一种用于研究大气颗粒物毒理效应的模拟装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型关于一种用于研究大气颗粒物毒理效应的模拟装置，属于环境科学技术领域。模拟装置至少包括大气颗粒物分离提取装置、颗粒物悬浮器、熏气室和抽气泵，颗粒物悬浮器的颗粒物进口与大气颗粒物分离提取装置的颗粒物出口连接，颗粒物悬浮器的颗粒物出口与熏气室的颗粒物进口连接，熏气室还与抽气泵连接；大气颗粒物分离提取装置用于提取大气中不同粒径的颗粒物，颗粒物悬浮器用于将大气颗粒物分离提取装置提取得到的颗粒物吹扫入熏气室中用于研究大气颗粒物毒理效应。通过设置模拟装置为由大气颗粒物分离提取装置分离大气中不同粒径的颗粒物，进而将分离得到的颗粒物通过颗粒物悬浮器通入熏气室中后，即可研究颗粒物对于研究对象的毒理效应。
【专利说明】
一种用于研究大气颗粒物毒理效应的模拟装置
技术领域
[0001] 本实用新型属于环境科学技术领域，特别涉及一种用于研究大气颗粒物毒理效应 的模拟装置。
【背景技术】
[0002] 近几年，大气颗粒物与生物个体之间的毒理学效应成为研究热点，比如大气常规 污染物对人体呼吸道的影响以及有机物与生物体三致效应的关系等。目前，在对大气颗粒 物的毒理效应进行实验研究时，这些实验往往是基于短期高浓度以达到染毒作用的。随着 研究的进一步发展，毒理学研究越来越趋向于模拟生物体在实际环境中的毒理学效应。毒 理学研究正往长期低毒效应发展，这就需要一种装置可以很好地实现该要求。当前有很多 专利集中于解决模拟雾霾发生的装置，但是没有适用于大气颗粒物分离、再造大气颗粒物， 并可以用于生物体长期毒理效应研究的装置。为了更好的研究大气中各种成分的相互作用 关系以及不同粒径的颗粒物对受体的影响，急需设计一种实验室使用的可以研究不同粒径 的颗粒物的毒理效应的装置。
【发明内容】
[0003] 本实用新型的目的是解决现有的模拟装置中没有能够用于研究大气颗粒物的毒 理效应的模拟装置的技术问题，提供一种用于研究大气颗粒物毒理效应的模拟装置。
[0004] 为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：
[0005] -种用于研究大气颗粒物毒理效应的模拟装置，其所述模拟装置至少包括大气颗 粒物分离提取装置、颗粒物悬浮器、熏气室和抽气栗，所述颗粒物悬浮器的颗粒物进口与所 述大气颗粒物分离提取装置的颗粒物出口连接，所述颗粒物悬浮器的颗粒物出口与所述熏 气室的颗粒物进口连接，所述熏气室还与抽气栗连接;所述大气颗粒物分离提取装置用于 提取大气中不同粒径的颗粒物，所述颗粒物悬浮器用于将所述大气颗粒物分离提取装置提 取得到的颗粒物吹扫入所述熏气室中用于研究大气颗粒物毒理效应。
[0006] 所述模拟装置还包括人工颗粒物发生器、第一进气装置、连接装置和颗粒物反应 器;所述人工颗粒物发生器的颗粒物出口与颗粒物反应器的第一颗粒物进口连接，第一进 气装置的出气口与颗粒物反应器的进气口连接;颗粒物反应器的第二颗粒物进口与颗粒物 悬浮器的颗粒物出口连接，颗粒物反应器的颗粒物出口通过连接装置与熏气室的颗粒物进 口连接。
[0007] 所述模拟装置还包括第二进气装置，所述第二进气装置的出气口与所述连接装置 的进气口连接，用于稀释所述颗粒物反应器中的气体浓度。
[0008] 所述颗粒物悬浮器包括外壳和第一风扇，所述第一风扇设在所述外壳的内腔中。
[0009] 所述熏气室由壳体、气体特征检测装置、底座、加热线圈、载物台和舱门构成，所述 壳体设置于所述底座上，所述气体特征检测装置设在所述壳体的外壁上，所述舱门设在壳 体外壁上部的一侧;所述加热线圈设在壳体内腔的下部，所述载物台设在壳体内腔中并位 于所述加热线圈的上方。
