CN111758585A - 煤工尘肺动物模型粉尘吸入实验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种煤工尘肺动物模型粉尘吸入实验装置，包括饲养笼，在饲养笼内设置有吊链、粉尘仓、锥形喷头、锥形滑块、连杆组件、连杆转轴、活动台、磨牙及饮水进食装置，锥形喷头的外壳由锥形喷尘罩和底板围成，在外壳内还安装有回位弹簧和落尘凸锥；当踩压连杆组件靠近活动台的一端时，连杆组件绕连杆转轴转动，从而带动锥形滑块下移使粉尘仓内的粉尘沿锥形滑块外壁落下，通过落尘凸锥分散后再经落尘孔释放；松开连杆组件后，回位弹簧推动锥形滑块上移与锥形喷尘罩紧密贴合防止粉尘下落。能够模拟煤矿井下工人阶段性接触并主动吸入粉尘的过程，更好地模拟了井下工人的作业环境，为探究煤矿开采环境粉尘致病机理提供数据支撑。
Description
技术领域
本发明属于煤工尘肺动物模拟实验技术领域，主要涉及一种粉尘主动吸入模拟实验装置。
背景技术
煤矿开采过程中，有大量的粉尘产生，污染巷道环境，工人长期吸入粉尘引发尘肺病，严重威胁工人的职业安全健康。煤矿井下工人由于长期接触粉尘进而患尘肺病是国内外普遍关系的一个问题。并且，对于工人接触粉尘的相关实验又较少，而粉尘对工人的身体又会产生极大的危害，不仅严重影响了工人的身心健康，也制约着井下采煤工作的发展。
我国煤矿职业病防治现状调查显示，尘肺病危害较为严重。但是由于实验的局限性，很难对煤矿工人进行吸入粉尘实验，进而不能继续开展后续的病理研究。目前，已有部分研究人员开始利用尘肺大鼠来模拟人吸入粉尘过程中粉尘对身体机能的影响，但是其方法大多是让尘肺大鼠被动接触粉尘，不能很好的模拟人体接触粉尘的过程，进而不能有效地进行后续的研究工作。
发明内容
针对上述问题，本发明旨在提供一种用于煤工尘肺动物主动吸入粉尘的实验装置，能够模拟煤矿井下工人阶段性接触并吸入粉尘的过程，进而可以研究粉尘在体内的变化，更加清晰地掌握其对身体的危害，更好地模拟了井下工人的作业环境，为探究煤矿开采环境粉尘致病机理提供数据支撑。
为此，本发明所采用的技术方案为：一种煤工尘肺动物模型粉尘吸入实验装置，包括饲养笼，在所述饲养笼内设置有吊链、粉尘仓、锥形喷头、锥形滑块、连杆组件、连杆转轴、活动台、磨牙及饮水进食装置，所述粉尘仓通过吊链吊挂在饲养笼的顶部，所述锥形喷头的外壳由锥形喷尘罩和底板围成，在外壳内还安装有回位弹簧和落尘凸锥，锥形滑块置于锥形喷头内，锥形滑块的上端与连杆组件铰接，锥形滑块的下端通过回位弹簧支撑，若干所述落尘凸锥设置在底板上并呈圆环均匀布置，所述底板上对应每个落尘凸锥配备有一圈落尘孔，连杆组件的另一端折弯至饲养笼底部靠近活动台位置处，并通过连杆转轴安装；所述磨牙及饮水进食装置设置在锥形喷头的正下方，活动台固设在饲养笼底部并错开锥形喷头，煤工尘肺动物能通过活动台跳上连杆组件进行磨牙、饮水或进食；
当踩压连杆组件靠近活动台的一端时，连杆组件绕连杆转轴转动，从而带动锥形滑块下移使粉尘仓内的粉尘沿锥形滑块外壁落下，通过落尘凸锥分散后再经落尘孔释放；松开连杆组件后，回位弹簧推动锥形滑块上移与锥形喷尘罩紧密贴合防止粉尘下落。
