专利名称：纳米颗粒气溶胶检测系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种纳米颗粒气溶胶检测系统，特别涉及一种用于进行 纳米颗粒气溶胶的呼吸安全性评价的纳米颗粒气溶胶检测系统。
背景技术：
纳米材料由于独特的物理和化学性质被广泛应用。随着纳米材料的不断 推广，其安全性和危险性评定问题成为人们关注的焦点，气溶胶是纳米材料 进入人体的主要途径之一。气溶胶是指悬浮在大气中的固体或者液体微小颗 粒。当气溶胶的浓度达到足够高时，将对人类健康造成威胁，尤其是对哮喘 病人及其他有呼吸疾病的人群。空气中的气溶胶还能传播真菌和病毒，这可 能会导致一些地区疾病的流行和爆发。目前研究纳米颗粒呼吸安全性的主要 实验方法是气管滴注在滴注前，通常把戊巴比妥酸钠溶液或乙醚麻醉实验 动物并固定在操作台上；在滴注时，把需要滴注的实验材料分散在某些介质 [通常是生理盐水、磷酸盐缓冲液(PBS)或血清]中形成溶液或悬液，然后 通过插入气管内的管子或针头把实验材料滴注到实验动物的气管内，或者在 实验动物的颈腹面切个小口暴露出气管，通过注射器把材料滴注注入气管， 一次性滴注的溶液或悬液的体积应控制在2ml/kg。这种方法操作简单，虽然 可以准确定量毒物在肺部的沉积量，但无法模拟真实 环境中纳米颗粒对呼吸 系统的毒性损伤。

实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是为了克服现有技术无法模拟真实环境中纳米颗粒对呼吸系统的毒性损伤的缺陷，提供一种用于检测纳米颗粒气溶 胶的呼吸安全性评价的纳米颗粒气溶胶检测系统。
本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题的
一种纳米颗粒气溶胶检测系统，其特点在于，其包括一空气输送单元； 以及一与该空气输送单元气连接的气溶胶发生单元，该空气输送单元的出气 口以及该气溶胶发生单元的出气口与一湿度控制单元的一进气口气连接，该 湿度控制单元的出气口与一检测单元和一个或多个气溶胶观察容器气连接。
其中，该气溶胶发生单元设有一喷雾式气溶胶发生器，该喷雾式气溶胶 发生器的进气口设有一气体流量控制阀。
其中，该空气输送单元包括一无油净化空气泵，以及设于该无油净化空 气泵的出气口的一气体流量计。
其中，该湿度控制单元包括一加热装置和一降温装置，该加热装置的一 进气口与该空气输送单元和气溶胶发生单元气连接，该加热装置的一出气口 与降温装置的一进气口气连接，该降温装置的一出气口与该气溶胶观察容器 气连接。
其中，该检测单元为一压电天平式粉尘计。
其中，该气溶胶观察容器的出气口与一HEPA过滤器气连接。
其中，该气溶胶观察容器包括一活动腔，该活动腔的上部为柱形，下部
为圆锥形，以及一连接于该活动腔下端的废物收集腔，其中，该活动腔的上
端设有若干进气口，该废物收集腔设有一出气口。
其中，该进气口沿该活动腔的上端周向为均匀或不均匀分布。 其中，该气溶胶观察容器还包括一隔板，其表面设有若干通孔，并隔设 于活动腔中。
本实用新型的积极进步效果在于本纳米颗粒气溶胶检测系统实现了实
验动物对毒物气溶胶多次、小剂量长期暴露的试验需求，实现毒物与实验动 物的直接接触，避免了气管滴注时分散介质对毒物的影响，在本检测系统中，毒物进入呼吸系统的过程是一个生理过程，只有符合一定形状和尺寸的毒物
