一种动物暴露实验装置的制作方法

本发明涉及一种实验装置，尤其涉及一种动物暴露实验装置。

背景技术：

目前，中国的环境污染越来越严重，空气质量越来越差，特别是石家庄、北京、河北等北方城市，在此生活的人群普遍持续生活在这样的环境下，暴露时间长，虽然大气污染物浓度较低，但这样长期的低浓度暴露对人体的健康有很大的威胁。因此，许多学者开始采用动物吸入染毒的方法来模拟大气污染物对人体的危害。

中国实用新型专利(201320491757.6：动物全身暴露室)公开了一种动物全身暴露室，其特征在于，包括中间段圆柱形腔体和上端圆锥形腔体以及下端圆锥形腔体；所述上端圆锥形腔体的顶部设置有气溶胶进口(10)，所述气溶胶进口(10)连接雾化扩散器(20)，所述雾化扩散器(20)用于扩散进入到所述动物全身暴露室内的气溶胶。该动物全身暴露室虽然使内部气溶胶的分布更均匀，气溶胶的浓度更稳定，但该动物全身暴露室不能接入其他的气态污染物，且不能稀释气态污染物，同时只有污染箱，不能直接明了的观察同种动物在污染箱和清洁箱的不同反应，从而比较分析何种气态污染物以及气态污染物的浓度大小对动物的危害。

中国发明专利(201310351071.1：多浓度动物口鼻吸入动态暴露单元)公开了一种多浓度动物口鼻吸入动态暴露单元，包括实验组暴露室(1)，其特征在于，所述实验组暴露室(1)包括第一节暴露室(11)和第二节暴露室(12)；在所述第一节暴露室(11)和所述第二节暴露室(12)之间还设置有对由所述第一节暴露室(11)进入到所述第二节暴露室(12)内的气溶胶进行稀释的气溶胶处理装置:所述气溶胶处理装置还用于使进入到所述第二节暴露室(12)内的气溶胶在所述第二节暴露室(12)内的浓度分布均匀。该暴露单元虽然可以在同一装置中进行气溶胶多浓度的动物实验和比较分析，但该装置测试的气态污染物单一，且结构复杂，操作繁琐。

中国发明专利(201710029278.5：用于pm2.5的动物吸入性暴露系统)公开了一种用于pm2.5的动物吸入性暴露系统，其特征在于，包括空气动力装置、气溶胶发生器、流量阀、pm2.5暴露舱、pm2.5监测系统、pm2.5过滤系统，其中，所述的空气动力装置、所述的气溶胶发生器、所述的流量阀、所述的pm2.5所述的暴露舱、所述的pm2.5监测系统、所述的pm2.5过滤系统依次连接。该暴露系统的动物吸入性实验导致气态污染物的物理化性质改变，因此，不能精确测定气态污染物对动物的影响。

技术实现要素：

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种动物暴露实验装置，结构简单，操作简单，可对动物在多种气态污染物环境下进行控制暴露，且两暴露箱中的气态污染物浓度水平与外界一致。更符合现在空气污染的实际情况，对中国空气质量的测量有一定的指导价值。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种动物暴露实验装置，包括污染箱、清洁箱、抽气泵、排污阀、收集器、切割头、高效过滤器、进气管、抽气管，所述污染箱和清洁箱均通过进气管和抽气管与外界连接，所述污染箱和清洁箱均通过抽气管与抽气泵连接，通过抽气泵形成微负压，向箱体内引入外界空气；所述污染箱和清洁箱底部均设有排污阀，用于清洗污染箱和清洁箱排污，所述污染箱的进气管上设有切割头，所述污染箱和抽气泵之间设有收集器，所述清洁箱的进气管上设有高效过滤器；

所述污染箱和清洁箱均包括中间段正方体腔体和上端圆锥形腔体以及下端圆锥形腔体；

所述污染箱中间段正方体腔体上还设有一个进气口，可在必要时接入零空气稀释箱内颗粒物浓度，达到控制暴露的目的；

所述污染箱和清洁箱的中间段正方体腔体两侧均均匀设有4个配气口、可通过接入多种不同浓度的气态污染物，进行气态污染物控制暴露。

采用上述结构的动物暴露实验装置，由于污染箱和清洁箱箱体完全一致，不同的部分为外接气路以及气路上的装置。污染箱和清洁箱同时进行实验，实验效率高，时间短，清洁箱作为对照组，可以直接明了的观察同种动物在污染箱和清洁箱的不同反应，从而比较分析何种气态污染物以及气态污染物的浓度大小对动物的危害；同时动物暴露实验装置,总体结构简单，操作方便，污染箱和清洁箱中的气态污染物浓度水平与外界一致，更符合现在空气污染的实际情况，对现在中国空气质量的测量有一定的参考价值。

