[发明专利]一种可控粒径气溶胶发生暴露装置

说明书

一种可控粒径气溶胶发生暴露装置，包括动物暴露仓、气溶胶粒径分级系统、进排气高效过滤系统、气体控制系统、气溶胶稀释系统、采样系统、环境监测系统、中小型实验动物口鼻暴露系统和计算机控制系统。本发明装置填补了现有技术中无法对特定粒径范围气溶胶粒子的生物学效应进行评价的技术空白，不仅可开展不同粒径气溶胶传播扩散能力评价，还可进行不同浓度不同粒径气溶胶粒子的动物暴露感染，有利于深入系统研究微生物气溶胶的感染致病和传播扩散机制。该装置还可进行豚鼠、雪貂等中小实验动物在不同粒径下的微生物气溶胶口鼻暴露实验研究。整个装置可以放置在生物安全柜中操作，降低了微生物气溶胶逃逸风险，确保了生物安全性。

技术领域

本发明属于生物气溶胶研究技术领域，涉及一种可控粒径气溶胶发生暴露装置。

背景技术

流感病毒、SARS病毒和新型冠状病毒等均为呼吸道传播病毒，空气传播是其重要传播途径之一。感染者通过说话、咳嗦、喷嚏等方式均可排出大量飞沫或生物气溶胶，粒径范围100nm-100μm不等，粒径5μm以上通常称之为飞沫，沉降较快，无法长时间漂浮在空气中，但病毒载量较高；粒径5μm以下通常称之为可呼入气溶胶，可被人体吸入至中下呼吸道，从而引发感染，其本身的病毒载量较低，但是可呼入气溶胶可在空气中悬浮很长一段时间，并可随气流飘散至远处。究竟哪一粒径范围的飞沫或可吸入气溶胶在病毒的传播过程中起着更加重要的作用，目前尚不清楚，缺少相应的评价装置。

目前的动物暴露感染主要分为全身暴露感染与口鼻暴露感染，进行动物暴露感染时通常采用的是广谱粒径的气溶胶发生器，无法探究特定粒径范围的气溶胶在动物体内的沉积规律以及产生的感染致病效应。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，制造一种可控粒径气溶胶发生，并进行动物暴露感染的实验装置。

为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案如下：

一种可控粒径气溶胶发生暴露装置，包括动物暴露仓、气溶胶粒径分级系统、进排气高效过滤系统、气体控制系统、气溶胶稀释系统、采样系统、环境监测系统、中小型实验动物口鼻暴露系统和计算机控制系统。

所述动物暴露仓为仓体结构，由左右两个暴露仓组成，主体材质SUS316L，防腐蚀，易清洗，门体材料采用透明PC板设计，方便观察气溶胶发生状态及实验动物状态，两端舱体均设置可开关门，用于实验动物、设备进出；左右暴露仓大小相同，暴露仓尺寸326x300x300mm；两个仓体，分别设置2个采样口，一个用于生物气溶胶采样，另一个用于气溶胶粒子浓度实时监测。左端暴露仓体设置气溶胶入口和稀释气体入口；两个仓体，均能实时显示内部温度、湿度、氧气及二氧化碳浓度；动物暴露舱内部器件具有防止动物撕咬设计；动物暴露舱均设置照明灯，紫外灯，具有防撕咬设计；动物暴露舱体顶部设置混匀风扇；右端暴露仓体设置可开启式旁路出口，旁路出口连接口鼻暴露系统，可实现中小型实验动物的口鼻暴露；

所述气溶胶粒径分级系统连接所述动物左端暴露仓和动物右端暴露仓，采用六级粒径切割方案，中间安装1级气溶胶切割片，2级气溶胶切割片，3级气溶胶切割片，4级气溶胶切割片，5级气溶胶切割片，直至6级气溶胶切割片全部安装，所述气溶胶切割片可拆卸更换，各级气溶胶切割片之间通过螺纹进行连接，通过优质硅胶O型圈进行密封；所述气溶胶粒径分级系统可切割出如下粒径范围的气溶胶≤7μm；≤4.7μm；≤3.3μm；≤2.1μm；≤1.1μm；≤0.65μm；

所述进排气高效过滤系统位于所述的动物暴露仓两侧；进气高效过滤系统位于所述动物左端暴露仓左侧，采用1级高效过滤器；排气高效过滤系统位于所述动物右端暴露仓右侧，采用2级高效过滤器；所述进排气高效过滤系统过滤级别为H14级，过滤效率大于99.999％；

所述气体控制系统包括气溶胶流量控制系统、稀释气体流量控制系统、采样流量控制系统、总抽气流量控制系统和口鼻暴露气流量控制系统；所述气体控制系统中的流量控制器自身具有伺服阀，流量不受压力变化的影响；