二手烟和三手烟的生成和暴露的研究系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种二手烟和三手烟的生成和暴露的研究系统，它包括吸烟室(1)，与吸烟室(1)通过管路相连的二手烟收集瓶(2)和老化混合室(3)，通过管路与二手烟收集瓶(2)和老化混合室(3)均相连的暴露室(4)。该二手烟和三手烟的生成和研究系统，结构设计合理，可操作性强，使用方便，可广泛用于二手烟和三手烟的研究，该系统可模拟烟气产生，生成二手烟和三手烟，可制备得到用于生物学或材料研究的二手烟或三手烟暴露标本，也可以用于二手烟老化或二手烟和空气中其它污染物反应后的成分研究，具有重要的意义和应用前景。
【专利说明】二手烟和三手烟的生成和暴露的研究系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种室内污染研究设备，具体涉及一种二手烟和三手烟的生成和暴露的研究系统。
【背景技术】
[0002]一手烟(主流烟)是指吸烟者直接吸入肺部的烟雾。二手烟是指他人吸入来自香烟燃烧的支流烟(约占85%)和吸烟者吐出的主流烟(约占15%)的混合烟雾。最新研究表明，烟草对人体的影响除了一手烟和二手烟，还有三手烟。三手烟是指吸烟后残留在物体表面和灰尘中的烟雾污染物。研究表明，三手烟可通过以下机制生成:1) 二手烟气相中某些化合物在物体表面吸附，并再次释放至空气中；2) 二手烟中的颗粒物沾染家具、墙壁、地毯和衣服等，再次悬浮进入空气；3) 二手烟中某些化合物，如尼古丁，附着在物体表面，与大气中臭氧、亚硝酸或其它物质反应生成第二代有毒物。
[0003]研究三手烟的危害，首要的问题是明确三手烟的成分。初步研究结果显示三手烟气相化合物至少有数十个。随着研究的深入，三手烟的成分列表将会逐渐增长。不同材料对烟雾残留的吸附能力将影响物体表面的三手烟污染物浓度。三手烟中化合物与环境中常见的污染物，如燃气、油漆、涂料、建筑材料所散发的有机物或者流入室内的其它大气污染物也可能发生化学反应，生成其它的毒性化合物，另外目前三手烟还缺乏系统的基础和临床毒理学研究。
[0004]二手烟，三手烟的研究面临的一个关键技术问题是:模拟二手烟、三手烟产生的实验环境及制备二手烟、三手烟污染的标本。目前国内外尚未见有二手烟和三手烟产生和暴露的实验室系统，这为研究带来很大不便。
【发明内容】
[0005]发明目的:本实用新型的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种结构设计合理，操作使用方便，可生成二手烟和三手烟的系统。该系统可制备得到用于生物学或材料研究的二手烟或三手烟暴露标本，或者用于二手烟老化或二手烟和空气中其它污染物反应，因此可广泛用于二手烟和三手烟的研究。
[0006]技术方案:为了实现以上目的，本实用新型采取的技术方案为:
[0007]一种二手烟和三手烟的生成和暴露的研究系统，它包括吸烟室，与吸烟室通过管路相连的二手烟收集瓶和老化混合室，通过管路与二手烟收集瓶和老化混合室均相连的暴露室；
[0008]所述的吸烟室与定时泵相连，吸烟室内部安装有香烟固定底座；所述的定时泵与暴露室相连；
[0009]所述的二手烟收集瓶内插入有侧支管，侧支管侧支管与管路相连；
[0010]所述的老化混合室连接有加样管；
[0011]所述的暴露室包括暴露室本体，安装在暴露室本体上的上下滑动门，安装在暴露室本体内的样品架，安装在暴露室本体内部上方的紫外灯；
[0012]所述的暴露室连接有空气驱动泵和检测仪。
[0013]作为优选方案，以上所述的二手烟和三手烟的生成和研究系统，所述的吸烟室上连接有带控制阀的通气管，作为更优选方案，通气管上设有空气过滤器。