优选地，所述污染箱和清洁箱材质均为抛光不锈钢。

优选地，气态污染物为pm2.5、pm10、so2、no2、o3、co，但并不限于此，还可为其他气态污染物。

优选地，所述污染箱和清洁箱的中间段正方体腔体上均还设有若干个锁紧装置，用于锁紧暴露箱门。

优选地，所述切割头可拆卸、更换，根据不同的实验要求，选择配备pm2.5、pm10、pm1中的一种，或者不设切割头，使进入污染箱的气体与外界完全一致。

优选地，所述收集器内设有颗粒物采样膜，所述颗粒物采样膜用于收集暴露箱内实际的颗粒物，并通过各种化学分析手段，确定箱内实际暴露的颗粒物的化学组分。

优选地，所述高效过滤器为三级高效过滤器，所述三级高效过滤器内自上而下依次设有一级汽车过用滤器膜、二级高效过滤膜、三级高效过滤膜；

优选地，所述二级高效过滤膜的孔径小于1微米，所述三级高效过滤膜为hepa高效过滤膜，所述hepa高效过滤膜的孔径小于0.3微米，可保证对清洁箱进入箱内的pm2.5去除率大于97.5％。

优选地，所述污染箱和清洁箱均设有圆柱形密封条，用于保证箱体的密封性，所述污染箱门和清洁箱门上还均设有玻璃视窗，用于观察箱内动物情况以及自动监控系统读数。

优选地，所述污染箱和清洁箱上均设有支撑架，所述支撑架低端设有4个滚轮，所述滚轮上设有刹车装置，可在安装后固定。

优选地，所述污染箱和清洁箱内均还设有便携式在线pm2.5检测装置、湿度传感器、远程监控摄像头、自动监控系统、气体浓度传感器。

优选地，所述自动监控系统包括照明自控装置、温度自控装置。

优选地，控制箱内温度22±2℃，同时通过自动开关灯装置，控制箱内照明的明暗时间。

优选地，所述气体浓度传感器可检测pm2.5、pm10、so2、no2、o3、co的浓度。

与现有技术相对比，本发明产生的有益效果是：

(1)本发明提供的污染箱和清洁箱同时进行实验，实验效率高，时间短，清洁箱作为对照组，可以直接明了的观察同种动物在污染箱和清洁箱的不同反应及生长和活动状态等，从而比较分析何种气态污染物以及气态污染物的浓度大小对动物的危害；

(2)本发明提供的暴露室仅仅通过进气管和抽气管与外界连接，保证清洁箱内pm2.5浓度低于20μg/m3，污染箱与外界一致。污染箱和清洁箱中的气态污染物浓度水平与外界一致，更符合现在空气污染的实际情况，对现在中国空气质量的测量有一定的参考价值；

(3)本发明提供动物暴露实验装置避免了传统的动物鼻腔或气管滴注实验带来的动物伤害和改变颗粒物理化性质的问题；

(4)本发明提供的污染箱和清洁箱体上均设有8个配气口，可通过接入多种不同浓度的气态污染物或补充零空气，进行气态污染物控制暴露，满足实验的要求，也便于在不同浓度不同气态污染物下进行实验的对比。

(5)本发明提供的动物暴露实验装置结构简单，操作方便。

(6)本发明中使用高效过滤器可保证对清洁箱进入箱内的pm2.5去除率大于97.5％，可以满足实验的要求。

附图说明

图1是本发明提供的一种动物实验装置结构示意图；

图2是本发明提供的污染箱和清洁箱的正面图；

图3是本发明提供的污染箱侧面图。

附图中标记的具体含义如下：

1：污染箱；2：清洁箱；3：切割头；4：进气口；5：收集器；6：抽气泵；7：排污阀；8：自动监控系统；9：高效过滤器；10：进气管；11：滚轮；12：锁紧装置；13：玻璃视窗；14：配气口。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式作详细的说明。

