的气溶胶通过暴露帽中的出口功能在轴向向上的流动中被输送走，与暴露帽 中的向下的气溶胶流分离。出口功能可通过任何传统的流动产生设备提供以便辅助产生通 过所述暴露帽的正确的流动。在一个方面，气溶胶通过围绕暴露帽的中心轴的旋转流动以 当气溶胶暴露到所述模型材料时基本上已经减小的流量从所述进口被输送。在其他的术语 中，围绕气溶胶流的中心轴的旋转已经停止或基本上停止。所述流量例如可被布置成当气 溶胶朝向模型材料运行时逐渐减小。气溶胶的流量，当与模型材料的区域接触或被引入到 该区域时，可减小到适于模型材料或任何其他的试验模型的状况的预定值。
[0017] 在如此描述的方法中，暴露帽适合于符合（fit with)保持模型材料在它的底部的 模型材料容器的尺寸并且延伸到它的上表面的区域以便在气溶胶暴露期间实现密封的环 境。在下面更详细地描述的应用中，模型材料容器是一基本上圆筒形容器，细胞培养在它的 底部中的薄膜上，并且暴露帽因此是适合的。在一个方面，所描述方法包括从在暴露帽的下 部部分中的单个出口以与模型材料容器的中心轴一致的单个流输送剩余的气溶胶。在所述 方法的一个方面中，所述气溶胶以沿着模型材料的表面的基本恒定的流剪切速率与模型材 料接触，以便获得模型材料的均匀的气溶胶分配。所述方法还可以包括收集剩余的气溶胶 在暴露过滤器中步骤，即气溶胶未沉积到所述模型材料。所述方法还可包括检测引入到暴 露帽的气溶胶的浓度。由于这些理由，所述方法可进一步包括从检测到的气溶胶浓度，过滤 器沉积的气溶胶和计算的气溶胶沉积因数估计暴露的沉积的剂量。在模型材料中包括活细 胞的应用中，这些可在暴露期间通过气溶胶与灌注流体接触以便类似于气道-血屏障的状 况。因此通过所述方法，在所述方法中，所述气溶胶包括试验物质，例如候选药物，该方法进 一步包括确定从累积在灌注流体中的试验物质和从模型材料容器冲洗的剩余的试验物质 的质量平衡，从而确定最初的暴露的沉积剂量。
[0018] 所描述的本发明的方法有利地（1)最小化或抵消了气溶胶材料到用于执行模型 材料容器例如暴露帽和管道的暴露所需要的设备的任何损失，（2)提供了用于尽可能均匀 地暴露模型材料的表面的设备，以及（3)限制模型容器仅暴露到模型材料表面。所述方法 暗含所述插入的暴露帽以合适的方式对准到容器中的模型材料因此基本上仅模型材料表 面暴露到气溶胶。为了该原因，模型保持物质的正确的估计可被获得，即使整个模型容器在 暴露帽已经被移除之后在合适的溶剂中被冲洗。在许多其他的优点中，所述方法特别地便 于暴露和循环的质量平衡的正确的确定以及很好地可再生的暴露状况的建立。
[0019] 所述方法可适于不同模式的引入气溶胶，用于暴露模型材料。在这一点上，本领域 内的技术人员觉察到在许多应用中，会希望在遍及模型材料的朝向引入气溶胶的表面范围 内产生均匀和受控的暴露。
[0020] 许多不同方式的气溶胶浓度检测器可被预想到，例如通过光学设备的气溶胶粒 子检测器。通过该方法，模型材料可受到一接触灌注流体，随后通过分馏收集（fraction collection)被收集以便接近地确定模型材料和气溶胶之间的相互作用，例如模型材料中 的活细胞如何代谢变化或如何对包含在气溶胶中的试剂（agent)作出生物学上的反应。
[0021] 在一个方面，本发明涉及一种暴露帽，用于建立一受控的并且甚至可类似于空 气-血屏障的模型材料到不同的试验气溶胶的暴露。暴露帽大体上设置有适于接收气溶胶 的进口流的上部部分；和下部部分，适于对准所述模型材料，以随着它的模型材料的暴露收 集气溶胶流并且保护模型材料容器使之免于受到气溶胶的影响。暴露帽从而包括一进口 管道，具有切向定位的进口孔，用于接收气溶胶在它的上部部分并且用于产生从上部部分 到下部部分的围绕中心轴旋转的气溶胶流动以便接触模型材料；以及单个出口管道，用于 将来自于模型材料的剩余气溶胶从下部部分输送到上部部分中的出口。