[0014]本实用新型所述的吸烟室可由耐热玻璃材料制作，中间底部设置一金属制香烟固定底座，将香烟垂直放置，底部通过金属导管连接吸烟室外的定时泵，此泵可按时驱动，模仿吸烟动作。吸入定时泵的为主流烟，可通过分流阈进入暴露室或通风柜口排出。烟头产生的为支流烟，吸烟室的支流烟与通气管进入的新鲜空气混合，通过连接管道进入暴露室。
[0015]本实用新型所述的二手烟收集瓶，吸烟室支流烟通过控制阀和侧支管进入二手烟收集瓶，收集瓶中存有液体，未被液体吸收的烟，通过冒泡方式进入暴露室。进入二手烟收集瓶的气相物质部分溶解于瓶中存放的缓冲液或其它液体，收集这些二手烟液体样本可做化学分析或处理生物标本用。
[0016]本实用新型所述的老化混合室:支流烟可按实验需要进入位于吸烟室上方的混合室，在此支流烟在封闭环境下自然老化，也可与其它空气污染物混合或反应，然后进入暴露室。混合室可由不锈钢或玻璃制作，空气污染物(包括臭氧O3、亚硝酸Η0Ν0、二氧化氯C102、甲醛CH2O等气体)经与老化混合室连接的加样管进入。这些气体也可经加样管不经反应直接进入暴露室。
[0017]作为优选方案，以上所述的二手烟和三手烟的生成和研究系统，所述的暴露室底部设有广3个风扇，可加速暴露室内气体混合均匀。
[0018]作为优选方案，以上所述的二手烟和三手烟的生成和研究系统，所述暴露室设有气道，可经此加入气体或取样。
[0019]作为优选方案，以上所述的二手烟和三手烟的生成和暴露的研究系统，所述的检测仪包括粒子浓度检测仪或化学成分检测仪或者其它检测仪器。
[0020]本实用新型所述的暴露室可由机玻璃加内贴或不锈钢制作室壁，前面设有透明有机玻璃制造的可开启的上下滑门，便于观察。暴露室标准尺寸可为Ixlxlm (体积为lm3)。暴露室里面安装有样品架，待暴露的各种三手烟样本和材料放置于样品架上，当然也可以置于暴露室内部的四壁。支流烟进入暴露室由左侧的空气泵驱动，空气泵将支流烟“吸入”暴露室。空气泵也可用于清除每次实验之间暴露室的气体残余。
[0021]本实用新型在暴露室内顶部安置紫外灯，可用于后续做细胞处理的待暴露样本的消毒处理。
[0022]作为优选方案，以上所述的二手烟和三手烟的生成和暴露的研究系统，所述的老化混合室和暴露室相连的管路上安装有控制阀，可根据实验需要开启或关闭控制阀。
[0023]作为优选方案，以上所述的二手烟和三手烟的生成和暴露的研究系统，所述的二手烟收集瓶和暴露室相连的管路上安装有控制阀，可根据实验需要开启或关闭控制阀。
[0024]作为优选方案，以上所述的二手烟和三手烟的生成和暴露的研究系统，所述的老化混合室内设有加热装置和温度传感器。加热装置可加快老化速度。
[0025]本实用新型提供的二手烟和三手烟的生成和暴露的研究系统，可放置于通风柜内，或在室外进行实验操作。
[0026]有益效果:本实用新型提供的二手烟和三手烟的生成和暴露的研究系统具有以下优点:
[0027]本实用新型提供的二手烟和三手烟的生成和暴露的研究系统，结构设计合理，可操作性强，使用方便，可广泛用于二手烟和三手烟的研究，该系统可模拟烟气产生，生成二手烟和三手烟，该系统可制备得到用于生物学或材料研究的二手烟或三手烟暴露标本，也可以用于二手烟老化或二手烟和空气中其它污染物反应后的成分研究。该系统可为研究二手烟或三手烟的危害提供实验基础，具有重要的意义和应用前景。
【专利附图】
【附图说明】
[0028]图1为本实用新型提供的二手烟和三手烟的生成和暴露的研究系统的结构示意图。
【具体实施方式】
[0029]下面结合具体实施例，进一步阐明本实用新型，应理解这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围，在阅读了本实用新型发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
