24的臭氧浓度为cO3-3＝cO3×Vo3-3/(Vo3-3+Vpm-3+Vzero-3)，颗粒物浓度为cpm-3＝cpm×Vpm-3/(Vo3-3+Vpm-3+Vzero-3)。
第四暴露仓25的臭氧浓度为cO3-4＝cO3×Vo3-4/(Vo3-4+Vpm-4+Vzero-4)，颗粒物浓度为cpm-4＝cpm×Vpm-4/(Vo3-4+Vpm-4+Vzero-4)。
第五暴露仓26的臭氧浓度和颗粒物浓度均为0。
为了保证实验条件基本一致，每个暴露仓的设计应完全一致，进入暴露仓的气流速度也应一致，即Vo3-1+Vpm-1+Vzero-1＝Vo3-2+Vpm-2+Vzero-2＝Vo3-3+Vpm-3+Vzero-3＝Vo3-4+Vpm-4+Vzero-4＝Vzero-5。
实际实验时，第一暴露仓可设置为高臭氧和高颗粒物污染环境，第二暴露仓可设置为高臭氧和低颗粒物污染环境，第三暴露仓可设置为低臭氧和高颗粒物污染环境，第四暴露仓可设置为低臭氧和低颗粒物污染环境，第五暴露仓为无污染环境，即空白对照暴露仓，用于开展臭氧与颗粒物交互作用的动物实验研究。
综上所述，本发明实施例提供的动物呼吸暴露实验系统，包含的五个暴露仓分别能够提供高臭氧和高颗粒物污染环境，高臭氧和低颗粒物污染环境，低臭氧和高颗粒物污染环境，低臭氧和低颗粒物污染环境和无污染环境。该发明能够保证动物生长发育在可控的臭氧浓度和可控颗粒物浓度的环境下，用于开展臭氧与颗粒物交互作用的动物实验研究。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (8)
1.一种用于研究臭氧与颗粒物交互作用的动物呼吸暴露实验系统，包括零空气发生器、臭氧发生单元、气溶胶发生单元、气流控制阀，气体混合室、暴露仓、连接管及系统总控制单元；其特征在于，
零空气发生器产生零空气分别连接臭氧发生单元，气溶胶发生单元和第一气体混合室，第二气体混合室，第三气体混合室，第四气体混合室，第五气体混合室；
臭氧发生单元的出口分别连接第一气体混合室，第二气体混合室，第三气体混合室和第四气体混合室；
气溶胶发生单元的出口分别连接第一气体混合室，第二气体混合室，第三气体混合室和第四气体混合室；
进入气体混合室的气流流速均由气流控制阀控制；气体混合室与暴露仓相连；
第一气体混合室，第二气体混合室，第三气体混合室和第四气体混合室的三个进气口分别为含臭氧气源进气口，含气溶胶气源进气口和零空气进气口，三种类型气体以设定比例在气体混合室充分混合后，进入相对应的暴露仓；
第五气体混合室和对应的第五暴露仓为对照仓；
各个暴露仓能够在设定的臭氧浓度和颗粒物浓度条件下，同时开展不同污染暴露条件下的动物实验，用于研究臭氧与颗粒物交互作用对生物毒性。
2.根据权利要求1所述的用于研究臭氧与颗粒物交互作用的动物呼吸暴露实验系统，其特征在于：
所述零空气发生器为臭氧发生单元，气溶胶发生单元和各个暴露仓提供零空气。
3.根据权利要求1所述的用于研究臭氧与颗粒物交互作用的动物呼吸暴露实验系统，其特征在于：
所述的臭氧发生单元通过内部的放电模块，将零空气中的氧气转换为臭氧，臭氧浓度传感器测量出气口准确浓度的臭氧浓度，臭氧发生单元产生的臭氧浓度由系统总控制单元控制。
4.根据权利要求1所述的用于研究臭氧与颗粒物交互作用的动物呼吸暴露实验系统，其特征在于：
所述气溶胶发生单元能够产生设定浓度的含气溶胶气流，气溶胶发生单元产生的气溶胶浓度由系统总控制单元控制。
5.根据权利要求1所述的用于研究臭氧与颗粒物交互作用的动物呼吸暴露实验系统，其特征在于：所述气流控制阀用于控制气流速度，由系统总控制单元控制。
6.根据权利要求1所述的用于研究臭氧与颗粒物交互作用的动物呼吸暴露实验系统，其特征在于，所述气体混合室内部有无刷风扇，能够使混合室内的气体成分充分搅拌均匀。
7.根据权利要求1所述的用于研究臭氧与颗粒物交互作用的动物呼吸暴露实验系统，其特征在于，所述连接管均为不锈钢材质。
8.根据权利要求1所述的用于研究臭氧与颗粒物交互作用的动物呼吸暴露实验系统，其特征在于，所述暴露仓包括鼠笼等能够开展动物实验所需的各类实验器材。
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