专利名称：自控式连续性试验模拟染毒系统的制作方法
技术领域：
本发明属于动植物毒理试验装置。主要适用于测试动植物在不同种类毒物，不同毒物浓度下的生理、病理和生化变化。
这种毒理试验专用装置是在常温下，模拟环境(包括生态、车间、化学战环境)，空间中毒物存在的实际情况，让被试验的动植物暴露在不同浓度毒气中，观察生物在生理、病理等方面的变化，为制定环境卫生标准，为毒理学研究新合成化学物质的安全评价，以及为医疗、植保工作提供科学依据。
国外这类专用装置，典型的有美国Upjohn公司的吸入式毒理学实验室(但未见详细报道)。
这套装置虽然比较先进，但规模庞大，一个染毒室容积达25米3，结构也复杂，维护麻烦，运转能耗高，造价高，不利于广泛推广。《工业毒理学基本原理与方法》第一分册(武汉医学院周效温著)中介绍了一种双柜动式吸入染毒装置。该装置只有两个染毒柜，不符合国际标准;其配气系统只适用于气体和纯度高的低沸点液体，应用范围受到限制。
本发明的目的在于提供一种新型的动植物染毒试验装置。它不仅设计新颖合理，运转稳定可靠，能完全满足动植物染毒试验要求，符合国际标准;而且结构简单，造价低，用途广泛，便于推广应用。
根据上述目的，本发明采取了如下技术措施
在结构上，由四个部分组成，即(1)自控式送风系统;(2)动态配气系统;(3)染毒柜;(4)尾气处理罐。染毒柜由四个组成。
在原理上，采用吸入式加送风系统。一方面通过安装在尾气处理罐上的离心风机，使整个染毒柜及毒气输送管道内在工作时呈微压状态，防止毒气外洩，另一方面，通过自控式送风系统，将经压缩的新鲜空气经过滤后，进入染毒柜。这样就能保证由动态配气仪配制一定浓度的毒气能够自动地、稳定地连续运行。
动态配气系统采用DP型动态配气仪。该仪器适应性强，无论毒物为气态，液态纯物或混合物、或高沸点的都可应用。同时，可调制三种不同浓度的气态或液态气溶胶毒物同时分别送入三个染毒柜(另一个柜的毒物浓度为零，即不通毒气，只通空气)。
染毒柜按照国际标准配备四个染毒柜。每个柜的容积可达1米3。通过每个柜内的空气、流量及毒物浓度均连续可调。染毒柜内毒物以气态形式存在。染毒方式为吸入式呼吸道染毒。染毒柜内及含毒管道内在工作时呈微负压状态，这样可防止毒气外洩。当毒物为气态时，毒气由毒气压力贮瓶出来，通过有关控制和测量仪表及管理，进入混气瓶;当毒物为液态高沸点混合物时，毒液存放在压力贮槽里，毒液经不锈钢毛细管以恒流滴入气化器中，经气化后再进入染毒柜;当毒液为低沸点纯物或混合物时，通过流动蒸发池蒸发气化，再进入染毒柜。
尾气处理罐主要用于处理由染毒柜排出的尾气，罐内放置有活性碳或分子筛吸收剂，以及过滤层等。能处理和净化尾气中残存的毒气，防止环境污染，确保人身安全。
每个染毒柜中毒物浓度由下式计算C＝ (W)/(Q1＋Q2)式中C为毒物计算浓度(毫克/米3);Q1为空气流量(米3/时);Q2为毒物载气流量(米3/时);W为毒物载入速度(毫克/时)。
图1为本发明的方框示意图(因简化，染毒柜只画出一个);
图2为自控式送风系统示意图;
图3为适用于毒物为液态纯物或混合物的动态配气系统示意图;
图4为适用于毒物为高沸点液态纯物或混合物的动态配气系统示意图;
图5为适用于毒物为气态物质的动态配气系统示意图;
图6为染毒柜示意图;
图7为尾气处理罐示意图。
在图1中，1为送风系统;3为DP型动态配气仪;5为气体混合器;6为染毒柜(只画一个);8为尾气处理罐;2、4、7、9、46为输送管道。
由动态配气仪3调制成某种浓度和流量的毒气进入管道4与由送风系统1来的新鲜空气在管道2中初步混合后进入气体混合器5，在这里，两股气流充分混合成预定浓度的毒气，经管道46送入染毒柜6，供动植物毒理、病理实验。实验后剩余的气体，经管道7进入尾气罐，经消毒处理后，由管道9排放出来。
