CN216900097U - 一种建立油雾颗粒物暴露动物染毒模型的实验系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种建立油雾颗粒物暴露动物染毒模型的实验系统，包括油雾颗粒发生装置、染毒内舱、监测装置、可吸入颗粒物分析仪和控制模块。油雾颗粒发生装置用于产生不同粒径级别的油雾颗粒，并输送到染毒内舱中。染毒内舱用于容纳实验动物；监测装置用于监测染毒内舱的环境参数。可吸入颗粒物分析仪用于检测染毒内舱中的气溶胶浓度。控制模块与所述监测装置、可吸入颗粒物分析仪及油雾颗粒发生装置分别通讯连接。本实用新型的实验系统用于模拟油雾污染的工作环境，以便针对油雾颗粒物暴露对呼吸系统造成的影响及作用机制的展开研究，为营造安全、舒适、健康的工作环境以及职业暴露人员的健康防护提供科学依据和技术支撑。

Description

一种建立油雾颗粒物暴露动物染毒模型的实验系统

技术领域

本实用新型涉及实验系统，具体是一种建立油雾颗粒物暴露动物染毒模型的实验系统。

背景技术

工业生产及施工等领域会广泛用到各类油料，常用的油料有汽轮机油、液压油、空气压缩机油、齿轮油、柴油机油、润滑脂等润滑油脂，柴油、重油等燃料以及各类零部件清洁保养用有机溶剂等。各类油料释放的以油雾为代表的污染物是工作环境污染的重要来源。油雾指工业生产过程(如机械加工、金属材料热处理、旋转设备润滑冷却等工艺)中挥发产生的矿物油及其加热分解或裂解产物。油雾颗粒物是指液态形式悬浮于大气中的颗粒物质，由于粒径不同，在大气中积聚到一定程度可以形成油雾颗粒物污染。相关调查研究显示，国内外工业生产环境均存在严重的油雾污染问题，影响工作人员健康和舒适度。油雾颗粒物的粒径主要分布在2.5μm以下，无论是包裹在颗粒外层的液态物质还是凝结核中的固态物质，对于长期暴露于其中的人员都会造成严重的健康威胁。油雾颗粒物对人体的危害程度与大小和浓度有关，大颗粒物对人体肺部的危害相对较小，主要对上呼吸道、咽喉和眼睛产生刺激作用，粒径在2.5μm以下的油雾颗粒物可以通过呼吸道到达肺泡并在肺泡沉积损害人体健康，尤其是对呼吸系统造成影响。研究表明，长时间暴露于油雾颗粒物会造成相关工作人员呼吸系统症状和哮喘风险增加。此外，油雾颗粒物暴露还会对人体神经系统、心血管系统和生殖系统造成损伤。

20世纪后期国外许多流行病学研究都曾报道过油雾颗粒物暴露所致的健康危害。随着科技发展，炼油工艺不断提高，在油料物理化学性能提升的同时，油类的组成成分也发生了很大变化，因此过去的流行病学调查结果并不能反映当前的状况，特别是国外的研究成果难以反映我国现状。但由于油料的共性特点，直接否定之前的研究也是不恰当的，应当针对现阶段工作环境开展研究，分析掌握油雾颗粒物的污染特征及工作人员的暴露水平。然而，实验室模拟工作/生活的空气环境建立实验动物模型的研究未见报道。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

鉴于现有技术的上述缺点、不足，本实用新型提供一种建立油雾颗粒物暴露动物染毒模型的实验系统，其用于模拟各类工作/生活环境，建立油雾颗粒物暴露动物染毒模型，从而针对油雾颗粒物暴露对呼吸系统造成的影响及作用机制展开研究。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本实用新型采用的主要技术方案包括：