[0010] 所述模拟装置还包括吸光罩，所述吸光罩设在所述熏气室的外面且可以开闭。
[0011] 所述气体特征检测装置为温湿度计和TST检测口。
[0012] 所述人工颗粒物发生器由研磨外壳、窗口、第二风扇、颗粒物出口和颗粒物研磨器 构成，所述窗口设在所述研磨外壳一侧的壳壁上，所述第二风扇设在所述研磨外壳内腔的 一边，所述颗粒物研磨器设在所述研磨外壳内腔的另一边，所述颗粒物出口设在研磨外壳 的壳壁上。
[0013] 所述连接装置上还设置有阻气阀和气体流量计，所述阻气阀用于调节流入所述熏 气室的大气颗粒物的流动速度。
[0014] 所述第一进气装置的侧壁上还设置有至少一个二级进气口。
[0015] 本实用新型采用上述技术方案带来的有益效果是：
[0016]通过该模拟装置的大气颗粒物分离提取装置对大气中不同粒径的颗粒物进行分 离，并将分离得到的颗粒物通过颗粒物悬浮器吹扫入可以放取研究对象的熏气室中，从而 实现研究颗粒物对于研究对象的毒理效应，使得研究颗粒物的毒理效应的方式简单且容易 实现。
[0017]通过设置人工颗粒物发生器、第一进气装置和颗粒物反应器，使得除了能对大气 成分进行分离而研究大气中不同粒径的颗粒物对研究对象的毒理效应外，还可以通过人工 颗粒物发生器产生不同粒径的颗粒物与第一进气装置中通入的气体在颗粒物反应器中进 行反应以得到待研究颗粒物，从而实现模拟生成大气颗粒物，进而实现研究不同粒径的大 气颗粒物对研究对象的毒理效应。
【附图说明】
[0018] 图1是本实用新型第一实施例的结构示意图；
[0019] 图2是本实用新型另一实施例的结构示意图。
【具体实施方式】
[0020] 下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步地详细描述。
[0021] 实施例1
[0022] 如图1所示，本实施例中的一种用于研究大气颗粒物毒理效应的模拟装置，其所述 模拟装置至少包括大气颗粒物分离提取装置6(Dek:ati?PM10Impa Ct〇r)、颗粒物悬浮器1、 熏气室4和抽气栗18。所述颗粒物悬浮器1的颗粒物进口与所述大气颗粒物分离提取装置6 的颗粒物出口连接，所述颗粒物悬浮器1的颗粒物出口与所述熏气室4的颗粒物进口连接， 所述熏气室4还与抽气栗18连接。所述大气颗粒物分离提取装置6用于提取大气中不同粒径 的颗粒物，所述颗粒物悬浮器1用于将所述大气颗粒物分离提取装置6提取得到的颗粒物吹 扫入所述熏气室4中，以研究该大气颗粒物对研究对象的毒理效应。所述颗粒物悬浮器1包 括外壳和第一风扇8，第一风扇8设在外壳的内腔中，第一风扇8用于将所述大气颗粒物分离 提取装置6提取得到的颗粒物吹扫入所述熏气室4中。所述熏气室4由壳体、气体特征检测装 置、底座24、加热线圈20、载物台19和舱门23构成，所述壳体设置于底座24上，气体特征检测 装置设在壳体的外壁上，舱门23设在壳体外壁上部的一侧；加热线圈20设在壳体内腔的下 部，载物台19设在壳体内腔中并位于加热线圈的上方。
[0023]大气颗粒物分离提取装置6具有分级结构，每一个分级能够剔除大气中一种粒径 的颗粒物。
[0024] 所述熏气室4中的气体特征检测装置用于检测所述熏气室4中气体的气体特征，其 可以为温湿度计22和TST(Test，检测)检测口 21。温湿度计22用于检测熏气室4中的气体的 温度和湿度。TST检测口 21用于检测熏气室4中的气体的压力、压强、浓度等参数。所述舱门 23用于取放研究对象。
[0025] 所述抽气栗18用于间断或不间断从所述熏气室4中抽取一定气体，以使熏气室4中 的气体保持在到一定量。
[0026] 熏气室4的外部还可以罩有吸光罩，所述吸光罩可以用于模拟昼夜及光线强弱的 变化。
