專利名稱：納米顆粒氣溶膠檢測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種納米顆粒氣溶膠檢測系統(tǒng)，特別涉及一種用于進(jìn)行 納米顆粒氣溶膠的呼吸安全性評價的納米顆粒氣溶膠檢測系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
納米材料由于獨特的物理和化學(xué)性質(zhì)被廣泛應(yīng)用。隨著納米材料的不斷 推廣，其安全性和危險性評定問題成為人們關(guān)注的焦點，氣溶膠是納米材料 進(jìn)入人體的主要途徑之一。氣溶膠是指懸浮在大氣中的固體或者液體微小顆 粒。當(dāng)氣溶膠的濃度達(dá)到足夠高時，將對人類健康造成威脅，尤其是對哮喘 病人及其他有呼吸疾病的人群。空氣中的氣溶膠還能傳播真菌和病毒，這可 能會導(dǎo)致一些地區(qū)疾病的流行和爆發(fā)。目前研究納米顆粒呼吸安全性的主要 實驗方法是氣管滴注在滴注前，通常把戊巴比妥酸鈉溶液或乙醚麻醉實驗 動物并固定在操作臺上；在滴注時，把需要滴注的實驗材料分散在某些介質(zhì) [通常是生理鹽水、磷酸鹽緩沖液(PBS)或血清]中形成溶液或懸液，然后 通過插入氣管內(nèi)的管子或針頭把實驗材料滴注到實驗動物的氣管內(nèi)，或者在 實驗動物的頸腹面切個小口暴露出氣管，通過注射器把材料滴注注入氣管， 一次性滴注的溶液或懸液的體積應(yīng)控制在2ml/kg。這種方法操作簡單，雖然 可以準(zhǔn)確定量毒物在肺部的沉積量，但無法模擬真實 環(huán)境中納米顆粒對呼吸 系統(tǒng)的毒性損傷。

實用新型內(nèi)容
本實用新型要解決的技術(shù)問題是為了克服現(xiàn)有技術(shù)無法模擬真實環(huán)境中納米顆粒對呼吸系統(tǒng)的毒性損傷的缺陷，提供一種用于檢測納米顆粒氣溶 膠的呼吸安全性評價的納米顆粒氣溶膠檢測系統(tǒng)。
本實用新型是通過下述技術(shù)方案來解決上述技術(shù)問題的
一種納米顆粒氣溶膠檢測系統(tǒng)，其特點在于，其包括一空氣輸送單元； 以及一與該空氣輸送單元氣連接的氣溶膠發(fā)生單元，該空氣輸送單元的出氣 口以及該氣溶膠發(fā)生單元的出氣口與一濕度控制單元的一進(jìn)氣口氣連接，該 濕度控制單元的出氣口與一檢測單元和一個或多個氣溶膠觀察容器氣連接。
其中，該氣溶膠發(fā)生單元設(shè)有一噴霧式氣溶膠發(fā)生器，該噴霧式氣溶膠 發(fā)生器的進(jìn)氣口設(shè)有一氣體流量控制閥。
其中，該空氣輸送單元包括一無油凈化空氣泵，以及設(shè)于該無油凈化空 氣泵的出氣口的一氣體流量計。
其中，該濕度控制單元包括一加熱裝置和一降溫裝置，該加熱裝置的一 進(jìn)氣口與該空氣輸送單元和氣溶膠發(fā)生單元氣連接，該加熱裝置的一出氣口 與降溫裝置的一進(jìn)氣口氣連接，該降溫裝置的一出氣口與該氣溶膠觀察容器 氣連接。
其中，該檢測單元為一壓電天平式粉塵計。
其中，該氣溶膠觀察容器的出氣口與一HEPA過濾器氣連接。
其中，該氣溶膠觀察容器包括一活動腔，該活動腔的上部為柱形，下部
為圓錐形，以及一連接于該活動腔下端的廢物收集腔，其中，該活動腔的上
端設(shè)有若干進(jìn)氣口，該廢物收集腔設(shè)有一出氣口。
其中，該進(jìn)氣口沿該活動腔的上端周向為均勻或不均勻分布。 其中，該氣溶膠觀察容器還包括一隔板，其表面設(shè)有若干通孔，并隔設(shè) 于活動腔中。
本實用新型的積極進(jìn)步效果在于本納米顆粒氣溶膠檢測系統(tǒng)實現(xiàn)了實
驗動物對毒物氣溶膠多次、小劑量長期暴露的試驗需求，實現(xiàn)毒物與實驗動 物的直接接觸，避免了氣管滴注時分散介質(zhì)對毒物的影響，在本檢測系統(tǒng)中，毒物進(jìn)入呼吸系統(tǒng)的過程是一個生理過程，只有符合一定形狀和尺寸的毒物
才可以進(jìn)入實驗動物呼吸系統(tǒng)，從而減少了非呼吸性顆粒(粒徑〉5um)對 實驗結(jié)果的影響，可以評估毒物對上呼吸道的毒性，這是氣管滴注試驗方法 所無法實現(xiàn)的。


圖1為本實用新型中的納米顆粒氣溶膠觀測系統(tǒng)的示意圖。 圖2為圖1中本實用新型中觀察容器中隔板的俯視圖。
具體實施方式