参图1-3所示，图1为本发明提供的动物实验装置结构示意图；图2是本发明提供的污染箱和清洁箱的正面图；图3是本发明提供的污染箱的侧面图。本发明提供的动物实验装置结构示意图，一种动物暴露实验装置，包括污染箱1、清洁箱2、抽气泵6、排污阀7、收集器5、切割头3、高效过滤器9、进气管10、抽气管，污染箱1和清洁箱2均通过进气管10和抽气管与外界连接，污染箱1和清洁箱2均通过抽气管与抽气泵6连接，污染箱1和清洁箱2底部均设有排污阀7，污染箱1的进气管10上设有切割头3，本实施例中切割头3为pm2.5切割头，但不限于此，切割头3可拆卸、更换，根据不同的实验要求，还可选择配备pm10、pm1中的一种，或者不设切割头3，使进入箱体的气体与外界完全一致，更符合现在空气污染的实际情况，对现在中国空气质量的测量有一定的参考价值；同时更能准确的测试外界环境对人或动物的影响。

污染箱1和抽气泵6之间设有收集器5，收集器5包括颗粒物采样膜，颗粒物采样膜用于收集污染箱1内实际的颗粒物，并通过各种化学分析手段，确定污染箱1内实际暴露的颗粒物的化学组分。其中，颗粒物可以为pm2.5采样膜。清洁箱2的进气管10设有高效过滤器9，高效过滤器9为三级高效过滤器，三级高效过滤器内自上而下依次设有一级汽车用过滤膜、二级高效过滤膜、三级高效过滤膜；二级高效过滤膜的孔径小于1微米，三级高效过滤膜为hepa高效过滤膜，hepa高效过滤膜的孔径小于0.3微米，可保证对清洁箱进入箱内的pm2.5去除率大于97.5％。

污染箱1和清洁箱2的材质为抛光不锈钢，污染箱1和清洁箱2包括中间段正方体腔体和上端圆锥形腔体以及下端圆锥形腔体，其中，污染箱1的中间段正方体腔体设有一个进气口4，可在必要时接入零空气稀释箱内颗粒物浓度，达到控制暴露的目的。

其中，污染箱1和清洁箱2的中间段正方体腔体两侧均均匀设有4个配气口14、可通过接入多种不同浓度的气态污染物，进行气态污染物控制暴露。气态污染物为pm2.5、pm10、so2、no2、o3、co，但并不限于此，还可为其他气态污染物。在本实施例中，污染箱1和清洁箱2的中间段正方体腔体上均还设有2个锁紧装置12，但不限于此，锁紧装置12是用于锁紧暴露箱门。

此外，污染箱1和清洁箱2门均设有圆柱形密封条，用于保证箱体的密封性，污染箱1和清洁箱2门上还均设有玻璃视窗13，用于观察箱内动物情况以及自动监控系统读数。污染箱1和清洁箱2上均设有支撑架，所述支撑架低端设有4个滚轮11，滚轮11上还设有刹车装置，用于控制污染箱1和清洁箱2；

污染箱1和清洁箱2内均还设有便携式在线pm2.5检测装置、湿度传感器、远程监控摄像头、自动监控系统8、气体浓度传感器。其中，自动监控系统8包括照明自控装置、温度自控装置。温度自控装置将箱内温度控制在22±2℃范围内，同时通过自动开关灯装置，控制箱内照明的明暗时间。

气体浓度传感器可检测pm2.5、pm10、so2、no2、o3、co的浓度。

本发明提供的动物暴露实验装置，结构简单，操作方便，可对动物在多种气态污染物环境下进行控制暴露，且污染箱1和清洁箱2中的气态污染物浓度水平与外界一致。污染箱1的箱体上设有进气口4，用于补充零空气，为保证实验需求，必要时通入零空气进行稀释调节；污染箱1和清洁箱2同时进行实验，实验效率高，时间短，清洁箱2作为对照组，可以直接明了的观察同种动物在污染箱1和清洁箱2的不同反应，从而比较分析何种气态污染物以及气态污染物的浓度大小对动物的危害。

上文所述的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并不是用以限制本发明的保护范围，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，在不脱离本发明宗旨的前提下作出的各种变化均属于本发明的保护范围。