本实用新型提供一种建立油雾颗粒物暴露动物染毒模型的实验系统，其包括：

油雾颗粒发生装置，用于产生不同粒径级别的油雾颗粒；

染毒内舱，用于容纳实验动物；所述油雾颗粒发生装置产生的油雾颗粒被输送到所述染毒内舱中；

监测装置，用于对染毒内舱中环境条件进行监测；

可吸入颗粒物分析仪，用于对染毒内舱中的气溶胶污染物进行检测；

控制模块，与所述监测装置、可吸入颗粒物分析仪、油雾颗粒发生装置通讯连接。

根据本实用新型的较佳实施例，所述油雾颗粒发生装置包括液体气溶胶发生器和空气压缩机；所述空气压缩机通过第一管路将新鲜空气输送到所述液体气溶胶发生器以产生气溶胶，通过第二管路输送新鲜空气与产生的气溶胶混合以得到预定浓度的气溶胶，通入所述染毒内舱中；所述控制模块与所述空气压缩机通讯连接。

根据本实用新型的较佳实施例，所述液体气溶胶发生器放置在一个水浴锅中。所述水浴锅中的水恒温在50-60℃对实验用油进行恒温加热，以达到油雾颗粒物最佳发生温度；所述液体气溶胶发生器连接一个蠕动泵，所述蠕动泵用于向所述液体气溶胶发生器补充实验用油。

根据本实用新型的较佳实施例，所述染毒内舱采用316不锈钢材质制成，总容积≥1000L。

根据本实用新型的较佳实施例，所述染毒内舱包括若干个独立的隔断，每个隔断分别容纳一只实验动物。

根据本实用新型的较佳实施例，所述监测装置包括温度传感器、湿度传感器、压力传感器、氧气浓度传感器、CO₂浓度传感器中的一种或多种。

根据本实用新型的较佳实施例，所述可吸入颗粒物分析仪为大气粉尘仪，用于实时监测染毒内舱中的气溶胶浓度，优选是TSI 8533大气粉尘仪。

根据本实用新型的较佳实施例，所述控制模块还通讯连接显示器和/或打印机。

根据本实用新型的较佳实施例，所述第一管路和第二管路上分别设有电磁阀和流量计；所述油雾颗粒发生装置与染毒内舱的连接管路上设有电磁阀和流量计；所述控制模块与所述电磁阀和流量计为通讯连接。

根据本实用新型的较佳实施例，所述实验系统还包括污染气流净化系统；所述污染气流净化系统与所述染毒内舱连接，用于将所述染毒内舱排出的含有气溶胶的污染气体进行净化处理后排放。

根据本实用新型的较佳实施例，所述实验系统还包括自动清洗系统，所述自动清洗系统包括净水槽、进水泵和排水泵；所述自动清洗系统用于对所述油雾颗粒物发生装置及所述染毒内舱进行清洗。

(三)有益效果

本实用新型的系统，可用于模拟各类工作/生活环境，建立油雾颗粒物暴露动物染毒模型，从而针对油雾颗粒物暴露对呼吸系统造成的影响及作用机制展开研究，并进一步为营造安全、舒适、健康的工作环境以及职业暴露人员的健康防护提供科学依据和技术支撑。

附图说明

图1为实施例1的建立油雾颗粒物暴露动物染毒模型的实验系统的组成结构图。

图2为实施例2的建立油雾颗粒物暴露动物染毒模型的实验系统的组成结构图。

具体实施方式

为了更好的解释本实用新型，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本实用新型作详细描述。

实施例1

如图1所示，为本实施例的建立油雾颗粒物暴露动物染毒模型的实验系统的组成结构图。如图所示，所述系统包括油雾颗粒发生装置10、染毒内舱20、监测装置30、可吸入颗粒物分析仪40和控制模块50。图中虚线表示通讯连接，M表示流量计。

其中，油雾颗粒发生装置10用于产生不同粒径级别的油雾颗粒，染毒内舱20，用于容纳实验动物如小鼠；油雾颗粒发生装置10产生的油雾颗粒被输送到染毒内舱10中，因此油雾颗粒发生装置10与染毒内舱20之间以管路连接。监测装置30用于对染毒内舱20中环境条件进行监测，监测装置30包括多种传感器。可吸入颗粒物分析仪40，用于对染毒内舱中20的气溶胶污染物进行检测。控制模块50，其与所述监测装置30的各种传感器、可吸入颗粒物分析仪40、油雾颗粒发生装置10等分别通讯连接。具体地，所述监测装置30的各种传感器将监测到的染毒内舱20中的各环境条件参数发送给控制模块50，所述可吸入颗粒物分析仪40将检测到的染毒内舱20中的气溶胶读数发送给控制模块50，而控制模块50对油雾颗粒发生装置10的工作参数进行调节控制。