作为上述方案的优选，所述连杆组件采用多节折弯而成，包括竖直段、向下倾斜折弯段和横向折弯，竖直段与锥形滑块铰接并向上延伸到粉尘仓外，所述连杆转轴设置在向下倾斜折弯段与横向折弯段的过渡位置处。采用专用的连杆组件，并巧妙布置连杆转轴的位置，简化空间，方便布置。
进一步优选为，所述横向折弯段高于活动台，在横向折弯段的下方还设置有W型折弯的玻璃纤维布，W型折弯的玻璃纤维布上端固定在横向折弯段上，下端固定在饲养笼底部，用于防止煤工尘肺动物进入。增设W型折弯的玻璃纤维布防止动物误入，确保动物安全。同时，由于连杆组件为转动件，玻璃纤维布W型折弯，能伸长缩短。
进一步优选为，所述粉尘仓呈上大下小的倒锥形。
进一步优选为，所述落尘凸锥采用多棱凸锥，每相邻两个棱边为一组并在两个棱边之间设置有弧形内凹槽，每组棱边之间对应设置有一个落尘孔，粉尘恰好通过弧形内凹槽落入落尘孔中。
进一步优选为，所述回位弹簧采用圆柱螺旋弹簧，所述落尘凸锥共6—10个，均匀环绕在回位弹簧外。
进一步优选为，所述活动台上配备有接触开关和计时器，当煤工尘肺动物踩压连杆组件时，触发接触开关，并同时开始计时，所述计时器采用累计计时，当累计时间达到设定时间时，计时器联动蜂鸣器进行提示。能更加科学合理的进行不同时间长短的粉尘吸入区别性实验，对于分析不同粉尘吸入时间的致病研究提供了更加科学的数据。
本发明的有益效果：动物在磨牙及饮水进食中，呼吸量增加，类似于人劳动时的情况，逼真还原模拟了粉尘主动吸入体内的过程；相反，动物离开，在回位弹簧的复位作用下，锥形滑块上移，堵住粉尘下落的通道，停止吸尘；并结合连杆组件、连杆转轴、锥形滑块、吊链、专用锥形喷头，共同实现自动、均匀喷粉。该实验装置能使尘肺动物在磨牙及饮水进食的过程中不得不接触并吸入粉尘，由传统的长时间连续被动吸入变为间断性的主动吸入，并且吸入过程利用动物磨牙及饮水进食来增加呼吸量，真实再现还原了煤矿开采过程中工人吸入粉尘的状态，科学合理，为探究煤矿开采环境粉尘致病机理提供数据支撑。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为粉尘仓打开的状态。
图3为锥形喷头底板的俯视图。
具体实施方式
下面通过实施例并结合附图，对本发明作进一步说明：
结合图1—图3所示，一种煤工尘肺动物模型粉尘吸入实验装置，主要由饲养笼1，以及设置在饲养笼1内的吊链2、粉尘仓3、锥形喷头4、锥形滑块5、连杆组件6、连杆转轴7、活动台8、磨牙及饮水进食装置9组成。
饲养笼1用于饲养大鼠、小鼠、兔子等用于尘肺模型的动物，以便后期进行尘肺检验。最好是，饲养笼1采用透明玻璃笼或配备有玻璃观察窗，便于实时观察动物状态。粉尘仓3通过吊链2吊挂在饲养笼1的顶部，粉尘仓3悬吊安装，吊链2的数量至少为两根，以3—4根为宜，吊链2与粉尘仓3可焊接或铰接。粉尘仓3用于储存和释放粉尘，最好呈上大下小的倒锥形。
吊链2、粉尘仓3、锥形喷头4由上到下依次固连在一起。锥形喷头4的外壳由锥形喷尘罩4a和底板4b围成。在外壳内还安装有回位弹簧4c和落尘凸锥4d。