下面舉出較佳實施例，并結(jié)合附圖來更清楚完整地說明本實用新型。 如圖1所示，本實新型包括一空氣輸送單元，該空氣輸送單元為一無油 凈化空氣泵l，用于提供有穩(wěn)定壓力且無油的空氣。空氣經(jīng)該無油凈化空氣 泵l后產(chǎn)生7.5bar的壓縮空氣，同時產(chǎn)生一定量的飽和液態(tài)水，無油進(jìn)化空 氣泵l內(nèi)的過濾裝置除去絕大部分的水、油以及其他雜質(zhì)，過濾后的壓縮空 氣相對濕度約為20% (室溫為2(TC條件下測得)。空氣經(jīng)該無油空氣凈化空 氣泵1后被分為兩路 一路經(jīng)由氣體流量控制閥2被送入氣溶膠發(fā)生單元的 噴霧式氣溶膠發(fā)生器4中，用于將納米顆粒懸濁液經(jīng)噴霧方式生成飽和的納 米顆粒氣溶膠；另一路經(jīng)由氣體流量計3，與上述飽和納米顆粒氣溶膠匯合， 一同流過濕度調(diào)整單元的加熱裝置5使霧滴汽化，再經(jīng)由降溫裝置6使其更 為均勻。經(jīng)該濕度調(diào)整單元處理后的該飽和納米顆粒氣溶膠的濕度達(dá)到正常 大氣的濕度。
由濕度調(diào)整單元的降溫裝置6流出的飽和納米顆粒氣溶膠被分為兩路 一路進(jìn)入與該降溫裝置6氣連接的壓電天平式粉塵計7，用于實時監(jiān)測納米 顆粒氣溶膠的濃度。該壓電天平式粉塵計7采用沖擊式采樣器進(jìn)行分級，通 過靜電收集法將95%徑粒為微米及其以下范圍的粉塵收集到壓電元件上，根據(jù)收集的粉塵質(zhì)量，壓電元件的固有頻率發(fā)生相應(yīng)的變化，其頻率的變化量
與收集的粉塵質(zhì)量成正比。壓電天平式粉塵計7在一定時間內(nèi)吸收一定的空
氣量，并把粉塵顆粒手機(jī)到壓電元件上，最后根據(jù)壓電元件頻率的變化量來
計算出飽和納米顆粒氣溶膠的濃度。另一路，進(jìn)入三個觀察容器8中。
該觀察容器8采用計算流體力學(xué)軟件設(shè)計，其包括一柱形的實驗對象的 活動腔81，以及一位于該活動腔81下方的廢物收集腔84，其通過一帶孔的 隔板85分隔，如圖2所示，該隔板上均勻分布小孔86，該隔板85作為實驗 對象的活動平臺，而其上的小孔86用于過濾例如實驗鼠的排泄物等廢物。 該觀察容器8的頂部設(shè)有四個均勻分布的進(jìn)氣口 82，本實施例中，較佳地該 四個進(jìn)氣口 82相鄰成90°沿活動腔81頂部周向分布。廢物收集腔84的底 部設(shè)有一出氣口 83 ，連通至一 HEPA過濾器9 (High e伍ciency particulate air Filer:高效空氣過濾器)將最后的納米顆粒氣溶膠過濾后排入大氣。
本實施例中，氣體流速設(shè)定為1L/Min，殘差設(shè)定為10—4，該納米顆粒氣 溶膠觀察容器8的活動腔81由一內(nèi)半徑42mm、高420mm的圓筒和一上底 面內(nèi)半徑42mm、下底面內(nèi)半徑9mm、高80mm的空心圓錐組成，其下端通 過一內(nèi)半徑9mm、高100mm的細(xì)圓筒連通一廢物收集腔84，該廢物收集腔 84是一內(nèi)半徑26mm、高80mm的圓底瓶。該觀察容器8的進(jìn)氣口 82是半 徑為2mm的圓管，四個進(jìn)氣口所在平面距觀察容器頂端50mm，出氣口 83 是半徑為4mm的圓管，距觀察容器底端160mm。該觀察容器8經(jīng)過計算流 體力學(xué)商用軟件Fluent進(jìn)行模擬，其流場分布完全滿足納米顆粒氣溶膠的呼 吸暴露實驗。其流場經(jīng)過計算流體力學(xué)商用軟件Fluent進(jìn)行模擬的結(jié)果得 出，均勻的納米顆粒氣溶膠進(jìn)入該觀察容器8后，氣流速度漸漸變緩，當(dāng)?shù)?達(dá)隔板85的上部時變得非常均勻，消除了氣流不均勻?qū){米顆粒氣溶膠在 空間內(nèi)分布的影響。
利用本實用新型，結(jié)合實驗動物的肺灌洗液生化指標(biāo)、血液生化指標(biāo)以 及組織病理切片，可以對納米顆粒的呼吸安全性進(jìn)行劃分。
7雖然以上描述了本實用新型的具體實施方式
，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng) 當(dāng)理解，這些僅是舉例說明，在不背離本實用新型的原理和實質(zhì)的前提下， 可以對這些實施方式做出多種變更或修改。因此，本實用新型的保護(hù)范圍由 所附權(quán)利要求書限定。