[0030]实施例1
[0031]如图1所示,一种二手烟和三手烟的生成和暴露的研究系统,它包括吸烟室(I),与吸烟室(I)通过管路相连的二手烟收集瓶(2)和老化混合室(3)，通过管路与二手烟收集瓶⑵和老化混合室⑶均相连的暴露室⑷；
[0032]所述的吸烟室⑴与定时泵(5)相连，吸烟室⑴内部安装有香烟固定底座(6)；所述的定时泵(5)与暴露室(4)相连；
[0033]所述的二手烟收集瓶(2)内插入有侧支管(7)，侧支管侧支管(7)与管路相连；
[0034]所述的老化混合室(3)连接有加样管(8)；
[0035]所述的暴露室(4)包括暴露室本体，安装在暴露室本体上的上下滑动门(9)，安装在暴露室本体内的样品架(10)，安装在暴露室本体内部上方的紫外灯(11);
[0036]所述的暴露室(4)连接有空气驱动泵(12)和检测仪(13)。
[0037]以上所述的二手烟和三手烟的生成和研究系统，所述的吸烟室(I)上连接有带控制阀的通气管(14)。
[0038]以上所述的二手烟和三手烟的生成和研究系统，所述的暴露室⑷底部设有3个风扇(15)。所述暴露室(4)开设有气道(16)。
[0039]以上所述的二手烟和三手烟的生成和研究系统，:所述的检测仪(13)包括粒子浓度检测仪或化学成分检测仪。
[0040]以上所述的二手烟和三手烟的生成和研究系统，所述的老化混合室(3)和暴露室(4)相连的管路上安装有控制阀。所述的二手烟收集瓶(2)和暴露室(4)相连的管路上安装有控制阀。
[0041]以上所述的二手烟和三手烟的生成和研究系统，所述的老化混合室(3)内设有加热装置和温度传感器。
[0042]实施例2制备处理细胞的三手烟材料
[0043]现以准备处理细胞的三手烟材料为实施例，说明本实用新型系统的工作原理和操作步骤。为研究三手烟对人体培养细胞的影响，需要准备经三手烟暴露过的细胞培养液。
[0044]将3丽Whatman层析纸(纤维素类材料)放入暴露室(4)，打开紫外灯(11)对样本和室内进行消毒处理，4小时后关闭。
[0045]点燃吸烟室(I)内香烟(选择常见的品牌)，打开定时泵(5)，以每分钟吸2秒的频率泵动。打开空气驱动泵(12)和相关控制阀使吸烟室(I)中的支流烟直接进入暴露室(4)。另外，主流烟同时经定时泵(5)和连接导管进入暴露室(4)。此过程可持续5 — 10小时。结束时将部分层析纸样本立刻放入封闭良好的无菌容器，存放于-20度实验室用冰箱待用，此为二手烟样本。余下部分在暴露室中继续放置15个小时，然后放入封闭良好的无菌容器,存放于-20度，此为三手烟样本。暴露室(4)中颗粒相物质的浓度(g / m3)由连接暴露室(4)的检测仪(13)测定，从而估算样本的总含烟物质量和单位体积含烟物质量(g/cm3)。
[0046]实施例3制备处理细胞用的三手烟和亚硝酸反应材料
[0047]为研究三手烟中化合物与环境中常见污染物亚硝酸(HONO)的反应物对细胞的影响，将暴露室(4)中的3MM Whatman层析纸经以上实施例2三手烟步骤处理后，放入亚硝酸气体至暴露室(4)中，反应半小时至一小时后，将层析纸样本放入封闭良好的无菌容器，存放于-20度待用。通过将NaNOjP H2SO4两种溶液在外置的玻璃容器内混合生成HONO气体，玻璃容器与老化混合室(3)相连接，HONO气体从而进入老化混合室(3)和烟气反应。
[0048]实施例4收集二手烟可溶性气相物质
[0049]为研究二手烟气相物质(二手烟的主要毒性成份)对细胞的影响，支流烟经支流管进入无菌处理过的二手烟收集瓶(2)，二手烟收集瓶(2)存有一定量的DMEM细胞培养液，二手烟中成份，尤其是水溶性化合物，溶解于培养液中。收集的培养液经液体除菌过滤器(0.2微米)处理，用于化合物浓度分析、细胞处理和毒性分析。
