[发明专利]远程且实时地量化样品中金属的生物可及性的便携式模块化胃肠模拟器系统及方法

说明书

公开了轻型便携式模块化胃肠(GI)模拟器系统，以及用于远程且实时地量化受污染的土壤样品，特别是尾矿土壤中的可能的生物可及且对健康有害的金属的量的方法，其中金属和准金属选自：Fe、Pb、Zn、Cu、Ni、As和Cd。所述系统包括：预混合或前胃模块；混合或者胃和GI模拟模块，所述混合或者胃和GI模拟模块包括专门设计的生物反应器和搅拌器；以及底部再循环模块，其中所提及的第一模块具有温度和搅拌速度的传感器，并将数据传输到数据中心，所述数据中心将所述数据与预设值一起存储并对其进行比较，从而产生响应信号并激活控制器，所述控制器作用于调节装置直至达到预设值。

技术领域

本发明涉及轻型便携式模块化胃肠模拟器系统，以及用于实时远程量化受污染的土壤样品(优选尾矿土壤)中存在的金属和准金属的浓度或量的方法，所述金属和准金属在人消化的常规条件下可能对人体可及(生物可及性)并对人健康造成风险，其中这样的金属和准金属选自：铁(Fe)、铅(Pb)、锌(Zn)和铜(Cu)、镍(Ni)；砷(As)和镉(Cd)，所述系统包括：上部预混合模块或前胃准备、中间混合或者胃肠或胃模拟模块、以及再循环或下部模块。本发明的系统的前两个模块具有pH、温度和搅拌速率传感器，所述传感器将信息传输到数据库中心，其中该信息与预设的pH、温度和搅拌速率值一起被存储，并将输入信息与存储的信息进行比较，并产生输出信号或响应，从而允许至少一个或更多个pH、温度、速率控制装置手动或自动调节采样容器内部的pH和温度以及搅拌装置的搅拌速率以实现预设值，从而实现超过50％、优选90％的混合物均匀度百分比。任选地，本发明的模块化系统包括当样品与S和G混合或者当样品与S、G、B和D混合时发出视觉信号、声音信号或两者从而向使用者警告达到在中间模块中实现超过50％、优选90％的混合物均匀度的已花费的时间的装置。当土壤样品与S和G混合时，足以在中间模块中实现50％均匀度的时间为半小时，而当土壤样品与S和G混合时，在同一模块中实现90％均匀度的时间为约1小时。当土壤样品与S、G、B和D混合时，足以在中间模块中实现90％均匀度的时间为两小时，而当土壤样品与S、G、B和D混合时，在同一模块中实现90％均匀度的时间为约4小时。包括搅拌装置的胃肠或胃模拟器模块(中间模块)的生物反应器设计是自己的设计。

背景技术

目前，为了支持保护环境或人类健康的战略决策，在环境或采矿行业中越来越需要以低成本方法监测变量，包括可靠、实时和在线发布结果，以忠实执行现行法规。

近年来变得越来越重要的变量之一为生物可及性，因为其允许以低成本量化土壤基质中存在的可被人体吸收的污染物，并因此保护暴露于其中的个人的人类健康。然而，该变量可以通过数种方法量化，其中最显著的是生理学方法：PBET(Physiologically BasedExtraction Test，基于生理学的提取测试)和UBM(Unified BARGE Methodology，Barge，统一的BARGE方法学，Barge)，其避免动物或人试验(考虑到该设计是动物和科学团体非常重视的)，并且目前在诸如加拿大、西班牙、美国和英国的国家水平实验室实施以进行多项土壤研究。

基于生理学的方法使用合成流体代替人肠液和胃液，另外的变量例如温度、pH、固液相比、消化过程的时间和运动。依次应用消化过程的数个步骤的代表性流体以模拟胃肠道的步骤。