锥形滑块5置于锥形喷头4内，锥形滑块5的外轮廓与锥形喷尘罩4a的内腔上部大小匹配。锥形滑块5的上端与连杆组件6铰接，铰接点位于锥形滑块5顶部居中位置处。锥形滑块5的下端通过回位弹簧4c支撑，回位弹簧4c上端固定在锥形滑块5底部居中位置处，回位弹簧4c下端固定在底板4b居中位置处。回位弹簧4c用于复位锥形滑块5，锥形滑块5在回位弹簧4c的上推力作用下，与锥形喷尘罩4a紧密贴合，防止粉尘下落。
若干落尘凸锥4d设置在底板4b上并呈圆环均匀布置，落尘凸锥4d均匀分布在底板4b上，用于分散粉尘。底板4b上对应每个落尘凸锥4d配备有一圈落尘孔4e，最好是，落尘孔4e均匀分布在落尘凸锥4d周围，用于落尘。粉尘经过落尘孔4e释放，此结构设计易于分散粉尘，防治堆积堵塞落尘孔，而且释放粉尘迅速，流量稳定。最好是，落尘凸锥4d采用多棱凸锥，每相邻两个棱边为一组并在两个棱边之间设置有弧形内凹槽，每组棱边之间对应设置有一个落尘孔4e。另外，回位弹簧4c最好采用圆柱螺旋弹簧，落尘凸锥4d共6—10个，均匀环绕在回位弹簧4c外。
连杆组件6的另一端折弯至饲养笼1底部靠近活动台8位置处，并通过连杆转轴7安装。连杆转轴7水平横向焊接或其它方式固定在饲养笼内。活动台8作为动物的活动区域。磨牙及饮水进食装置9设置在锥形喷头4的正下方，用于诱导动物踩在连杆组件6的端头进入。活动台8固设在饲养笼1底部并错开锥形喷头4，煤工尘肺动物能通过活动台8跳上连杆组件6进行磨牙、饮水或进食。
当踩压连杆组件6靠近活动台8的一端时，连杆组件6绕连杆转轴7转动(如图2中箭头所示，连杆组件6顺时针转动)，从而带动锥形滑块5下移使粉尘仓3内的粉尘沿锥形滑块5外壁落下，通过落尘凸锥4d分散后再经落尘孔4e释放；松开连杆组件6后，回位弹簧4c推动锥形滑块5上移与锥形喷尘罩4a紧密贴合防止粉尘下落。连杆组件6，通过连杆转轴7，起到杠杆的作用，推动锥形滑块5上下移动。
连杆组件6最好采用多节折弯而成，包括竖直段6a、向下倾斜折弯段6b和横向折弯6c。竖直段6a与锥形滑块5铰接并向上延伸到粉尘仓3外，连杆转轴7设置在向下倾斜折弯段6b与横向折弯段6c的过渡位置处。
最好是，横向折弯段6c高于活动台8，在横向折弯段6c的下方还设置有W型折弯的玻璃纤维布10，W型折弯的玻璃纤维布10上端固定在横向折弯段6c上，下端固定在饲养笼1底部，用于防止煤工尘肺动物进入。W型折弯的玻璃纤维布10不具备力的作用，仅仅用于防止动物进入活动机构内。
最好是，活动台8上配备有接触开关和计时器，当煤工尘肺动物踩压连杆组件6时，触发接触开关，并同时开始计时.计时器采用累计计时，当累计时间达到设定时间时，计时器联动蜂鸣器进行提示，提示实验结束。
当动物进食(或饮水、或磨牙或遛弯的时候)，踩在连杆组件6靠近活动台8的一端，连杆组件6围绕连杆转轴7顺时针旋转，连杆组件6的竖直段6a顶着锥形滑块5下移，锥形滑块5与锥形喷尘罩4a之间的距离增加，粉尘沿着锥形滑块5两侧落下，通过落尘凸锥4d分散，经过落尘孔4e释放粉尘，动物进食或者磨牙或者饮水时吸入粉尘，用于后期尘肺的医学检测。
Claims (8)
