CN219842305U - 电子烟口鼻暴露时颗粒物浓度和粒径的监测及控制装置 - Google Patents
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Abstract
一种电子烟口鼻暴露时颗粒物浓度和粒径的监测及控制装置。电子烟口鼻暴露时颗粒物浓度和粒径的监测装置包括：口鼻暴露***，限定出内缸腔以及外缸腔；采样器，设置于所述内缸腔，用于对所述内缸腔内的烟气进行采样；粒径谱仪，与所述采样器连接，用于对所述采样器采集到的烟气的颗粒物的粒径进行检测；质量浓度仪，与所述采样器连接，用于对所述采样器采集到的烟气的颗粒物的质量浓度进行检测。这种电子烟口鼻暴露时颗粒物浓度和粒径的监测及控制装置可以通过粒径谱仪对颗粒物的粒径进行检测，并可以通过质量浓度仪对颗粒物的质量浓度进行检测。
Description
技术领域
本申请涉及生物技术应用领域，具体涉及一种电子烟口鼻暴露时颗粒物浓度和粒径的监测及控制装置。
背景技术
电子烟的烟气是一种含有颗粒物、挥发性有机物和气体的混合物。电子烟是将烟草制品加热到一定温度，以将挥发性化合物(包括烟碱)释放出来变成可吸入的气溶胶，而电子烟本身却不燃烧，与传统卷烟相比降低了燃烧产生有害物质的量。尽管如此目前的科学研究尚无确凿证据证明电子烟的危害小于传统卷烟，因此亟需利用动物模型实验对其减害作用进行鉴定。目前口鼻暴露***是电子烟生物学效应研究的主要方式，是其进行啮齿类动物急性、亚急性和亚慢性吸入暴露的主要方式。
目前电子烟啮齿类动物长期毒性研究大多数研究主要依据经合组织公布的化学品毒性测试导则(OECD 412和413等)，首选啮齿类动物(包括大鼠)对电子烟进行符合GLP(Good Laboratory Practice，药物非临床研究质量管理规范)的毒性研究，且规定颗粒物质量浓度在大鼠口鼻暴露过程中的正负偏差不大于均值20％，且空气动力学质量中值粒径(MMAD)要小于2μm，而要实现这一目标就需要对口鼻暴露***气溶胶质量浓度和MMAD进行监测，而相关技术中缺少可以监测该过程中烟气的质量浓度和MMAD的装置。并且该数据对于这种电子烟烟气的生物学效应研究来说至关重要，因为在动物暴露过程中电子烟的颗粒物的浓度及粒径分布特征直接决定着烟气在动物肺中的沉积剂量和部位，也决定着机体对电子烟中成份产生相关生物学效应和代谢途径。
实用新型内容
鉴于上述问题，提出了本实用新型以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的电子烟口鼻暴露时颗粒物浓度和粒径的监测及控制装置。
根据本实用新型的第一个方面，提供了一种电子烟口鼻暴露时颗粒物浓度和粒径的监测装置，包括：口鼻暴露***，限定出内缸腔以及外缸腔，所述内缸腔的进气口用于接收所述电子烟的烟气，所述内缸腔的出气口连通用于固定动物的动物固定筒，所述动物用于吸入所述内缸腔排出的烟气，所述动物固定筒连通所述外缸腔，所述外缸腔至少用于接收所述动物的呼出气体；采样器，设置于所述内缸腔，用于对所述内缸腔内的烟气进行采样；粒径谱仪，与所述采样器连接，用于对所述采样器采集到的烟气的颗粒物的粒径进行检测；质量浓度仪，与所述采样器连接，用于对所述采样器采集到的烟气的颗粒物的质量浓度进行检测。
可选地，所述的电子烟口鼻暴露时颗粒物浓度和粒径的监测装置，还包括：电子烟吸烟机，与所述口鼻暴露***连接，用于放置所述电子烟，并使所述电子烟产生烟气。
可选地，所述的电子烟口鼻暴露时颗粒物浓度和粒径的监测装置，还包括：空气压缩机，其出口与所述口鼻暴露***连接，所述空气压缩机用于将空气与所述烟气混合，以使所述烟气与空气混合后进入所述内缸腔。
可选地，所述的电子烟口鼻暴露时颗粒物浓度和粒径的监测装置，还包括：流量控制器，所述空气压缩机的出口通过所述流量控制器与所述口鼻暴露***连接，所述流量控制器用于对与所述烟气混合的空气的流量进行控制。
可选地，所述的电子烟口鼻暴露时颗粒物浓度和粒径的监测装置，还包括：第一过滤器，设置于所述空气压缩机以及所述流量控制器之间，用于对经过的空气进行过滤。