[0050]实施例5不同室内材料吸附三手烟的研究
[0051]为研究不同室内材料吸附二手烟和三手烟中常见化合物的能力，将待测样品如地毯、窗帘、衣物、沙发布等织物放入暴露室(4)，点燃香烟，打开定时泵(5)，以每分钟2秒的频率泵动。打开空气驱动泵(12)和相关控制阀使吸烟室(I)中的支流烟直接进入暴露室
(4)。此过程持续5 — 10小时，结束后将样品用5%甲醇溶液进行洗脱，用液态色谱分析被吸附化合物的浓度并进行比较。分析物包括尼古丁、可替宁、3-乙烯基吡啶、烟草特有亚硝胺和麦斯明等。
[0052]实施例6新型纳米材料吸附三手烟的研究实例
[0053]为研究新型纳米材料吸附二手烟和三手烟中常见化合物的能力，将待测样品以及作为对照的其它材料如活性碳按相同重量放入暴露室(4)，点燃香烟，打开定时泵(5)，以每分钟2秒的频率泵动。打开空气驱动泵(12)和相关控制阀使吸烟室中的支流烟和主流烟均直接进入暴露室(4)。此过程持续10小时以达到饱和吸收容量，结束后将纳米材料和对照组材料用5%甲醇溶液进行洗脱，用液态色谱分析被吸附化合物的浓度并计算各分析物的饱和吸收容量。分析物包括尼古丁、可替宁、3-乙烯基吡啶、烟草特有亚硝胺、麦斯明、苯等标记物。
[0054]以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种二手烟和三手烟的生成和暴露的研究系统，其特征在于:它包括吸烟室(1)，与吸烟室(I)通过管路相连的二手烟收集瓶(2)和老化混合室(3)，通过管路与二手烟收集瓶(2)和老化混合室(3)均相连的暴露室⑷； 所述的吸烟室(I)与定时泵(5)相连，吸烟室(I)内部安装有香烟固定底座(6);所述的定时泵(5)与暴露室(4)相连； 所述的二手烟收集瓶(2)内插入有侧支管(7)，侧支管(7)与管路相连； 所述的老化混合室(3)连接有加样管(8)； 所述的暴露室(4)包括暴露室本体，安装在暴露室本体上的上下滑动门(9)，安装在暴露室本体内的样品架(10)，安装在暴露室本体内部上方的紫外灯(11); 所述的暴露室(4)连接有空气驱动泵(12)和检测仪(13)。
2.根据权利要求1所述的二手烟和三手烟的生成和暴露的研究系统，其特征在于:所述的吸烟室(I)上连接有带控制阀的通气管(14)。
3.根据权利要求1所述的二手烟和三手烟的生成和暴露的研究系统，其特征在于:所述的暴露室(4)底部设有广3个风扇(15)。
4.根据权利要求1至3任一项所述的二手烟和三手烟的生成和暴露的研究系统，其特征在于:所述暴露室(4)开设有气道(16)。
5.根据权利要求4所述的二手烟和三手烟的生成和暴露的研究系统，其特征在于:所述的检测仪(13)包括粒子浓度检测仪或化学成分检测仪。
6.根据权利要求5所述的二手烟和三手烟的生成和暴露的研究系统，其特征在于:所述的老化混合室(3)和暴露室(4)相连的管路上安装有控制阀。
7.根据权利要求6所述的二手烟和三手烟的生成和暴露的研究系统，其特征在于:所述的二手烟收集瓶(2)和暴露室(4)相连的管路上安装有控制阀。
8.根据权利要求7所述的二手烟和三手烟的生成和暴露的研究系统，其特征在于:所述的老化混合室(3)内设有加热装置和温度传感器。
【文档编号】G01N1/28GK204214699SQ201420451572
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2014年8月12日 优先权日:2014年8月12日
【发明者】成森平, 杭渤, 夏彦恺 申请人:南京济行医药科技有限公司