CN105853020A - 一种用于构建动物损伤模型的细颗粒物吸入装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于动物模型构建技术领域，具体涉及一种用于构建动物损伤模型的细颗粒物吸入装置。本发明所述用于构建动物损伤模型的细颗粒物吸入装置，包括尘烟发生器、尘烟吸入器以及尘烟回收器，所述吸入装置不仅可以形成稳定的、浓度可控的细颗粒物吸入环境，以构建模拟灰霾环境下的动物损伤模型；同时，所述吸入装置可以实现一次性同时对多种动物进行稳定的细颗粒物吸入，甚至可以使用多种颗粒物实现吸收染毒。本发明所述吸入装置结构简单、易于操作，动物吸收染毒效果更为稳定、均匀，且设置有回收装置，可实现颗粒物的回收，避免了对环境的二次污染，以及对实验人员的伤害。
Description
技术领域
本发明属于动物模型构建技术领域，具体涉及一种用于构建动物损伤模型的细颗粒物吸入装置。
背景技术
PM2.5也称为可吸入肺颗粒物，是指大气总悬浮颗粒物中空气动力学直径小于或等于2.5μm的颗粒物。虽然PM2.5只是地球大气成分中含量很少的组分，但它对环境质量、空气能见度以及人体健康等都有重要的影响。已有研究表明，颗粒物在大气中的停留时间长，可输送距离远，影响范围大，颗粒物粒径越小对人体健康的危害越大，这是因为直径越小，颗粒物进入呼吸道的部位和深度与直径呈现负相关：通常10μm直径的颗粒物通常沉积在上呼吸道，而2μm以下的可深入到细支气管和肺泡。与较粗的大气颗粒物相比，PM2.5粒径更小，细颗粒物进入人体到肺泡后，会直接影响肺的通气功能，使机体容易处在缺氧状态，长期暴露可引发心血管病和呼吸道疾病，此外，PM2.5极易吸附多环芳烃等有机污染物和重金属，使致癌、致畸、致突变的机率明显升高，因而对人体健康和大气环境质量的影响更大。
据悉，当空气中PM2.5的浓度长期高于10，就会带来死亡风险的上升；浓度每增加10，总死亡风险上升4％，心肺疾病带来的死亡风险上升6％，肺癌带来的死亡风险上升8％。2012年***环境规划署公布的《全球环境展望5》指出，每年有70万人死于因臭氧导致的呼吸***疾病，有近200万的过早死亡病例与颗粒物污染有关。《美国国家科学院院刊》(PNAS)也发表了研究报告，报告中称，人类的平均寿命因为空气污染很可能已经缩短了5年半。
世界银行发布的报告表明，由室外空气污染导致的过早死亡人数，平均为每天1000人，每年有35至40万的人面临着死亡。具体来讲，早在1997年，世界银行就预计有5万中国人因为空气污染而过早死亡。总体来说，这份报告发现，中国的空气污染使得城市居民的寿命减少了18年。
2013年10月17日，世界卫生组织下属国际癌症研究机构发布报告，首次指认大气污染对人类致癌，并视其为普遍和主要的环境致癌物。空气污染作为一个整体致癌因素被提出，它对人体的伤害可能是由其所含的几大污染物同时作用的结果。
PM2.5可对机体产生多器官、多靶点的损伤，是一个慢性、长期的病理变化过程，因此在研究PM2.5机理及其应对策略方面，建立在模拟PM2.5发病环境下给予慢性PM2.5气溶胶暴露形成动物损伤模型，可更真实的反映病理过程，这也成为PM2.5研究的一个重要方向。但是现有构建动物损伤模型的细颗粒物吸入装置均不适用于模拟PM2.5灰霾损伤模型的构建，这主要有如下原因：1、现有的专用动物颗粒吸入设备一般需要在负压环境下进行处理，通常导致其结构较为复杂、成本高；2、而已研发的自制颗粒吸入装置多采用雾化吸入的方式，会导致构建的模型湿度过高，不能模拟正常的PM2.5灰霾环境，并不适用于PM2.5模型的研究；而且现有自制颗粒吸入装置多无法形成持续、稳定的、浓度可控的吸入源，导致动物吸入的细颗粒物浓度不稳定；且一般自制装置多只进行一只动物操作或多只动物容易挤成一团，严重影响动物的吸入效果；而且废弃的细颗粒物没有进行回收，容易二次环境污染，也对实验人员造成伤害。可见，无论是现有成型的颗粒吸入装置还是已知的根据需要自行研发的吸入装置，对于研究PM2.5的影响所需的动物损伤模型的构建并不适用，也严重影响了PM2.5的深入研究。
