一种动物吸入染毒实验用暴露箱及暴露装置的制作方法

本发明属于毒理学实验设备技术领域，特别涉及一种动物吸入染毒实验用暴露箱及暴露装置。

背景技术：

以水为介质的污染物可以通过食入、吸入和皮肤三种途径暴露于人体，其中吸入暴露由于暴露量较小，暴露方式复杂，研究较少。然而，由于水资源短缺问题严重，将污水处理后作为再生水回用成为必然趋势。再生水使用率逐年上升，广泛应用于农业灌溉、洗车、冲厕、景观用水和河道补充等多种途径。再生水在上述利用过程中会发生不同程度的气溶胶化，被人体吸入后可能存在健康风险。已有研究表明，水中的污染物(如内毒素)经气溶胶化后可对人体产生健康危害，著名的“洗澡烧”和“加湿器烧”等发烧症状都与气溶胶化的受污染水有关。因此，有必要对再生水进行气溶胶化，使实验动物吸入，以研究和评价再生水对实验动物的健康危害。

现有的动物吸入染毒用暴露装置主要分为两类：

一类是商用一体化产品，集电脑控制系统、空气处理系统和暴露功能单元于一个大型柜体中，可自动对暴露参数(温度、气压、气溶胶浓度等)进行调节，但其价格十分昂贵(每台售价几十万元人民币)、体积过大，占用实验室较大空间且不便于移动，每次仅能使用一种水样进行暴露，且暴露后须耗很长时间清洗管路和柜体；并且，每次暴露实验往往需固定参数，电脑精准控制参数功能既占用柜体空间，又使产品整体售价高昂，但必要性不大。

另一类暴露装置为简单箱体，缺少导流区域，雾化的水样直接以高浓度水雾形式进入动物暴露区域，仍呈白雾状的小液滴状态，沾于动物皮毛上会被动物舔舐入口，增加饮食暴露途径，与实际情况中的气态水暴露差异较大，并且湿度过大会增加动物不适感。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服已有技术的不足之处，提供一种动物吸入染毒实验用暴露箱及暴露装置，本发明操作简便、成本低廉、占用空间小、移动灵活，且实验效果较佳。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提出的一种动物吸入染毒实验用暴露箱，包括不透光的箱体，该箱体顶部设有透光的箱盖，且箱体顶部与箱盖之间通过密封垫圈进行密封；其特征在于，所述箱体内通过竖直放置的活动插板将该箱体分为动物暴露区和导流区，位于导流区一侧的箱体侧壁上分别设有进气口和进雾口；所述活动插板位于导流区一侧的上部固定有分层设置的导流板，用于形成s型流道并将通过所述进气口和进雾口进入的干燥的载流空气与水雾充分混合，混合后的气体经活动插板下部均匀设置的多个通气孔通入所述动物暴露区；位于所述动物暴露区一侧的箱体侧壁上分别设有多个排气孔。

进一步地，所述动物暴露区通过活动分隔插板将该动物暴露区分隔为多个子区域，用于容纳不同组的实验动物；所述活动分隔插板上均匀开设多个通气孔。

本发明还提出一种由上述动物吸入染毒实验用暴露箱构成的暴露装置，其特征在于，包括所述动物吸入染毒实验用暴露箱、空气泵、医用雾化器和温湿度计；所述空气泵通过填充有干燥剂和滤膜的干燥过滤管与所述动物吸入染毒实验用暴露箱的进气口连通，且通过转子流量计控制所述空气泵的气体流量；所述医用雾化器与所述动物吸入染毒实验用暴露箱的进雾口连通；所述温湿度计固定于所述动物吸入染毒实验用暴露箱的箱盖内侧。

本发明特点及有益效果：

1、设置导流区域，样品产生的水雾与载流空气可充分混合均匀后再进入动物暴露区，通过调节载流空气流量可调节暴露区域内湿度大小。

2、可以在湿度未饱和的状态下进行暴露，真实模拟工作暴露场景，并且给动物造成的不适感更低。

3、与全自动一体化装置相比，体积更小，成本更低，结构简单，便于清洁。

4、可同时对多个不同组动物进行暴露，节省实验时间。

附图说明

图1是本发明实施例实验用暴露箱整体结构的分解示意图。

图2是图1中箱体的结构示意图。

图3是是图1中活动插板的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本发明的技术方案详细说明如下：

参见图1，为本发明实施例的一种动物吸入染毒实验用暴露箱的整体结构示意图，包括不透光箱体1，该箱体顶部设有透光箱盖2，且箱体1顶部与箱盖2之间通过密封垫圈3进行密封，箱盖2内壁上固定有温湿度计；箱体1内通过竖直放置的活动插板4将箱体1分为动物暴露区ⅰ和导流区ⅱ，导流区ⅱ一侧的箱体1侧壁上分别设有进气口11和进雾口12，进气口11通过填充有干燥剂(可采用吸湿性强的干燥剂，如分子筛或变色硅胶)和滤膜(如采用高效过滤器hepa滤膜)的干燥过滤管与箱体1外部的空气泵(所述干燥管和空气泵在图中未示意出)连通，用于向箱体1的导流区ⅱ内通入干燥的载流空气，空气经干燥管进入导流区ⅱ前先经过转子流量计，以便实时监测并调整气流量大小，进雾口12与箱体1外部的雾化器(该雾化器在图中未示意出)连通，用于向箱体1的导流区ⅱ内通入水雾；活动插板4位于导流区ⅱ一侧的上部固定有分层设置的导流板，用于形成s型流道并将水雾与干燥的载流空气充分混合，混合后的气体经活动插板4下部均匀设置的多个通气孔43通入动物暴露区ⅰ；动物暴露区ⅰ一侧的箱体1侧壁上分别设有多个排气孔13。

