CN205593988U - 一种模拟呼吸吸入有害物质的收集装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种模拟呼吸吸入有害物质的收集装置，其特征在于，包含有，有害物质源发生平台，用以承载可挥发出有害物质气体的样品；呼吸系统模拟机构，其用以模拟人体的呼吸系统，所述呼吸系统模拟机构具有鼻腔模拟部、呼吸道模拟部、肺部模拟部及肺部控制部；以及，有害物质吸收部件，其用以吸收有害物质气体，所述有害物质吸收部件处于所述呼吸道模拟部与所述肺部模拟部间。本实用新型的优点在于：可用于收集模拟呼吸吸入的有害物质，供后续测试和评价。

Description

一种模拟呼吸吸入有害物质的收集装置

技术领域

本实用新型涉及一种模拟呼吸吸入有害物质的收集装置，模拟吸入暴露环境用于伤害评估。

背景技术

儿童用品是国内迅速崛起的一个轻工产品，在国际市场上起着越来越重要的作用。近年来，中国儿童用品产品更新换代较快，品质明显提高，花色品种和国外基本接轨，产品的技术含量也有很大的提高。儿童用品的主要消费群体为学生，特别是14岁以下的学生。我国政府将涉及安全的儿童产品列入《全国重点产品质量安全监管指南》中的重点产品之一，在质量部门的努力下，儿童用品安全质量逐年提高。但是，由于各种各样的原因，我国儿童用品的安全性不容乐观，儿童用品已经成为一个重要的风险源，质量安全不容忽视。

所述风险源是包含有害物质的物品，在使用过程中，通过不同的途径与人体接触，导致有害物质迁移到人体，危害身体健康。

从儿童用品的用途和儿童使用习惯来看，化学类风险的迁移途径包括三类：

——皮肤接触摄入。皮肤接触是儿童用品最常见的一种暴露途径，化学物质可通过皮肤触摸迁移进入人体。

——吸入。挥发性的有害化学物质主要通过这一渠道进入人体，如儿童家具、服装童鞋中的甲醛，儿童文具中的苯类、溶剂残留等。

——非饮食经口摄入（如：手口接触行为、舔舐等）。除了奶嘴、餐具等食品接触产品外，儿童常常会无意识的把手里的东西（如玩具、文具）放进嘴里或进行舔舐，这一举动会使产品中一些可迁移的有害物质经口摄入人体。同样的，触摸过儿童用品的手与口接触的话，有害物质除了经皮肤摄入外，也会经口摄入。

儿童用品中的有害物质往往是间接、缓慢累积的伤害，可能需要几个月、几年甚至更长的时间才能显现，而且由于伤害周期较长，危害原因的追溯较为复杂、困难，如橡皮中的增塑剂和PC容器中的双酚A均会对人体的内分泌产生干扰，但要从结果推算是由哪种化学物质造成的影响却并不容易。

由于儿童用品消费群体的特殊性，风险估计部分与其他消费品相比有所不同。一是儿童的身体耐受度不如成人，同样程度的风险发生在儿童身上会造成更严重的危害结果；二是儿童发生伤害的可能性更高，因为他们通常缺乏采取保护措施的经验，而且对于产品的安全警示缺乏认知，需要家长的干预和保护。因此，儿童用品的风险估计应在消费品的基础上予以加严。例如：人体对化学品的耐受度与体重有关，体重越重，耐受量越高，而且儿童的皮肤和呼吸系统较成人娇嫩，化学品引发的危害表现更为明显。