才可以进入实验动物呼吸系统，从而减少了非呼吸性颗粒(粒径〉5um)对 实验结果的影响，可以评估毒物对上呼吸道的毒性，这是气管滴注试验方法 所无法实现的。


图1为本实用新型中的纳米颗粒气溶胶观测系统的示意图。 图2为图1中本实用新型中观察容器中隔板的俯视图。
具体实施方式
下面举出较佳实施例，并结合附图来更清楚完整地说明本实用新型。 如图1所示，本实新型包括一空气输送单元，该空气输送单元为一无油 净化空气泵l，用于提供有稳定压力且无油的空气。空气经该无油净化空气 泵l后产生7.5bar的压縮空气，同时产生一定量的饱和液态水，无油进化空 气泵l内的过滤装置除去绝大部分的水、油以及其他杂质，过滤后的压縮空 气相对湿度约为20% (室温为2(TC条件下测得)。空气经该无油空气净化空 气泵1后被分为两路 一路经由气体流量控制阀2被送入气溶胶发生单元的 喷雾式气溶胶发生器4中，用于将纳米颗粒悬浊液经喷雾方式生成饱和的纳 米颗粒气溶胶；另一路经由气体流量计3，与上述饱和纳米颗粒气溶胶汇合， 一同流过湿度调整单元的加热装置5使雾滴汽化，再经由降温装置6使其更 为均匀。经该湿度调整单元处理后的该饱和纳米颗粒气溶胶的湿度达到正常 大气的湿度。
由湿度调整单元的降温装置6流出的饱和纳米颗粒气溶胶被分为两路 一路进入与该降温装置6气连接的压电天平式粉尘计7，用于实时监测纳米 颗粒气溶胶的浓度。该压电天平式粉尘计7采用冲击式采样器进行分级，通 过静电收集法将95%径粒为微米及其以下范围的粉尘收集到压电元件上，根据收集的粉尘质量，压电元件的固有频率发生相应的变化，其频率的变化量
与收集的粉尘质量成正比。压电天平式粉尘计7在一定时间内吸收一定的空
气量，并把粉尘颗粒手机到压电元件上，最后根据压电元件频率的变化量来
计算出饱和纳米颗粒气溶胶的浓度。另一路，进入三个观察容器8中。
该观察容器8采用计算流体力学软件设计，其包括一柱形的实验对象的 活动腔81，以及一位于该活动腔81下方的废物收集腔84，其通过一带孔的 隔板85分隔，如图2所示，该隔板上均匀分布小孔86，该隔板85作为实验 对象的活动平台，而其上的小孔86用于过滤例如实验鼠的排泄物等废物。 该观察容器8的顶部设有四个均匀分布的进气口 82，本实施例中，较佳地该 四个进气口 82相邻成90°沿活动腔81顶部周向分布。废物收集腔84的底 部设有一出气口 83 ，连通至一 HEPA过滤器9 (High e伍ciency particulate air Filer:高效空气过滤器)将最后的纳米颗粒气溶胶过滤后排入大气。
本实施例中，气体流速设定为1L/Min，残差设定为10—4，该纳米颗粒气 溶胶观察容器8的活动腔81由一内半径42mm、高420mm的圆筒和一上底 面内半径42mm、下底面内半径9mm、高80mm的空心圆锥组成，其下端通 过一内半径9mm、高100mm的细圆筒连通一废物收集腔84，该废物收集腔 84是一内半径26mm、高80mm的圆底瓶。该观察容器8的进气口 82是半 径为2mm的圆管，四个进气口所在平面距观察容器顶端50mm，出气口 83 是半径为4mm的圆管，距观察容器底端160mm。该观察容器8经过计算流 体力学商用软件Fluent进行模拟，其流场分布完全满足纳米颗粒气溶胶的呼 吸暴露实验。其流场经过计算流体力学商用软件Fluent进行模拟的结果得 出，均匀的纳米颗粒气溶胶进入该观察容器8后，气流速度渐渐变缓，当到 达隔板85的上部时变得非常均匀，消除了气流不均匀对纳米颗粒气溶胶在 空间内分布的影响。