发明内容
为此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种用于构建动物损伤模型的细颗粒物吸入装置，以解决现有技术中吸入装置不适用于构建PM2.5环境下动物损伤模型的问题。
为解决上述技术问题，本发明所述的用于构建动物损伤模型的细颗粒物吸入装置，包括顺次连接的尘烟发生器和尘烟吸入器；
所述尘烟发生器包括用于储存烟尘的粉尘储存仓、可调节烟尘出尘量的定速调节器件，以及与所述尘烟吸入器相连通将尘烟输送至所述尘烟吸入器的尘烟发生管道。
所述尘烟吸入器包括与所述尘烟发生管道相连通的密闭容器，所述容器内靠底部位置处设置有容置动物的底板，以及供未吸入的尘烟流出回收的尘烟流出管。
所述定速调节器件包括相连接的变频定速调节器以及螺杆定量器，所述螺杆定量器穿过所述粉尘储存仓并伸入所述尘烟发生管道，并通过所述变频定速调节器的调节实现烟尘匀速流入所述尘烟发生管道。
所述粉尘储存仓为Y型漏斗状结构，所述螺杆定量器穿过漏斗口并穿过所述粉尘储存仓伸入所述尘烟发生管道，当所述螺杆定量器转动时，可带动烟尘匀速从粉尘储存仓进入所述尘烟发生管道。
所述尘烟发生管道为水平设置的L型管道结构，所述粉尘储存仓设置于所述尘烟发生管道两臂连接处的上方，所述尘烟发生管道的一力臂管道伸入所述烟尘吸入器实现尘烟输送，另一力臂管道远离所述粉尘储存仓的一侧安装第一风扇。
所述尘烟吸入器中，所述尘烟流出管穿过所述底板并与所述底板相垂直设置，所述尘烟流出管的顶端及侧壁均设置有细孔以供尘烟流出回收。
所述尘烟流出管的侧壁处设有若干纵向凹槽可***挡板，所述挡板与所述底板之间形成容置待染毒动物的空间。
所述密闭容器为圆柱体结构容器，所述尘烟发生管道伸入至所述密闭容器的靠顶端部分，所述密闭容器的顶面与柱体侧壁用搭扣锁连接，实现可活动的密闭连接。
所述密闭容器的顶端安装有第二风扇，以充分将尘烟混合均匀。
所述吸入装置还包括与所述尘烟回收器相连通的尘烟回收器，实现未吸入尘烟的回收。
所述尘烟回收器包括与所述尘烟吸入器相连通的连接管，所述连接管位于所述底板下方并与所述尘烟流出管相连通，所述连接管伸入回收容器，将未被动物吸入的尘烟回收至所述回收容器内。
所述回收容器内设置有安装于所述连接管末端的袋状滤过器。
本发明所述用于构建动物损伤模型的细颗粒物吸入装置，包括尘烟发生器、尘烟吸入器以及尘烟回收器，所述吸入装置不仅可以形成稳定的、浓度可控的细颗粒物吸入环境，以构建模拟灰霾环境下的动物损伤模型；同时，所述吸入装置可以实现一次性同时对多种动物进行稳定的细颗粒物吸入，甚至可以使用多种颗粒物实现吸收染毒。本发明所述吸入装置结构简单、易于操作，动物吸收染毒效果更为稳定、均匀，且设置有回收装置，可实现颗粒物的回收，避免了对环境的二次污染，以及对实验人员的伤害。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中，
图1为本发明所述吸入装置的结构示意图；
图中附图标记表示为：1-变频定速调节器，2-螺杆定量器，3-粉尘储存仓，4-单向阀门，5-尘烟发生管道，6-第一风扇，7-第二风扇，8-密闭容器，9-尘烟流出管，10-挡板，11-连接管，12-回收容器，13-底板，14-细孔，15-支架。
具体实施方式
如图1所示，本发明所述的用于构建动物损伤模型的细颗粒物吸入装置，包括顺次连接的尘烟发生器和尘烟吸入器，其中，所述尘烟发生器用于形成均匀的烟尘，所述尘烟吸入器用于染毒动物吸入尘烟以构建所述损伤模型。
所述尘烟发生器包括支架15，以及设置于所述支架15上用于储存烟尘的粉尘储存仓3、可调节烟尘出尘量的定速调节器件，以及与所述尘烟吸入器相连通将尘烟输送至所述尘烟吸入器的尘烟发生管道5。所述定速调节器件调节烟尘的出尘量确保其均匀，再通过所述尘烟发生管道5将尘烟输送至所述尘烟吸入器中进行动物染毒。