[0027] 本实施例中的模拟装置的工作过程是:研究大气颗粒物的毒理效应时(针对于某 一粒径的颗粒物），可以先通过查资料的方式获得该颗粒物存在的温度条件、湿度条件，并 进一步通过熏气室4中的气体特征检测装置设置熏气室4中的温度、湿度达到该条件。然后， 将大气颗粒物分离提取装置6分离得到的该粒径的颗粒物由颗粒物悬浮器1吹扫入熏气室4 中，从而实现研究该粒径的颗粒物对熏气室4中放置的研究对象的毒理效应。结合实验时候 的光照条件调节吸光罩的开启或闭合或者开启程度等。
[0028] 实施例2
[0029]如图2所示，本实施例中的一种用于研究大气颗粒物毒理效应的模拟装置，所述模 拟装置包括大气颗粒物分离提取装置6(1〕61^1^@?1'1110[11^^01：01')、颗粒物悬浮器1、熏气室 4、抽气栗18、人工颗粒物发生器2、第一进气装置12、连接装置14和颗粒物反应器3。所述颗 粒物悬浮器1的颗粒物进口与所述大气颗粒物分离提取装置6的颗粒物出口连接，所述人工 颗粒物发生器2的颗粒物出口与颗粒物反应器3的第一颗粒物进口连接，第一进气装置12的 出气口与颗粒物反应器3的进气口连接;颗粒物反应器3的第二颗粒物进口与颗粒物悬浮器 1的颗粒物出口连接，颗粒物反应器3的颗粒物出口通过连接装置14与熏气室4的颗粒物进 口连接，所述熏气室4抽气口还与抽气栗18连接。所述颗粒物悬浮器1包括外壳和第一风扇 8,第一风扇8设在外壳的内腔中，第一风扇8用于将所述大气颗粒物分离提取装置6提取得 到的颗粒物吹扫入颗粒物反应器3中。所述模拟装置还包括第二进气装置16,第二进气装置 16的出气口与连接装置14的进气口连接，用于稀释颗粒物反应器3中的气体浓度。所述熏气 室4由壳体、气体特征检测装置、底座24、加热线圈20、载物台19和舱门23构成，所述壳体设 置于底座24上，气体特征检测装置设在壳体的外壁上，舱门23设在壳体外壁上部的一侧;加 热线圈20设在壳体内腔的下部，载物台19设在壳体内腔中并位于加热线圈的上方。所述人 工颗粒物发生器2由研磨外壳、窗口 10、第二风扇11、颗粒物出口和颗粒物研磨器9构成，窗 口 10设在研磨外壳一侧的壳壁上，第二风扇11设在研磨外壳内腔的一边，颗粒物研磨器9设 在研磨外壳内腔的另一边，颗粒物出口设在研磨外壳的壳壁上。所述窗口 10用于放取制备 人工颗粒物的原材料，颗粒物研磨器9用于研磨颗粒物，第二风扇11用于将所述人工颗粒物 发生器2生成的颗粒物吹入所述颗粒物反应器3中。所述第一进气装置12的侧壁上还设置有 三个二级进气口 13。通过在第一进气装置12的侧壁上设置二级进气口 13，以实现主反应气 体通过第一进气装置12进入颗粒物反应器3中，其它次要反应气体通过各个二级进气口 13 进入颗粒物反应器3中。所述连接装置上还设置有阻气阀15和气体流量计17;所述阻气阀15 用于调节流入熏气室的大气颗粒物的流动速度;所述气体流量计17用于监测流向熏气室4 的气体量。
[0030] 所述气体特征检测装置包括温湿度计22和TST检测口 21。温湿度计22用于检测熏 气室4中的气体的温度和湿度。TST检测口 21用于检测熏气室4中的气体的压力、压强等参 数。第二进气装置16在稀释气体浓度时，会向颗粒物反应器3中通入一定量的气体;其中，第 二进气装置16中存储的气体可以为压缩后的空气，也可以将氧气和氮气以一定比例混合后 得到的气体，具体比例可以为1:4。
[0031] 进一步地，所述模拟装置还包括吸光罩，所述吸光罩可以用于模拟昼夜及光线强 弱的变化。