油雾颗粒发生装置10包括液体气溶胶发生器11和空气压缩机12。空气压缩机12通过第一管路121将新鲜空气输送到液体气溶胶发生器11以协助液体气溶胶发生器11产生出气溶胶，同时新鲜空气还通过第二管路122与产生的气溶胶混合稀释，得到预定浓度的气溶胶，将该稀释后的气溶胶共同通入染毒内舱20中。其中，控制模块50与空气压缩机12通讯连接(即与空气压缩机12的控制电路连接)，用于控制调节空气压缩机12的工作参数。其中，液体气溶胶发生器11是放置在一个水浴锅中，水浴锅中的水恒温在50-60℃对实验用油进行恒温加热，以达到油雾颗粒物最佳发生温度。此外，液体气溶胶发生器11连接一个蠕动泵111，通过所述蠕动泵111向液体气溶胶发生器11补充实验用油。

在本实施例中，液体气溶胶发生器11是一种双流体雾化器，采用撞击式雾化，不产生热量，能产生均匀稳定的气溶胶，气溶胶粒径分布MMAD1-3μm；GSD1.5-3，满足吸入要求，整体采用316L医疗级不锈钢、聚四氟乙烯和高硼硅玻璃材质，耐腐蚀，可高压灭菌，本实施例中根据浓度需求选取12孔发生器进行实验。液体气溶胶发生器为商业化产品。

其中，染毒内舱20采用316不锈钢材质制成，总容积≥1000L，且防酸碱，可满足96只大鼠同时实验。实验过程中，控制暴露室温度为22±3℃、湿度40-70％、氧气浓度19-21％、二氧化碳不超过1％。优选地，染毒内舱20可以分隔成若干个独立的隔断，构建单笼单鼠吸入暴露结构。

监测装置30包括温度传感器、湿度传感器、压力传感器、氧气浓度传感器、CO₂浓度传感器中的一种或多种，可对暴露在染毒内舱20中的温度、湿度、压差、氧气和二氧化碳等参数进行实时监测。监测装置30将实时监测结果发送给控制模块50。

可吸入颗粒物分析仪40为大气粉尘仪，用于实时监测染毒内舱20中的气溶胶读数，优选是TSI 8533大气粉尘仪。TSI 8533是一款台式型、电池供电式、且具有数据记录功能，是世界上唯一综合采用光散射激光光度计和光学粒子计数器(OPC)的测量技术，同时测量质量浓度和粒径分布，完成不同粒径段质量浓度的测试，能够提供大量实时的气溶胶读数(浓度)，目前已是成熟的商业化产品。它使用鞘气系统使得光学元件室中的气溶胶分隔，使得光学元件能够保持清洁，提高了设备的可靠性，降低了维修率。能够检测气溶胶污染物，如灰尘、烟雾、浓雾、薄雾、及总尘、PM1、PM2.5、可吸入微粒、PM10的气溶胶浓度。

控制模块50具体可为一台计算机，其还通讯连接显示器和/或打印机。该计算机与油雾颗粒发生装置10、监测装置30和可吸入颗粒物分析仪40之间以无线远程连接或有线连接。控制模块50可以自动控制油雾颗粒发生装置10向染毒内舱20输送的气溶胶浓度和输送流量，染毒内舱的气压、进行参数设定、记录染毒内舱中各环境条件和气溶胶读数的实时曲线(还包括油雾颗粒发生装置10输送的气溶胶浓度和输送流量的实时曲线)、历史曲线、曲线详细查询、T99和T95自动记录、报表记录、报警记录、打印、数据导出等。

为了更好地控制气溶胶的产生量、产生速度、送入至染毒内舱20的气溶胶浓度等参数，可在第一管路121、第二管路122、油雾颗粒发生装置与染毒内舱的连接管路上均设置有电磁阀和流量计，而控制模块50与这些电磁阀和流量计为通讯连接，根据实时流量控制电磁阀开度。此外，染毒内舱20中还设有温度调节器、湿度条件器、氧气源、二氧化碳源等，用于调整染毒内舱20中的温湿度和氧气/二氧化碳浓度，用于模拟工作人员在有油雾污染的工作现场的环境。