近年来，修正液因其便利的优点而被中小学生广泛的使用，已经成为了青少年常用的文教用品之一。根据调查显示，在部分大中城市的中小学生中，使用修正类产品人数比例平均达到50%甚至85%以上。因此，评估溶剂的安全风险就十分有必要。据资料显示，修正液的主要成分有甲基环己烷、环己烷、1,1,1-三氯乙烷、1,1,2-三氯乙烷、钛白粉、环己酮、甲基已丁基甲酮、二氯乙烷、树脂等化学物质。同时由于生产厂家的不同，一些修正液中甚至还可能含有苯系化合物（苯、甲苯、乙苯、二甲苯、三甲苯）以及铅、钡等重金属盐。其中，苯系化合物是一种挥发性很强的有机溶剂，虽然能使修正液具有快速变干的特性，却有着极大的毒副作用。该物质对人体神经系统和血液系统极为常见，长期接触还可能对肝脏、肾脏造成危害，甚至引起儿童白血病。除此以外，儿童玩具和家具中也会含有一些挥发等有毒有害物质。因此，开展专门的模拟人体呼吸收集测试分析对它们进行有害性评估具有十分重要的研究意义。

针对人体所吸入有害物质，国家标准GB21027-2007中，虽然针对苯、甲苯及二甲苯等作出限量规定，但是所给出的测定方法比较复杂；而在轻工部行业标准QB2665和QB/T4154仅仅只对苯作出限量规定，给出具体的测定方法，对于其他有害物质的测试和分析还不全面。所以，建立一种有效，全面的测试和分析人体吸入有害物质含量的方法和装置是很有必要的。

苯系物测定方法有气相色谱法（GC）、气相色谱/质谱联用（GC/MS）荧光分光光度法、膜导入质谱法等。其中气相色谱法、气相色谱/质谱法因为其较高的分离能力和准确的定型鉴别能力而最为常用。

已有的人体吸入气体物质含量分析相关专利有：

淮南矿业(集团)有限责任公司的宋家勇、童校长等申请的“气体成分检测装置”（申请专利号：201320456458.9；公开公告号：CN203422363U；法律状态：授权）中，主要研究并解决了现有的气体检测技术和装置对于其自身无法进入的空间内的气体没有办法检测或者说没有办法准确检测和分析的问题。而就目前来说，人体吸入的有害物质恰恰是来自于检测装置自身所在空间的气体中，其自身所在空间的其他以外气体不应且不必作考虑。

上海市质量监督检验技术研究院的刘峻、韩陈等申请的“一种人体吸入有害物质的测试装置”（申请专利号：CN201420599105.9；公开公告号：CN204255911U；法律状态：授权）中，主要通过开启抽气模式实现吸气过程，通过关闭抽气模式实现呼气和呼吸停顿过程，这一过程为非连续状态，与真实呼吸存在一定差异。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中的没有专门用于模拟和评估人体呼吸过程中吸入有害物质的装置的问题，更进一步地，解决没有专门针对不同人群特别是青少年呼吸特点进行调节呼吸量和呼吸频率的装置的问题，提供一种新型的模拟呼吸吸入有害物质的收集装置。

为了实现这一目的，本实用新型的技术方案如下：一种模拟呼吸吸入有害物质的收集装置，包含有，

有害物质源发生平台，其用以提供有害物质气体；

呼吸系统模拟机构，其用以模拟人体的呼吸系统，所述呼吸系统模拟机构具有鼻腔模拟部、呼吸道模拟部、肺部模拟部及肺部控制部；以及，

有害物质吸收部件，其用以吸收有害物质气体，所述有害物质吸收部件处于所述呼吸道模拟部与所述肺部模拟部间。

作为一种模拟呼吸吸入有害物质的收集装置的优选方案，所述有害物质源发生平台系模拟有害物质气体产生过程的平台。

作为一种模拟呼吸吸入有害物质的收集装置的优选方案，所述鼻腔模拟部系直管，所述呼吸道模拟部系弯管，所述肺部模拟部系气囊。

作为一种模拟呼吸吸入有害物质的收集装置的优选方案，所述肺部控制部具有平行设置且可相对移动的第一挡板和第二挡板，所述肺部模拟部处于所述第一挡板和所述第二挡板间。进一步地，所述第一挡板系固定设置，所述第二挡板系可活动设置。更进一步地，所述肺部控制部还具有步进电机、丝杠及螺母，所述螺母处于所述丝杠上且还与所述第二挡板相固定地结合以实现所述第二挡板的可活动设置。