出口管道具有位于 距离模型材料限定高度的出口孔，并且优选地出口管道沿着在暴露装置的上部部分和下部 部分之间纵向地延伸的中心轴定位。旋转气溶胶流用来提供满足所述模型材料的在该流中 的均匀的气溶胶浓度。该布置产生气溶胶的均匀的进口流，均匀或恒定的、受控的、流动剪 切流可被实现为围绕模型材料的整个周边。这些状况可通过在进口管道中的气溶胶进口流 量，进口孔的直径和模型材料和出口孔之间的高度进行控制。通过对这些参数建模，暴露帽 可适合于为专门的气溶胶和模型材料设计的不同的暴露模型然而获得当气溶胶被引入到 模型材料时对气溶胶浓度和流动剪切速率的控制。为了这些目的，所述暴露帽被设计或操 作以允许旋转的气溶胶流动或气溶胶流动以及允许该旋转在暴露到模型材料之前停止或 基本上停止，以便抵消气溶胶中的浓度梯度，同时从模型材料表面到出口管道的出口孔产 生漏斗状的流动。暴露帽装置的设计和操作从而允许气溶胶和模型材料之间的均匀的和受 控制的暴露状况。
[0022] 在一个方面，暴露帽包括限定环形管的内壁的内部、中心主体，用于将气溶胶从切 向进口孔输送到模型材料。内部主体具有容许在暴露帽的底部部分中的一环形缝隙，用于 沿着模型材料表面将气溶胶从环形管输送到出口管道。在该布置中，环形缝隙在模型材料 的上表面和内部主体的下端之间延伸。优选地，内部主体的下部部分包括从内部主体的周 边下端延伸到内部管的出口孔的漏斗状的空腔，从而限定一空腔高度。在该实施例中，空腔 高度和狭缝高度被适配因此气溶胶沿着模型材料的表面以基本上恒定的流动剪切速率输 送。优选地，出口管道的进口孔具有小于环形管内壁直径的宽度的直径。优选地，出口管道 基本上沿着在上部部分和下部部分之间纵向地延伸的一中心轴定位。另外地建议环形管的 横截面区域小于模型材料的表面的3/4。
[0023] 在一个方面，所述装置具有一内部中心主体，其在它的下部部分中带有面向模型 材料的朝向暴露帽的内壁的漏斗状的延伸部，并且容许环形管具有横截面比环形缝隙基本 上更大的面积。该布置有助于通过容许在气溶胶流动变换到朝向环形缝隙和模型材料的暴 露区域的轴向向下流动之前的气溶胶的足够旋转而容许气溶胶的足够的均质性。
[0024] 通过本发明的暴露帽，在圆形的模型表面之上的均匀的流动剪切场可通过旋转沿 着周边从进口进来的气溶胶，然后通过调节在模型表面的中央上方的轴出口的高度来控制 旋转体积，得以实现。在环面内的合适的旋转和向下运动可以这样被控制：通过1)气溶胶 流量，2)进口管道进口管道嘴的横截面面积，以及3)可与空腔高度比较的环面的宽度。漏 斗状的空腔的形状可用于微调在模型表面之上的旋转流场。
[0025] 暴露帽可以在气溶胶的暴露期间获得基本上密封的环境的方式被对准到类似于 空气血-屏障的模型材料。在该上下文中，"对准到"表示它充分地接近模型材料并且例如 可表示暴露帽能够可释放地连接到包括模型材料的容器。在一个替代的选择中，暴露帽是 筒状的形状，它还可以是截断的锥体。其他的形状是可想得到的以适合于符合具体的培养 容器。暴露帽的出口管道，优选地被连接到暴露过滤器，用于收集从模型材料输送走的气溶 胶粒子。进一步地，出口管道可被连接到转子流量计或质量流量调节器，用于控制流量。进 一步地，暴露帽适于由最小化或抵消气溶胶粘附到它的气溶胶暴露表面的材料制成，因此 粒子的不想要的沉积在它的内部表面上被最小化。合适的材料可以是喷射模压塑料，例如 特氟纶。
[0026] 本发明还涉及适合于研宄或预计类似呼吸道中的空气-血-屏障的模型材料和气 溶胶之间的相互作用的系统。该系统包括暴露单元和将来自于气溶胶产生源的气溶胶输 送到暴露单元的气溶胶输送单元。暴露单元包括如在以上的前述部分中描述的暴露帽，容 器包括一模型材料，其适合于接收暴露帽以使得模型材料获得即气溶胶的受控的暴露。暴 露单元进一步包括灌注托盘，用于建立灌注流体和容器中的模型材料之间的接触。用于建 立气溶胶暴露的模型材料和灌注流体之