可选地，所述的电子烟口鼻暴露时颗粒物浓度和粒径的监测装置，还包括：气质联用仪，与所述采样器连接，用于对所述采样器采集到的烟气进行气相质谱分析。
可选地，所述的电子烟口鼻暴露时颗粒物浓度和粒径的监测装置，还包括：抽气泵，其进气口与所述外缸腔连接，用于将所述外缸腔内的气体排出。
可选地，所述的电子烟口鼻暴露时颗粒物浓度和粒径的监测装置，还包括：第二过滤器，设置于所述抽气泵的进气口与所述外缸腔之间，用于对经过的气体进行过滤。
可选地，所述的电子烟口鼻暴露时颗粒物浓度和粒径的监测装置，还包括：环境监测装置，用于对所述电子烟口鼻暴露时颗粒物浓度和粒径的监测装置对应的环境的空气质量进行监测。
根据本实用新型的第二个方面，提供了一种电子烟口鼻暴露时颗粒物浓度和粒径的控制装置，包括：上述任一所述的电子烟口鼻暴露时颗粒物浓度和粒径的监测装置；控制器，与所述电子烟口鼻暴露时颗粒物浓度和粒径的监测装置的粒径谱仪、质量浓度仪、电子烟吸烟机以及流量控制器连接，用于根据所述粒径谱仪以及所述质量浓度仪的检测结果实现对所述电子烟吸烟机以及所述流量控制器的控制。
与现有技术相比，本实用新型提供的电子烟口鼻暴露时颗粒物浓度和粒径的监测及控制装置可以通过粒径谱仪对颗粒物的粒径进行检测，并可以通过质量浓度仪对颗粒物的质量浓度进行检测，以便于实现口鼻暴露过程中颗粒物质量浓度的正负偏差不大于均值20％，且空气动力学质量中值粒径(MMAD)要小于2μm的目标，获得对于这种电子烟烟气的生物学效应研究来说至关重要的数据。
附图说明
通过下文中参照附图对本实用新型所作的描述，本实用新型的其它目的和优点将显而易见，并可帮助对本实用新型有全面的理解。
图1是根据本实用新型的一些实施例的电子烟口鼻暴露时颗粒物浓度和粒径的监测装置的结构框图；
图2是根据本实用新型的一些实施例的电子烟口鼻暴露时颗粒物浓度和粒径的控制装置的结构框图。
需要说明的是，附图并不一定按比例来绘制，而是仅以不影响读者理解的示意性方式示出
图中，10为电子烟口鼻暴露时颗粒物浓度和粒径的控制装置，100为电子烟口鼻暴露时颗粒物浓度和粒径的监测装置，110为口鼻暴露***、120为采样器、130为粒径谱仪、140为质量浓度仪、150为电子烟吸烟机、161为空气压缩机、162为流量控制器、163为第一过滤器、170为气质联用仪、181为抽气泵、182第二过滤器、183为环境监测装置、200为控制器。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例的附图，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型的一个实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
除非另外定义，本实用新型使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。
本实施例首先提供了一种电子烟口鼻暴露时颗粒物浓度和粒径的监测装置100，图1是根据本实用新型的一些实施例的电子烟口鼻暴露时颗粒物浓度和粒径的监测装置100的结构框图。
电子烟口鼻暴露时颗粒物浓度和粒径的监测装置100包括口鼻暴露***110、采样器120、粒径谱仪130以及质量浓度仪140。
口鼻暴露***110限定出内缸腔以及外缸腔，所述内缸腔的进气口用于接收所述电子烟的烟气，所述内缸腔的出气口连通用于固定动物的动物固定筒，所述动物用于吸入所述内缸腔排出的烟气，所述动物固定筒连通所述外缸腔，所述外缸腔至少用于接收所述动物的呼出气体。采样器120(可以为剑桥滤片采样器120)设置于所述内缸腔，用于对所述内缸腔内的烟气进行采样。粒径谱仪130与所述采样器120连接，用于对所述采样器120采集到的烟气的颗粒物的粒径进行检测。质量浓度仪140与所述采样器120连接，用于对所述采样器120采集到的烟气的颗粒物的质量浓度进行检测。