在图2中，10为无油空气压缩机，11为压力容器，容器上安装有电接点压力表18，并通过电控导线19连接到空气压缩机10的起动开关上;12为过滤器;13为高精度压力控制器;14为低压容器;15为压力表;16为针形阀;17为转子流量计。
空气经压缩机10压缩后，进入压力容器11，当容器的空气压力上升或下降到一定值时，通过电接点压力表和电控导线19来关闭或启动空气压缩机10。压缩空气从压力容器11输出，经过滤器12滤除杂质后，再经高精度压力控制器13来自动调节进入低压容器14中的气压，使之稳定在设定的值上。
图3是适用于毒物为低沸点纯物或混合物的动态配气仪示意图。图中20为氮气瓶(或空气瓶);21为干燥过滤管;22为开关阀;23为稳压阀;24为流量控制器;25为毒物蒸发池;26为混分管;27为针形阀;28为转子流量计;33为水银温度计;34为两只输液泵。由毒液蒸发池25、两只输液泵34和温度计33组成毒气发生器。
氮气从高压气瓶20中输出，经干燥过滤管21后，分成两路，上方一路为载气，下方一路为稀释气。载气经稳压阀23调整到某压力，再经针形阀27节流和转子流量计28计量后进入毒物蒸发池25，此蒸发池置于恒温水浴中。载出毒物蒸汽的载气进入混分管26，并与从下方来的稀释气充分混合后分成三股气路，分别由三个针形阀27控制其输出流量以及三个转子流量计28计量后，再分别进入三个染毒柜中。
对液态高纯毒物来说，由于在恒温温度下的饱和蒸气压是不变的，所以不需输液泵34，如果液态混合毒物在恒温蒸发过程中随着低沸点成分不断蒸发，其蒸气压会发生变化，为了保证载气载出毒物浓度的稳定，采用两只输液泵34来及时更换蒸发池25内的毒液，一只泵输入新毒液，另一只泵抽出旧液。换液和蒸发可以同时进行。
毒液浓度高低可从三个方面加以调节，即载气大小，蒸发池恒温温度和混分管26上的放空阀49。
动态配气仪机箱整体恒温。
图4中，除上述相同部分外，29为存放毒液的压力贮槽;31为气化器，30为不锈钢毛细管;32为电热板;35为分气管，47为微压表。
图4是为高沸点毒物而设计的。当气流经稳压阀23稳压后进入分气管35，并通过针形阀27调节，产生一个微压(由47显示)，使贮槽29中的毒液压过毛细管30，滴入气化器31中的电热板32上。液滴在电热板32上发生完全气化，再由载气载入染毒柜内。电热板的温度由变压器控制，由水银温度计33显示。为了观察气化情况，气化器31的外壁用玻璃制成。毒液气化量(即毒气浓度)可由针形阀27调节微压表压力以及变换毛细管30的孔径和长度来控制。
由于是高沸点毒物，为了防止其蒸气在输出管道4中发生冷凝，在管道4外壁绕上电热导线来加温，同时让气化器31尽可能靠近染毒柜，以缩短管道4长度。
经管道4输出的毒气与从管道2来的大流量空气在混合器5中充分混合后，高沸点毒气发生冷凝，形成气溶胶，经管道46进入染毒柜。
图5为气态毒物的配气系统，图中除上述相同部分外，48为毒气压力贮瓶。毒气由压力贮瓶48出来后，经干燥过滤管21，开关阀22经稳压阀23稳压，由针形阀27控制流量，转子流量计28计量后，进入混分管26，与从氮气瓶20中来的经流量控制器24稳流的稀释氮气混合后，分成三路，经针形阀27控制流量，流量计28计量后，进入管道4，再送入染毒柜。
图6为染毒柜结构示意图。其整体由透明有机玻璃制成。图中5为气体混合器，它是按气体分子运动原理设计的，结构简单。管道2与管道46的直径一致。管道4的直径要小得多。36为轴流风扇，其作用是使进入柜内的气体浓度均匀分布。37为手孔，供实验用的生物进出口;38为多孔搁板，供放置试验生物;39为U形微压计，40为分析取样管。
由管道2输送的空气流与从管道4来的毒气在气体混合器5中充分混合，然后经管道46进入染毒柜，经轴流风扇36，获得动力的毒气分子，均匀地分布在柜内，并不断流过多孔搁板38，放置在搁板上的试验生物充分暴露在自上而下运动的毒气流中。生物呼吸的代谢产物也随此气流带走，最后经管道7进入尾气处理罐8。在整个染毒过程中，柜内气压略小于外界气压(微负压)，这就防止了柜内毒气外洩，保证了工作人员安全。