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權(quán)利要求1、一種納米顆粒氣溶膠檢測系統(tǒng)，其特征在于，其包括一空氣輸送單元；以及一與該空氣輸送單元氣連接的氣溶膠發(fā)生單元，該空氣輸送單元的出氣口以及該氣溶膠發(fā)生單元的出氣口與一濕度控制單元的一進(jìn)氣口氣連接，該濕度控制單元的出氣口與一檢測單元和一個或多個氣溶膠觀察容器氣連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米顆粒氣溶膠檢測系統(tǒng)，其特征在于，該 氣溶膠發(fā)生單元設(shè)有一噴霧式氣溶膠發(fā)生器，該噴霧式氣溶膠發(fā)生器的進(jìn)氣 口設(shè)有一氣體流量控制閥。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米顆粒氣溶膠檢測系統(tǒng)，其特征在于，該 空氣輸送單元包括一無油凈化空氣泵，以及設(shè)于該無油凈化空氣泵的出氣口 的一氣體流量計。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米顆粒氣溶膠檢測系統(tǒng)，其特征在于，該 濕度控制單元包括一加熱裝置和一降溫裝置，該加熱裝置的一進(jìn)氣口與該空 氣輸送單元和氣溶膠發(fā)生單元氣連接，該加熱裝置的一出氣口與降溫裝置的 一進(jìn)氣口氣連接，該降溫裝置的一 出氣口與該氣溶膠觀察容器氣連接。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米顆粒氣溶膠檢測系統(tǒng)，其特征在于，該 檢測單元為 一壓電天平式粉塵計。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米顆粒氣溶膠檢測系統(tǒng)，其特征在于，該 氣溶膠觀察容器的出氣口與一 HEPA過濾器氣連接。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米顆粒氣溶膠檢測系統(tǒng)，其特征在于，該 氣溶膠觀察容器包括一活動腔，該活動腔的上部為柱形，下部為圓錐形，以 及一連接于該活動腔下端的廢物收集腔，其中，該活動腔的上端設(shè)有若干進(jìn) 氣口，該廢物收集腔設(shè)有一出氣口。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的納米顆粒氣溶膠檢測系統(tǒng)，其特征在于，該 進(jìn)氣口沿該活動腔的上端周向為均勻或不均勻分布。
9、根據(jù)權(quán)利要求7所述的納米顆粒氣溶膠檢測系統(tǒng)，其特征在于，該 氣溶膠觀察容器還包括一隔板，其表面設(shè)有若干通孔，并隔設(shè)于活動腔中。
專利摘要本實用新型公開了一種納米顆粒氣溶膠檢測系統(tǒng)，其包括一空氣輸送單元；以及一與該空氣輸送單元氣連接的氣溶膠發(fā)生單元，該空氣輸送單元的出氣口以及該氣溶膠發(fā)生單元的出氣口與一濕度控制單元的一進(jìn)氣口氣連接，該濕度控制單元的出氣口與一檢測單元和一個或多個氣溶膠觀察容器氣連接。本實用新型實現(xiàn)了實驗動物對毒物氣溶膠多次、小劑量長期暴露的試驗需求，實現(xiàn)毒物與實驗動物的直接接觸，避免了氣管滴注時分散介質(zhì)對毒物的影響，同時完成評估毒物對上呼吸道的毒性。在本系統(tǒng)中，毒物進(jìn)入呼吸系統(tǒng)的過程是一個生理過程，只有符合一定形狀和尺寸的毒物才可以進(jìn)入實驗動物呼吸系統(tǒng)，從而減少了非呼吸性顆粒(粒徑＞5um)對實驗結(jié)果的影響。
文檔編號G01N15/06GK201397285SQ20092007058
公開日2010年2月3日 申請日期2009年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月17日
發(fā)明者成 康, 曾建榮, 李文新, 李晴暖, 李玉峰, 慶 黃 申請人:中國科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所