这种电子烟口鼻暴露时颗粒物浓度和粒径的控制装置10可以通过粒径谱仪130对颗粒物的粒径进行检测，并可以通过质量浓度仪140对颗粒物的质量浓度进行检测，以便于实现口鼻暴露过程中颗粒物质量浓度的正负偏差不大于均值20％，且空气动力学质量中值粒径(MMAD)要小于2μm的目标，获得对于这种电子烟烟气的生物学效应研究来说至关重要的数据。
具体地，质量浓度仪140可以为英国CASELLA公司，型号为CEL-712Microdust Pro的实时粉尘监测仪。粒径谱仪130可以采用美国TSI的3321型号或TSI的3839型号的仪器。
电子烟烟气进入口鼻暴露***110的内缸腔后，可以待电子烟的烟碱浓度和颗粒物浓度以及MMAD达到设定目标且稳定后，将啮齿类动物固定在动物固定筒以吸入烟气，剩余尾气(动物呼出气和残留电子烟气)进入外缸腔。其中氧浓度、二氧化碳、温度和湿度也可以进行实时监测。
在一些实施例中，所述电子烟口鼻暴露时颗粒物浓度和粒径的监测装置100还可以包括电子烟吸烟机150(可以为单通道电子烟吸烟机150)，电子烟吸烟机150与所述口鼻暴露***110连接，用于放置所述电子烟，并使所述电子烟产生烟气。由此，使得整个装置自动化程度高，其中，电子烟吸烟机150可以采用北京慧荣和科技有限公司的HRH-SM120电子烟吸烟机150。也就是说，电子烟烟气由电子烟吸烟机150发生，具体地，抽吸频率为30-60s，每口烟抽吸持续时间2-5s，抽吸容量70ml/3s，每支烟抽吸时间128s，每支烟抽吸口数16口。
电子烟口鼻暴露时颗粒物浓度和粒径的监测装置100还可以包括空气压缩机161，空气压缩机161出口与所述口鼻暴露***110连接，所述空气压缩机161用于将空气与所述烟气混合，以使所述烟气与空气混合后进入所述内缸腔。
电子烟口鼻暴露时颗粒物浓度和粒径的监测装置100还可以包括流量控制器162，所述空气压缩机161的出口通过所述流量控制器162与所述口鼻暴露***110连接，所述流量控制器162用于对与所述烟气混合的空气的流量进行控制。
电子烟口鼻暴露时颗粒物浓度和粒径的监测装置100还可以包括第一过滤器163，第一过滤器163设置于所述空气压缩机161以及所述流量控制器162之间，用于对经过的空气进行过滤。
其中，流量控制器162可以为精密流量控制器，流量控制器162控制空气按所设定流量流出，电子烟烟气与30.0L/min洁净空气(空气经3级HEPA高效过滤后)稀释混匀后进入口鼻暴露***110。
电子烟口鼻暴露时颗粒物浓度和粒径的监测装置100还可以包括气质联用仪170，气质联用仪170与所述采样器120连接，用于对所述采样器120采集到的烟气进行气相质谱分析。具体地，气质联用仪170可以采用安捷伦公司的型号为GC7890的仪器。
电子烟口鼻暴露时颗粒物浓度和粒径的监测装置100还可以包括抽气泵181，抽气泵181进气口与所述外缸腔连接，用于将所述外缸腔内的气体排出。
电子烟口鼻暴露时颗粒物浓度和粒径的监测装置100还可以包括第二过滤器182，第二过滤器182设置于所述抽气泵181的进气口与所述外缸腔之间，用于对经过的气体进行过滤。具体地，32.0L/min抽气流量经抽气泵181过滤排出，同时也维持了外缸负压状态。
电子烟口鼻暴露时颗粒物浓度和粒径的监测装置100还可以包括环境监测装置183，环境监测装置183用于对所述电子烟口鼻暴露时颗粒物浓度和粒径的监测装置100对应的环境的空气质量进行监测。
本实施例还提供了一种电子烟口鼻暴露时颗粒物浓度和粒径的控制装置10，图2是根据本实用新型的一些实施例的电子烟口鼻暴露时颗粒物浓度和粒径的控制装置10的结构框图。
电子烟口鼻暴露时颗粒物浓度和粒径的控制装置10包括上述任一所述的电子烟口鼻暴露时颗粒物浓度和粒径的监测装置100以及控制器200，控制器200与所述电子烟口鼻暴露时颗粒物浓度和粒径的监测装置100的粒径谱仪130、质量浓度仪140、电子烟吸烟机150以及流量控制器162连接，用于根据所述粒径谱仪130以及所述质量浓度仪140的检测结果实现对所述电子烟吸烟机150以及所述流量控制器162的控制。控制器200可以为北京慧荣和的小动物口鼻暴露控制软件V3.4。