利用本实用新型，结合实验动物的肺灌洗液生化指标、血液生化指标以 及组织病理切片，可以对纳米颗粒的呼吸安全性进行划分。
7虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式
，但是本领域的技术人员应 当理解，这些仅是举例说明，在不背离本实用新型的原理和实质的前提下， 可以对这些实施方式做出多种变更或修改。因此，本实用新型的保护范围由 所附权利要求书限定。
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权利要求1、一种纳米颗粒气溶胶检测系统，其特征在于，其包括一空气输送单元；以及一与该空气输送单元气连接的气溶胶发生单元，该空气输送单元的出气口以及该气溶胶发生单元的出气口与一湿度控制单元的一进气口气连接，该湿度控制单元的出气口与一检测单元和一个或多个气溶胶观察容器气连接。
2、 根据权利要求1所述的纳米颗粒气溶胶检测系统，其特征在于，该 气溶胶发生单元设有一喷雾式气溶胶发生器，该喷雾式气溶胶发生器的进气 口设有一气体流量控制阀。
3、 根据权利要求1所述的纳米颗粒气溶胶检测系统，其特征在于，该 空气输送单元包括一无油净化空气泵，以及设于该无油净化空气泵的出气口 的一气体流量计。
4、 根据权利要求1所述的纳米颗粒气溶胶检测系统，其特征在于，该 湿度控制单元包括一加热装置和一降温装置，该加热装置的一进气口与该空 气输送单元和气溶胶发生单元气连接，该加热装置的一出气口与降温装置的 一进气口气连接，该降温装置的一 出气口与该气溶胶观察容器气连接。
5、 根据权利要求1所述的纳米颗粒气溶胶检测系统，其特征在于，该 检测单元为 一压电天平式粉尘计。
6、 根据权利要求1所述的纳米颗粒气溶胶检测系统，其特征在于，该 气溶胶观察容器的出气口与一 HEPA过滤器气连接。
7、 根据权利要求1所述的纳米颗粒气溶胶检测系统，其特征在于，该 气溶胶观察容器包括一活动腔，该活动腔的上部为柱形，下部为圆锥形，以 及一连接于该活动腔下端的废物收集腔，其中，该活动腔的上端设有若干进 气口，该废物收集腔设有一出气口。
8、 根据权利要求7所述的纳米颗粒气溶胶检测系统，其特征在于，该 进气口沿该活动腔的上端周向为均匀或不均匀分布。
9、根据权利要求7所述的纳米颗粒气溶胶检测系统，其特征在于，该 气溶胶观察容器还包括一隔板，其表面设有若干通孔，并隔设于活动腔中。
专利摘要本实用新型公开了一种纳米颗粒气溶胶检测系统，其包括一空气输送单元；以及一与该空气输送单元气连接的气溶胶发生单元，该空气输送单元的出气口以及该气溶胶发生单元的出气口与一湿度控制单元的一进气口气连接，该湿度控制单元的出气口与一检测单元和一个或多个气溶胶观察容器气连接。本实用新型实现了实验动物对毒物气溶胶多次、小剂量长期暴露的试验需求，实现毒物与实验动物的直接接触，避免了气管滴注时分散介质对毒物的影响，同时完成评估毒物对上呼吸道的毒性。在本系统中，毒物进入呼吸系统的过程是一个生理过程，只有符合一定形状和尺寸的毒物才可以进入实验动物呼吸系统，从而减少了非呼吸性颗粒(粒径＞5um)对实验结果的影响。
文档编号G01N15/06GK201397285SQ20092007058
公开日2010年2月3日 申请日期2009年4月17日 优先权日2009年4月17日
发明者成 康, 曾建荣, 李文新, 李晴暖, 李玉峰, 庆 黄 申请人:中国科学院上海应用物理研究所