作为一种模拟呼吸吸入有害物质的收集装置的优选方案，所述呼吸系统模拟机构还具有鼻腔调整部，所述鼻腔调整部用以调整所述鼻腔模拟部与所述有害物质源发生平台间的距离和/或角度。进一步地，所述鼻腔调整部具有竖直壁及活动夹具，所述竖直壁上具有沿竖直方向延伸的导向槽道，所述活动夹具具有用以夹持所述鼻腔模拟部的卡爪及处于所述导向槽道内的导向滑块。

作为一种模拟呼吸吸入有害物质的收集装置的优选方案，所述有害物质吸收部件为气相热脱附管。

与现有技术相比，本实用新型的优点至少在于：首先，有害物质源发生平台可以是模拟有害物质产生过程的平台，也可以是放置各类含有害物质的物品的平台，且通过调节有害物质源发生平台与鼻腔模拟部的角度和距离，方便对有害物质的取样和后续评估。其次，在模拟人体呼吸及气体吸入、存储过程中，没有不作用空间，而且呼吸频率和气体流量均可控，适用于不同年龄段以及睡眠和运动时的差异呼吸，提高了测试结果的可靠性和准确性。

附图说明

图1为本实用新型一实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体的实施方式结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

请参见图1，图中所示的是一种模拟呼吸吸入有害物质的收集装置。该收集装置主要由有害物质源发生平台1、呼吸系统模拟机构2及有害物质吸收部件3等组成。

所述有害物质源发生平台1是模拟有害物质产生过程的平台，如模拟学生涂用修正液的过程，或者放置各类含有害物质的物品的平台，如含有甲醛的家具、含有致敏香料的玩具。所述有害物质源发生平台1用以提供有害物质气体。

所述呼吸系统模拟机构2用以模拟人体的呼吸系统。所述呼吸系统模拟机构2具有鼻腔模拟部21、呼吸道模拟部22、肺部模拟部23、鼻腔调整部24及肺部控制部25。所述鼻腔模拟部21、所述呼吸道模拟部22及所述肺部模拟部23相互连通。本实施例中，所述鼻腔模拟部21系直管。所述鼻腔调整部24用以调整所述鼻腔模拟部21与所述有害物质源发生平台1间的距离和角度。具体地，所述鼻腔调整部24具有竖直壁241及活动夹具242。所述竖直壁241上具有沿竖直方向延伸的导向槽道2410，所述活动夹具242具有用以夹持所述鼻腔模拟部21的卡爪2422及处于所述导向槽道2410内的导向滑块2421。藉此，所述活动夹具242通过所述导向滑块2421与所述导向槽道2410配合可沿着竖直方向上下移位。而所述活动夹具242本身可沿其轴线自转。所述呼吸道模拟部22系弯管。所述肺部模拟部23系气囊，所述气囊具有回复性，外力挤压时，所述气囊的体积减小，而外力撤销时，所述气囊的体积自动恢复至原状。所述肺部控制部25具有平行设置且可相对移动的第一挡板251和第二挡板252。所述肺部模拟部23处于所述第一挡板251和所述第二挡板252间。所述第一挡板251系固定设置，所述第二挡板252系可活动设置。实现可活动设置的方式有多种，本实施例中，所述肺部控制部25还具有步进电机253、丝杠254及螺母255。所述步进电机253通过联轴器256与所述丝杠254的端部连接，所述螺母255处于所述丝杠254上且还与所述第二挡板252相固定地结合。所述步进电机253通过所述丝杠254带动所述第二挡板252往返移位，过程中，所述第二挡板252与所述第一挡板251配合以挤压和释放所述肺部模拟部23以模拟人体肺部呼和吸两个动作。模拟呼吸空气总量由所述第二挡板252的极限位置控制（极限位置离所述第一挡板251的位置越近，则表明呼吸空气总量越大），而模拟呼吸频率由所述步进电机253的转速控制（转速越快，则表明呼吸频率越高）。模拟过程，可按照不同年龄段呼吸的特点以及睡眠和运动时的呼吸量调节每分钟的模拟呼吸频率在5-40次/分钟，每次吸入量在200—2000mL之间。