所述定速调节器件包括相连接的变频定速调节器1以及螺杆定量器2，可调节变频定速调节器1可调转速0-60转/分并连接螺杆定量器2，螺杆定量器2有精细螺纹，能够穿过所述粉尘储存仓并伸入所述尘烟发生管道，并通过所述变频定速调节器1的调节实现烟尘匀速流入所述尘烟发生管道5。如图1所示的吸入装置给出了一种粉尘储存仓的结构，所述粉尘储存仓3为Y型漏斗状结构，粉尘储存仓3固定在支架15上的所述尘烟发生管道5上方，是一根长约10cm的圆柱形结构，其上方约3cm被挖空呈现出漏斗状结构，下方的约7cm的部分中间为漏斗口的通道结构，所述螺杆定量器2从所述粉尘储存仓3的喇叭状漏斗口穿入并由其底部漏斗通道穿出，当螺杆定量器2匀速转动时，可带动烟尘匀速从粉尘储存仓3进入所述尘烟发生管道5。
所述尘烟发生管道5水平设置于所述支架15上，位于所述粉尘储存仓3的下方，主要用于经制得的尘烟输送至所述尘烟吸入器中进行动物损伤染毒。所述尘烟发生管道5为水平设置的L型管道结构，所述粉尘储存仓3设置于所述尘烟发生管道5两臂连接处的上方位置，并且所述螺杆定量器2伸入至所述尘烟发生管道5内。所述尘烟发生管道5的一力臂管道伸入所述烟尘吸入器上端，作为出气孔实现尘烟输送，出气口处装有单向阀门4以防气流逆流；另一力臂则为进气管道，并且在所述管道远离所述粉尘储存仓3的一侧安装第一风扇6，促进空气进入所述尘烟发生管道5内。当所述第一风扇6打开产生气流从而将通过螺杆定量器2送下来的烟尘冲散形成粉烟，并从另一端出气孔进入尘烟吸入器。所述尘烟吸入器包括与所述尘烟发生管道5相连通的密闭容器8，所述密闭容器8采用有机玻璃材料制成，所述容器制成直径约为50cm，高60cm的圆柱体结构，这是因为圆柱体结构较方形结构更容易使尘烟分布均匀。所述密闭容器8的圆柱体顶面可以打开，与柱体用搭扣锁连接，连接固定时可密闭，并在所述密闭容器8的顶侧安装第二风扇7以充分将粉烟混合均匀。
所述尘烟发生管道5伸入至所述密闭容器8的上方位置处，所述容器内靠底部位置处设置有用于容置动物的底板13，所述尘烟流出管9的侧壁处还设置有若干个纵向凹槽，可用挡板10***固定，从而将尘烟流出管与所述密闭容器8柱体间的空间分割为若干个扇形动物固定位以放置不同的动物。圆柱体底面有一个连接孔，连接孔上端安装有与所述底板相垂直设置的尘烟流出管9，所述尘烟流出管9的直径约为10cm，高约为30cm，所述尘烟流出管9的顶面和侧面均有若干个细孔14，由所述尘烟发生管道5输送至所述密闭容器8内而未被动物吸入染毒的尘烟会通过所述细孔14进入所述尘烟流出管9，并通过所述尘烟流出管9流出并被回收。
如图1所示，作为可改进的结构，本发明所述细颗粒物吸收装置还包括有与所述尘烟回收器相连通的尘烟回收器，实现未吸入尘烟的回收。所述尘烟回收器包括与所述尘烟吸入器相连通的连接管11，所述连接管直径为10cm并位于所述底板13下方并与所述尘烟流出管9相连通，所述连接管11伸入回收容器12，将未被动物吸入的尘烟回收至所述回收容器12内，所述回收容器12内装有水做吸收之用，同时还设置有安装于所述连接管末端的袋状滤过器，进一步加强吸收效果。
本发明如图1所示的细颗粒物吸入装置进行小动物细颗粒物吸入染毒的过程如下：
首先，打开所述尘烟吸入器的密闭容器8的顶侧搭扣，将待染毒小动物放置于由底板13和挡板10构成的扇形区域固定，同时密闭顶侧搭扣锁，形成一个密封的吸入环境；
将尘烟放入粉尘储存仓3，同时启动变频定速调节器1，螺杆定量器2随之开始转动，并带动尘烟从粉尘储存仓3进入L型尘烟发生管道5，打开L型尘烟发生管道5进气口处的第一风扇6，产生一定的气流将尘烟冲散形成粉烟并从另一端出气孔进入尘烟吸入器，通过测定尘烟吸入器内尘烟浓度来调节变频定速调节器1的转速，直至达到要求浓度；