可以理解地，采样器120可以为低流量(1L/min)采样装置，以对口鼻暴露***110中的内缸腔内烟气进行实时采样，并利用颗粒物实时质量浓度仪140和粒径谱仪130检测颗粒物质量浓度和MMAD值，检测结果传输到控制器200，控制器200判断当前颗粒物质量浓度是否偏离设定值±20％和MMAD是否小于2μm，如果出现任何一个指标偏离则控制器200直接调节电子烟吸烟机150，调节抽吸容量和抽吸时间，再调节稀释流量，从而控制颗粒物质量浓度和MMAD值均达到设定值和允许偏离度。
本实施例的电子烟口鼻暴露时颗粒物浓度和粒径的控制装置10工作时，电子烟放置在电子吸烟机上产生电子烟雾；空压机出气口与高效过滤器相连，空压机产生的气流经高效HEPA过滤装置过滤，达到洁净空气标准后，与精密流量控制器162连接，流量控制器162与计算机控制***相连，按照控制器200所设定流量流出，与电子烟吸烟机150所发生烟雾涡旋混合稀释后，通过与口鼻暴露***110连接，进入口鼻吸入暴露***内缸，啮齿类动物吸入，剩余尾气(动物呼出气和残留电子烟雾)进入口鼻***外缸，经抽气泵181过滤排出；同时利用低流量采样装置对口鼻暴露***110中的内缸气溶胶进行实时采样检测颗粒物质量浓度和MMAD值，颗粒物实时浓度监测仪和粒径谱仪130分别与计算机控制***相连，并及时反馈给计算机控制***，计算机控制***判断当前颗粒物质量浓度是否偏离设定值±20％和MMAD是否小于2μm，如果出现偏离则控制***直接调节电子烟吸烟机150，控制抽吸间隔和抽吸模式，再调节稀释流量，从而控制颗粒物质量浓度和MMAD值达到设定值。此外，口鼻暴露***110连接低流量采样器120，定时采样电子烟雾的颗粒于剑桥滤膜上用于GCMS分析。
本实施例提供了一种符合OECD测试导则要求的电子烟口鼻暴露时颗粒物浓度和粒径的控制装置10，旨在提供电子烟暴露浓度和粒径稳定供给的控制装置。建立了一种电子烟大鼠口鼻吸入暴露时气溶胶质量浓度和粒径特征分析实时在线监测以及烟碱浓度检测和控制装置，是评判电子烟稳定性的检测方法，保证实验结果的准确性和可重复性。本实施例的方法设计合理，通过大鼠口鼻暴露过程中采用低流量采样实时监测了电子烟颗粒物浓度和MMAD的监测，同时定期采样检测烟碱浓度，并通过实时反馈***，自动调节控制稀释气流和电子烟发生参数，动态调控颗粒物浓度和MMAD，达到电子烟颗粒物浓度和MMAD设定范围，避免了28天和90天大鼠口鼻吸入暴露过程中无法满足OECD测试导则中质量浓度正负偏差不大于20％，MMAD小于2μm的要求，同时对烟碱的定期自动采样，减少了人工操作和繁琐的参数调整，降低了劳动强度，为不同类型的电子烟毒性评价提供了暴露数据，为准确评价生物学效应提供了符合OECD技术要求的毒性数据，提升了电子烟的毒性评价的科学性和准确性。
对于本实用新型的实施例，还需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型的实施例及实施例中的特征可以相互组合以得到新的实施例。
以上，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种电子烟口鼻暴露时颗粒物浓度和粒径的监测装置，其特征在于，包括：
口鼻暴露***，限定出内缸腔以及外缸腔，所述内缸腔的进气口用于接收所述电子烟的烟气，所述内缸腔的出气口连通用于固定动物的动物固定筒，所述动物用于吸入所述内缸腔排出的烟气，所述动物固定筒连通所述外缸腔，所述外缸腔至少用于接收所述动物的呼出气体；
采样器，设置于所述内缸腔，用于对所述内缸腔内的烟气进行采样；
粒径谱仪，与所述采样器连接，用于对所述采样器采集到的烟气的颗粒物的粒径进行检测；
质量浓度仪，与所述采样器连接，用于对所述采样器采集到的烟气的颗粒物的质量浓度进行检测。
2.根据权利要求1所述的电子烟口鼻暴露时颗粒物浓度和粒径的监测装置，其特征在于，还包括：
电子烟吸烟机，与所述口鼻暴露***连接，用于放置所述电子烟，并使所述电子烟产生烟气。
3.根据权利要求2所述的电子烟口鼻暴露时颗粒物浓度和粒径的监测装置，其特征在于，还包括：