本实施例中各组成部件的具体实现方式及功能分别说明如下：

参见图2，箱体1作为本实验用暴露箱的主体结构，采用不透明的塑料制成，可为实验动物提供避光环境、减少人为干扰。在设置箱体尺寸时，需结合最大实验动物数量、以及最大实验动物呼吸造成的湿度对箱体内整体湿度的影响，通常动物自身引入的相对湿度不应超过50％，给水气暴露留有空间，本实施例采用矩形箱体1，其内径长840mm、宽360mm、高230mm(可最多容纳成年小鼠10只、大鼠3-4只)。

箱盖2采用透光的有机玻璃制成，便于随时观察箱内动物的情况，并在箱盖2内壁上固定有温湿度计(在图中未示意出)，可实时观测箱体1内温度和湿度变化以计算箱内水蒸气含量。

密封垫圈3采用一层硅胶垫圈，用于保证整个箱体良好的密封效果，箱体1、密封垫圈3和箱盖2之间通过元宝螺丝进行固定。

参见图2、图3，活动插板4通过固定于箱体1相对的两内侧壁上的插条安装在箱体1内，将箱体1分隔为动物暴露区ⅰ和导流区ⅱ。本实施例的活动插板4上部设有两层水平的导流板41和42，活动插板4下部设有通气孔43，箱体1侧壁上的进气口11和进雾口12靠近上层导流板的同一侧设置，且均位于上层导流板41的上方，上层导流板41的另一侧与箱体1侧壁之间留有间隔，供载流空气通过；下层导流板42的侧边与箱体1内侧壁贴近，下层导流板42的中部开设导流孔；干燥的空气和水雾分别通过进气口11和进雾口12通入导流区ⅱ内，并在沿着上、下层导流板运动过程中充分混合，最终从下层导流板中部的导流孔流入活动插板4下部的通气孔43，从而进入动物暴露区ⅰ。充分混合的空气和水雾可使进入动物暴露区ⅰ的湿度保持稳定，并使活动区内不同位置的相对湿度差值在5％以内。

箱体1内的动物暴露区用于容纳实验动物，为了便于同时对多组动物进行暴露实验，动物暴露区可通过第活动分隔插板5分为多个动物活动子区域，活动分隔插板5上开设9排×13列的通气孔51，为了避免实验动物的头部卡入通气孔51，通气孔51不宜过大，本实施例每个通气孔51的内径为5mm(考虑乳鼠暴露的情况)。当暴露大鼠时，可将活动分隔插板5挪除。动物暴露区各侧壁上分别开多个排气孔，以灵活调节使箱内气体持续稳定排出，并可接废气处理装置或通风橱，实验证实打开对称的排气孔可保证动物暴露区内湿度均匀。本实施例中，动物暴露区内，箱体1相对的两侧壁上对称开设3个排气孔，箱体1另一侧壁上开设4个排气孔。

在利用本暴露箱进行暴露实验时，需要配合空气泵、干燥过滤管、转子流量计、医用雾化器和温湿度计使用，并可同时对多个暴露箱进行不同水样的暴露。空气泵的出气口与干燥过滤管连接，干燥过滤后的空气经箱体1侧壁上的进气口11进入导流区ⅱ，可通过调节转子流量计来调节空气流量；雾化器出雾口与箱体1侧壁上的进雾口12连接。温湿度计可固定于箱盖2上，便于透过箱盖2随时查看温湿度变化。暴露前，先连接好各组件，用吸湿性强的干燥剂(如分子筛或变色硅胶)填充干燥管，并打开空气泵，使干燥空气进入箱体，载流空气的流速通过转子流量计调整为5-20l/min，此时可看到箱体内的湿度持续下降，本发明通过载流气流速调节平衡湿度，载流气流速大，则平衡湿度小，当湿度下降到一定程度后维持不变，此时可打开医用雾化器开关。在导流区ⅱ内，水雾与干燥空气可充分混合并稀释，经过导流后水雾变为水气，由导流板下部的通气孔43进入动物暴露区ⅰ(即暴露区)，箱体1内湿度持续上升，可上升至30-50％，上升速度先快后慢，最终基本达到平衡。通过记录温湿度的变化，动物产生的湿度基本恒定，其中，动物暴露区四角的相对湿度差可控制在5％以内可以计算出动物在一段时间内的暴露剂量。本暴露箱以气态水形式暴露符合大部分环境暴露的特点，如果以液态水(水雾)形式暴露，一是由于水雾扩散慢，很难保证水雾均匀分布；二是过饱和水雾会在动物皮毛上凝成水珠经动物舔舐入口无法阻断吸入暴露之外的暴露途径；三是湿度过高会引起动物严重的不适感，且不排除其它未知的影响。

此外，还可将n(n为正整数，根据实验需要确定)个暴露箱并联起来，以同时进行多组暴露实验。此时，各个箱体1共用一个空气泵，分别通过一个转子流量计控制相应暴露箱的载流空气流量，各个暴露箱分别由一个雾化器提供水雾，实验过程中产生的尾气统一收集处理。

本发明还提出一种由上述暴露箱构成的动物吸入染毒实验用暴露装置，该装置包括上述暴露箱，空气泵、干燥过滤管、转子流量计、医用雾化器和温湿度计。

本发明所涉及的各个电子器件均为市售产品。

最后应说明的是：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。