图7为尾气处理罐示意图。图中除前述相同部分外，41为负压控制阀;42为离心风机;50为多孔搁板;44为手孔，放置在多孔搁板上的吸收剂43(活性碳或分子筛)从手孔44进出;45为纤维过滤层。
由四个染毒柜来的尾气经管道7进入尾气罐。在处理罐内，由于离心风机42产生的动力，使尾气自下而上地通过吸收剂43，绝大部分毒气被吸收。在处理过程中，由于离心风机42的排气量大于四个染毒柜尾气的总流量，过量抽力使染毒柜和管道7内产生微负压。如果负压太大，可通过打开阀41，放进一部分外界空气来调节，这种调节方法还可稀释经管道9排入大气的总尾气中残存毒气的浓度，使之更加低于安全排放的卫生标准。在尾气处理罐内，纤维过滤层45的作用是阻止气流中带出的吸收剂固体颗粒。
本发明具有如下优点1.不论毒物是气体或液体(包括高沸点或低沸点)，不论是纯物或混合物，均能对实验生物提供均匀、稳定和定量的染毒环境。
2.采用了符合国际标准的四个毒染柜系统，每个染毒柜容积达1米3通过每个柜内的空气、流量及毒物浓度均连续可调，基本实现了自动控制，可以满足不同条件下毒理研究的要求。
3.能实现安全运行。由于染毒柜及含毒管道等工作时呈微负压状态，故能有效地防止毒气外洩。尾气经净化处理后向大气排放能达到国家卫生标准，不污染环境。
4.结构简单，操作方便，运行可靠稳定、能耗低，投资小，便于推广。
权利要求
1.一种包含有四个染毒柜的吸入式染毒系统，其特征在于这个系统采用了适用于毒物无论为气态、液态、纯物或混合物，包括高沸点溶体的动态配气仪及送风系统，以及对染毒柜所排出的气体进行处理的尾气处理罐。
2.根据权利要求1所述的染毒系统，其特征在于动态配气仪主要由氮气瓶20、干燥过滤管21、稳压阀23、流量控制器24、混分管26、针形阀27、转子流量计28和毒气发生器组成。
3.根据权利要求1和2所述的染毒系统，其特征在于当毒物为低沸点纯物或混合物时，毒气发生器由毒液蒸发池25、两只输液泵34和温度计33组成。
4.根据权利要求3所述的染毒系统，其特征在于通过两只输液泵来更换毒液，并通过调节载气大小、毒液蒸发池25的温度和混分管26上的放空阀49来控制发生毒气浓度。
5.根据权利要求1和2所述的染毒系统，其特征在于当毒物为高沸点液态纯物或混合物时，毒气发生器由毒液压力贮槽29、不锈钢毛细管30、气化器31、电热板32、分气管35和微压表47组成。
6.根据权利要求5所述的染毒系统，其特征在于毒液气化量由针形阀27调节微压表压力以及变换毛细管30的孔径和长度来控制。
7.根据权利要求1和2所述的染毒系统，其特征在于当毒物为气态时，气态毒气经稳压阀23稳压和稀释气(氮气)经流量控制器24稳流后，两者在混分管混合。
8.根据权利要求1所述的染毒系统，其特征在于送风系统中装配了能自动调节气压的高精度压力控制器13。
9.根据权利要求1所述的染毒系统，其特征在于尾气处理罐主要由进气管道7、多孔搁板38、吸收剂43、纤维过滤层45、离心风机42、排气管9和负压控制阀41组成。
10.根据权利要求9所过的染毒系统，其特征在于吸收剂为活性碳或分子筛。
全文摘要
本发明属于动植物毒理试验装置。主要适用于测试动植物在不同毒物种类、不同毒物浓度下的生理、病理和生物变化。其主要特征是在原理上采用了吸入式加送风系统，在装置上除采用了符合国际标准的四个染毒柜外，还采用了先进的动态配气系统和尾气处理罐。不论毒物是气态或液态(包括高沸点或低沸点)，还是纯物或混合物，均能对实验生物提供均匀、稳定和定量的染毒环境。
文档编号G01N33/50GK1036267SQ8810151
公开日1989年10月11日 申请日期1988年3月29日 优先权日1988年3月29日
发明者徐教仁, 崔亚利, 陈趣山, 高星, 滕荣厚, 辛勇, 刘思林, 裴淑, 邓开见, 雍爱伦 申请人:冶金工业部钢铁研究总院, 北京市劳动卫生职业病防治研究所