[0032] 本实施例中所述的模拟装置研究大气颗粒物的毒理效应时，可以通过颗粒物反应 器3生成待研究粒径的颗粒物。以待研究颗粒物的粒径为1_2μπι的大气颗粒物为例，在实验 时可以通过如下步骤来实现：（1)首先查阅资料得到该粒径颗粒物的成分温度条件等，从而 设计颗粒物反应器3中的进气浓度及成分。然后，根据实验要求把人工颗粒物发生器2中研 磨得到该粒径的颗粒物和/或通过第一进气装置12将燃烧某种矿物产生的特定燃烧气体通 入颗粒物反应器3中，从而在颗粒物反应器3中生成该粒径的颗粒物混合气体后，混合气体 经连接装置14通入熏气室4中。（2)待熏气室4中进气完毕后打开吸光罩，太阳照射模拟气溶 胶形成。或如果实验时的光照条件符合实验条件，则无需打开吸光罩。（3)熏气室4中的TSI 检测口 21敞开以保持熏气室4内气压稳定，并实时通过气体流量计17记录熏气室4中的进气 流量，控制进气量。（4)在上述步骤的同时开启加热线圈20以及温湿度计22,并观察温湿度， 温湿度到达设定值后关闭加热线圈20。（5)此粒径颗粒物模拟环境完成后，将研究对象放入 载物台19进行长期实验，并在实验过程中通过抽气栗18维持熏气室4中的气体稳定。
【主权项】
1. 一种用于研究大气颗粒物毒理效应的模拟装置，其特征在于，所述模拟装置至少包 括大气颗粒物分离提取装置、颗粒物悬浮器、熏气室和抽气栗，所述颗粒物悬浮器的颗粒物 进口与所述大气颗粒物分离提取装置的颗粒物出口连接，所述颗粒物悬浮器的颗粒物出口 与所述熏气室的颗粒物进口连接，所述熏气室还与抽气栗连接； 所述大气颗粒物分离提取装置用于提取大气中不同粒径的颗粒物，所述颗粒物悬浮器 用于将所述大气颗粒物分离提取装置提取得到的颗粒物吹扫入所述熏气室中用于研究大 气颗粒物毒理效应。2. 根据权利要求1所述的模拟装置，其特征在于，所述模拟装置还包括人工颗粒物发生 器、第一进气装置、连接装置和颗粒物反应器;所述人工颗粒物发生器的颗粒物出口与颗粒 物反应器的第一颗粒物进口连接，第一进气装置的出气口与颗粒物反应器的进气口连接； 颗粒物反应器的第二颗粒物进口与颗粒物悬浮器的颗粒物出口连接，颗粒物反应器的颗粒 物出口通过连接装置与熏气室的颗粒物进口连接。3. 根据权利要求2所述的模拟装置，其特征在于，所述模拟装置还包括第二进气装置， 所述第二进气装置的出气口与所述连接装置的进气口连接，用于稀释所述颗粒物反应器中 的气体浓度。4. 根据权利要求1至3中任一权利要求所述的模拟装置，其特征在于，所述颗粒物悬浮 器包括外壳和第一风扇，所述第一风扇设在所述外壳的内腔中。5. 根据权利要求1至3中任一权利要求所述的模拟装置，其特征在于，所述熏气室由壳 体、气体特征检测装置、底座、加热线圈、载物台和舱门构成，所述壳体设置于所述底座上， 所述气体特征检测装置设在所述壳体的外壁上，所述舱门设在壳体外壁上部的一侧;所述 加热线圈设在壳体内腔的下部，所述载物台设在壳体内腔中并位于所述加热线圈的上方。6. 根据权利要求1至3中任一权利要求所述的模拟装置，其特征在于，所述模拟装置还 包括吸光罩，所述吸光罩设在所述熏气室的外面且可以开闭。7. 根据权利要求5所述的模拟装置，其特征在于，所述气体特征检测装置为温湿度计和 TST检测口。8. 根据权利要求2或3所述的模拟装置，其特征在于，所述人工颗粒物发生器由研磨外 壳、窗口、第二风扇、颗粒物出口和颗粒物研磨器构成，所述窗口设在所述研磨外壳一侧的 壳壁上，所述第二风扇设在所述研磨外壳内腔的一边，所述颗粒物研磨器设在所述研磨外 壳内腔的另一边，所述颗粒物出口设在所述研磨外壳的壳壁上。9. 根据权利要求2或3所述的模拟装置，其特征在于，所述连接装置上还设置有阻气阀 和气体流量计，所述阻气阀用于调节流入所述熏气室的大气颗粒物的流动速度。10. 根据权利要求2或3所述的模拟装置，其特征在于，所述第一进气装置的侧壁上还设 置有至少一个二级进气口。
【文档编号】G01N15/00GK205607807SQ201620248789
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年3月29日
【发明人】耿红, 蔡夏童, 赵云鹏, 张媛, 赵磊, 黄皓, 黄子晗, 陈宗君
【申请人】山西大学