空气压缩机，其出口与所述口鼻暴露***连接，所述空气压缩机用于将空气与所述烟气混合，以使所述烟气与空气混合后进入所述内缸腔。
4.根据权利要求3所述的电子烟口鼻暴露时颗粒物浓度和粒径的监测装置，其特征在于，还包括：
流量控制器，所述空气压缩机的出口通过所述流量控制器与所述口鼻暴露***连接，所述流量控制器用于对与所述烟气混合的空气的流量进行控制。
5.根据权利要求4所述的电子烟口鼻暴露时颗粒物浓度和粒径的监测装置，其特征在于，还包括：
第一过滤器，设置于所述空气压缩机以及所述流量控制器之间，用于对经过的空气进行过滤。
6.根据权利要求5所述的电子烟口鼻暴露时颗粒物浓度和粒径的监测装置，其特征在于，还包括：
气质联用仪，与所述采样器连接，用于对所述采样器采集到的烟气进行气相质谱分析。
7.根据权利要求6所述的电子烟口鼻暴露时颗粒物浓度和粒径的监测装置，其特征在于，还包括：
抽气泵，其进气口与所述外缸腔连接，用于将所述外缸腔内的气体排出。
8.根据权利要求7所述的电子烟口鼻暴露时颗粒物浓度和粒径的监测装置，其特征在于，还包括：
第二过滤器，设置于所述抽气泵的进气口与所述外缸腔之间，用于对经过的气体进行过滤。
9.根据权利要求8所述的电子烟口鼻暴露时颗粒物浓度和粒径的监测装置，其特征在于，还包括：
环境监测装置，用于对所述电子烟口鼻暴露时颗粒物浓度和粒径的监测装置对应的环境的空气质量进行监测。
10.一种电子烟口鼻暴露时颗粒物浓度和粒径的控制装置，其特征在于，包括：
根据权利要求4至9中任一项所述的电子烟口鼻暴露时颗粒物浓度和粒径的监测装置；
控制器，与所述电子烟口鼻暴露时颗粒物浓度和粒径的监测装置的粒径谱仪、质量浓度仪、电子烟吸烟机以及流量控制器连接，用于根据所述粒径谱仪以及所述质量浓度仪的检测结果实现对所述电子烟吸烟机以及所述流量控制器的控制。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202222335496.0U CN219842305U (zh) | 2022-09-02 | 2022-09-02 | 电子烟口鼻暴露时颗粒物浓度和粒径的监测及控制装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202222335496.0U CN219842305U (zh) | 2022-09-02 | 2022-09-02 | 电子烟口鼻暴露时颗粒物浓度和粒径的监测及控制装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN219842305U true CN219842305U (zh) | 2023-10-17 |
Family
ID=88303026
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| CN202222335496.0U Active CN219842305U (zh) | 2022-09-02 | 2022-09-02 | 电子烟口鼻暴露时颗粒物浓度和粒径的监测及控制装置 |
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|---|---|
| CN (1) | CN219842305U (zh) |
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2022
- 2022-09-02 CN CN202222335496.0U patent/CN219842305U/zh active Active
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Legal Events
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| GR01 | Patent grant | ||
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