本实用新型利用染毒内舱20模拟一个油雾颗粒污染的环境，利用油雾颗粒发生装置10产生油雾颗粒输送到染毒内舱20中，使用监测装置30和可吸入颗粒物分析仪40对染毒内舱20中的环境条件及气溶胶浓度进行实时监测和记录，控制模块50作为整个系统的总控制器。本实用新型可建立油雾颗粒物暴露动物染毒模型，用于研究油雾颗粒物暴露对动物呼吸系统造成的影响及作用机制，从而为营造安全、舒适、健康的工作环境以及职业暴露人员的健康防护提供科学依据和技术支撑。

实施例2

如图2所示，在实施例1基础上，本实施例的实验系统还包括污染气流净化系统60，与所述染毒内舱20的排气口连接，用于将染毒内舱20排出的含有气溶胶的污染气体进行净化处理后排放。污染气流净化系统60可以是带有滤膜的吸尘器结构，滤膜用于截留气溶胶。

实施例3

在实施例1或实施例2基础上，本实施例的实验系统还包括自动清洗系统。自动清洗系统包括净水槽、进水泵和排水泵。自动清洗系统用于对油雾颗粒物发生装置10及染毒内舱20进行清洗，可实现自动清洗和自动排水功能。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，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，或者对其中部分或者全部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实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种建立油雾颗粒物暴露动物染毒模型的实验系统，其特征在于，其包括：

油雾颗粒发生装置，用于产生不同粒径级别的油雾颗粒；

染毒内舱，用于容纳实验动物；所述油雾颗粒发生装置产生的油雾颗粒被输送到所述染毒内舱中；

监测装置，用于对染毒内舱中环境条件进行监测；

可吸入颗粒物分析仪，用于对染毒内舱中的气溶胶污染物进行检测；

控制模块，与所述监测装置、可吸入颗粒物分析仪、油雾颗粒发生装置通讯连接。

2.根据权利要求1所述的实验系统，其特征在于，所述油雾颗粒发生装置包括液体气溶胶发生器和空气压缩机；所述空气压缩机通过第一管路将新鲜空气输送到所述液体气溶胶发生器以产生气溶胶，通过第二管路输送新鲜空气与产生的气溶胶混合以得到预定浓度的气溶胶，通入所述染毒内舱中；所述控制模块与所述空气压缩机通讯连接。

3.根据权利要求2所述的实验系统，其特征在于，所述液体气溶胶发生器放置在一个水浴锅中；所述液体气溶胶发生器还连接一个蠕动泵，所述蠕动泵用于向所述液体气溶胶发生器补充实验用油。

4.根据权利要求1所述的实验系统，其特征在于，所述染毒内舱采用316不锈钢材质制成，总容积≥1000L。

5.根据权利要求4所述的实验系统，其特征在于，所述染毒内舱包括若干个独立的隔断，每个隔断分别容纳一只实验动物。

6.根据权利要求1所述的实验系统，其特征在于，所述监测装置包括温度传感器、湿度传感器、压力传感器、氧气浓度传感器、CO₂浓度传感器中的一种或多种。

7.根据权利要求1所述的实验系统，其特征在于，所述可吸入颗粒物分析仪为大气粉尘仪，用于实时监测染毒内舱中的气溶胶浓度。

8.根据权利要求2所述的实验系统，其特征在于，所述第一管路和第二管路上分别设有电磁阀和流量计；所述油雾颗粒发生装置与染毒内舱的连接管路上设有电磁阀和流量计；所述控制模块与所述电磁阀和流量计为通讯连接。

9.根据权利要求1-8任一项所述的实验系统，其特征在于，所述实验系统还包括污染气流净化系统；所述污染气流净化系统与所述染毒内舱连接，用于将所述染毒内舱排出的含有气溶胶的污染气体进行净化处理后排放。

10.根据权利要求1-8任一项所述的实验系统，其特征在于，所述实验系统还包括自动清洗系统，所述自动清洗系统包括净水槽、进水泵和排水泵；所述自动清洗系统用于对所述油雾颗粒物发生装置及所述染毒内舱进行清洗。

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