1.一种煤工尘肺动物模型粉尘吸入实验装置，包括饲养笼(1)，其特征在于：在所述饲养笼(1)内设置有吊链(2)、粉尘仓(3)、锥形喷头(4)、锥形滑块(5)、连杆组件(6)、连杆转轴(7)、活动台(8)、磨牙及饮水进食装置(9)，所述粉尘仓(3)通过吊链(2)吊挂在饲养笼(1)的顶部，所述锥形喷头(4)的外壳由锥形喷尘罩(4a)和底板(4b)围成，在外壳内还安装有回位弹簧(4c)和落尘凸锥(4d)，锥形滑块(5)置于锥形喷头(4)内，锥形滑块(5)的上端与连杆组件(6)铰接，锥形滑块(5)的下端通过回位弹簧(4c)支撑，若干所述落尘凸锥(4d)设置在底板(4b)上并呈圆环均匀布置，所述底板(4b)上对应每个落尘凸锥(4d)配备有一圈落尘孔(4e)，连杆组件(6)的另一端折弯至饲养笼(1)底部靠近活动台(8)位置处，并通过连杆转轴(7)安装；所述磨牙及饮水进食装置(9)设置在锥形喷头(4)的正下方，活动台(8)固设在饲养笼(1)底部并错开锥形喷头(4)，煤工尘肺动物能通过活动台(8)跳上连杆组件(6)进行磨牙、饮水或进食；
当踩压连杆组件(6)靠近活动台(8)的一端时，连杆组件(6)绕连杆转轴(7)转动，从而带动锥形滑块(5)下移使粉尘仓(3)内的粉尘沿锥形滑块(5)外壁落下，通过落尘凸锥(4d)分散后再经落尘孔(4e)释放；松开连杆组件(6)后，回位弹簧(4c)推动锥形滑块(5)上移与锥形喷尘罩(4a)紧密贴合防止粉尘下落。
2.根据权利要求1所述的煤工尘肺动物模型粉尘吸入实验装置，其特征在于：所述连杆组件(6)采用多节折弯而成，包括竖直段(6a)、向下倾斜折弯段(6b)和横向折弯(6c)，竖直段(6a)与锥形滑块(5)铰接并向上延伸到粉尘仓(3)外，所述连杆转轴(7)设置在向下倾斜折弯段(6b)与横向折弯段(6c)的过渡位置处。
3.根据权利要求2所述的煤工尘肺动物模型粉尘吸入实验装置，其特征在于：所述横向折弯段(6c)高于活动台(8)，在横向折弯段(6c)的下方还设置有W型折弯的玻璃纤维布(10)，W型折弯的玻璃纤维布(10)上端固定在横向折弯段(6c)上，下端固定在饲养笼(1)底部，用于防止煤工尘肺动物进入。
4.根据权利要求1所述的煤工尘肺动物模型粉尘吸入实验装置，其特征在于：所述粉尘仓(3)呈上大下小的倒锥形。
5.根据权利要求1所述的煤工尘肺动物模型粉尘吸入实验装置，其特征在于：所述落尘凸锥(4d)采用多棱凸锥，每相邻两个棱边为一组并在两个棱边之间设置有弧形内凹槽，每组棱边之间对应设置有一个落尘孔(4e)。
6.根据权利要求1所述的煤工尘肺动物模型粉尘吸入实验装置，其特征在于：所述回位弹簧(4c)采用圆柱螺旋弹簧，所述落尘凸锥(4d)共6—10个，均匀环绕在回位弹簧(4c)外。
7.根据权利要求1所述的煤工尘肺动物模型粉尘吸入实验装置，其特征在于：所述饲养笼(1)采用透明玻璃笼或配备有玻璃观察窗。
8.根据权利要求1所述的煤工尘肺动物模型粉尘吸入实验装置，其特征在于：所述活动台(8)上配备有接触开关和计时器，当煤工尘肺动物踩压连杆组件(6)时，触发接触开关，并同时开始计时，所述计时器采用累计计时，当累计时间达到设定时间时，计时器联动蜂鸣器进行提示。
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