启动所述密闭容器8顶侧的第二风扇7充分将进入所述尘烟吸入器的烟雾混合均匀，尘烟气流由压力从尘烟吸入器中尘烟流出管9的细孔流出，染毒动物开始接受尘烟吸入，直至达到要求时间；而未被染毒吸入的尘烟颗粒则顺连接管11进入回收容器12中，部分废弃的尘烟一部分袋状过滤网过滤，另一部分由水进行吸附，从而减小进入环境的量，将水中颗粒物进行回收，灭菌后重复使用。
本发明所述细颗粒物吸入装置，可完全模拟尘烟吸入环境，构建的动物损伤模型适合于进行PM2.5环境影响的研究。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种用于构建动物损伤模型的细颗粒物吸入装置，其特征在于，包括顺次连接的尘烟发生器和尘烟吸入器；
所述尘烟发生器包括用于储存烟尘的粉尘储存仓(3)、可调节烟尘出尘量的定速调节器件，以及与所述尘烟吸入器相连通将尘烟输送至所述尘烟吸入器的尘烟发生管道(5)；
所述尘烟吸入器包括与所述尘烟发生管道(5)相连通的密闭容器(8)，所述容器内靠底部位置处设置有容置动物的底板(13)，以及供未吸入的尘烟流出回收的尘烟流出管(9)。
2.根据权利要求1所述的用于构建动物损伤模型的细颗粒物吸入装置，其特征在于，所述定速调节器件包括相连接的变频定速调节器(1)以及螺杆定量器(2)，所述螺杆定量器(2)穿过所述粉尘储存仓(3)并伸入所述尘烟发生管道(5)，并通过所述变频定速调节器(1)的调节实现烟尘匀速流入所述尘烟发生管道(5)。
3.根据权利要求1或2所述的用于构建动物损伤模型的细颗粒物吸入装置，其特征在于，所述粉尘储存仓(3)为Y型漏斗状结构，所述螺杆定量器(2)穿过漏斗口并穿过所述粉尘储存仓(3)伸入所述尘烟发生管道(5)，当所述螺杆定量器(2)转动时，可带动烟尘匀速从粉尘储存仓(3)进入所述尘烟发生管道(5)。
4.根据权利要求1-3任一所述的用于构建动物损伤模型的细颗粒物吸入装置，其特征在于，所述尘烟发生管道(5)为水平设置的L型管道结构，所述粉尘储存仓(3)设置于所述尘烟发生管道(5)两臂连接处的上方，所述尘烟发生管道(5)的一力臂管道伸入所述烟尘吸入器实现尘烟输送，另一力臂管道远离所述粉尘储存仓(3)的一侧安装第一风扇(6)。
5.根据权利要求1-4任一所述的用于构建动物损伤模型的细颗粒物吸入装置，其特征在于，所述尘烟吸入器中，所述尘烟流出管(9)穿过所述底板(13)并与所述底板(13)相垂直设置，所述尘烟流出管(9)的顶端及侧壁均设置有细孔(14)以供尘烟流出回收。
6.根据权利要求1-5任一所述的用于构建动物损伤模型的细颗粒物吸入装置，其特征在于，所述尘烟流出管(9)的侧壁处设有若干纵向凹槽可***挡板(10)，所述挡板(10)与所述底板(13)之间形成容置待染毒动物的空间。
7.根据权利要求1-6任一所述的用于构建动物损伤模型的细颗粒物吸入装置，其特征在于，所述密闭容器(8)为圆柱体结构容器，所述尘烟发生管道(5)伸入至所述密闭容器的靠顶端部分，所述密闭容器(8)的顶面与柱体侧壁用搭扣锁连接，实现可活动的密闭连接。
8.根据权利要求1-7任一所述的用于构建动物损伤模型的细颗粒物吸入装置，其特征在于，所述密闭容器(8)的顶端安装有第二风扇(7)，以充分将尘烟混合均匀。
9.根据权利要求1-8任一所述的用于构建动物损伤模型的细颗粒物吸入装置，其特征在于，所述吸入装置还包括与所述尘烟回收器相连通的尘烟回收器，实现未吸入尘烟的回收。
10.根据权利要求9所述的用于构建动物损伤模型的细颗粒物吸入装置，其特征在于，所述尘烟回收器包括与所述尘烟吸入器相连通的连接管(11)，所述连接管(11)位于所述底板(13)下方并与所述尘烟流出管(9)相连通，所述连接管(11)伸入回收容器(12)，将未被动物吸入的尘烟回收至所述回收容器(12)内。
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