所述有害物质吸收部件3用以吸收有害物质气体。所述有害物质吸收部件3处于所述呼吸道模拟部22与所述肺部模拟部23间，可配置有单向阀。所述有害物质吸收部件3为气相热脱附管。所述气相热脱附管为市售产品。后续，可将已收集有害物质的热脱附管从收集装置中拆出并安装在带有热脱附装置的气相色谱设备或者气相色谱联质谱设备上，采用溶剂脱附或热脱附，并进行气相色谱分析，检出人体吸入有害物质的含量。

上述装置通过设定距离、位置、时间、呼吸频率、吸入量等等一系列配套调控参数，形成了一种用于模拟人体吸入有害物质的吸附装置、后续与热脱附-气相色谱法（ATD-GC）作为吸入有害物质定性定量的检测装置，从而形成完整的呼吸模拟及气体存储并检测分析的装置系统。

以上仅表达了本实用新型的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种模拟呼吸吸入有害物质的收集装置，其特征在于，包含有，

有害物质源发生平台，其用以承载可挥发出有害物质气体的样品；

呼吸系统模拟机构，其用以模拟人体的呼吸系统，所述呼吸系统模拟机构具有鼻腔模拟部、呼吸道模拟部、肺部模拟部及肺部控制部；以及，

有害物质吸收部件，其用以吸收有害物质气体，所述有害物质吸收部件处于所述呼吸道模拟部与所述肺部模拟部间。

2.根据权利要求1所述的一种模拟呼吸吸入有害物质的收集装置，其特征在于，所述有害物质源发生平台系模拟有害物质气体产生过程的平台。

3.根据权利要求1所述的一种模拟呼吸吸入有害物质的收集装置，其特征在于，所述鼻腔模拟部系直管，所述呼吸道模拟部系弯管，所述肺部模拟部系气囊。

4.根据权利要求1或3所述的一种模拟呼吸吸入有害物质的收集装置，其特征在于，所述肺部控制部具有平行设置且可相对移动的第一挡板和第二挡板，所述肺部模拟部处于所述第一挡板和所述第二挡板间。

5.根据权利要求4所述的一种模拟呼吸吸入有害物质的收集装置，其特征在于，所述第一挡板系固定设置，所述第二挡板系可活动设置。

6.根据权利要求5所述的一种模拟呼吸吸入有害物质的收集装置，其特征在于，所述肺部控制部还具有步进电机、丝杠及螺母，所述螺母处于所述丝杠上且还与所述第二挡板相固定地结合以实现所述第二挡板的可活动设置。

7.根据权利要求1所述的一种模拟呼吸吸入有害物质的收集装置，其特征在于，所述呼吸系统模拟机构还具有鼻腔调整部，所述鼻腔调整部用以调整所述鼻腔模拟部与所述有害物质源发生平台间的距离和/或角度。

8.根据权利要求7所述的一种模拟呼吸吸入有害物质的收集装置，其特征在于，所述鼻腔调整部具有竖直壁及活动夹具，所述竖直壁上具有沿竖直方向延伸的导向槽道，所述活动夹具具有用以夹持所述鼻腔模拟部的卡爪及处于所述导向槽道内的导向滑块。

9.根据权利要求1所述的一种模拟呼吸吸入有害物质的收集装置，其特征在于，所述有害物质吸收部件为气相热脱附管。