環境可吸入顆粒體外安全檢測裝置及方法
【技術領域】
[0001]本發明具體涉及一種環境可吸入顆粒體外安全檢測裝置及方法，屬于環境安全評估領域。
【背景技術】
[0002]近年來，我國深陷霧霾天氣的困擾中，相關環境監測結果一再出現“嚴重污染”的現象，因此，民眾也加大了對于大氣環境污染嚴重性的關注。造成霧霾天氣的主要原因是空氣中存在大量的細顆粒物(PM2.5)，它除了可以長時間滯留在空氣中，還非常容易成為其它環境污染物的運載體，這些特性也使得當民眾長時間暴露在霧霾環境下，對健康具有巨大的危害風險。此外，納米科技是我國目前非常熱門且發展十分迅速的技術，其在日常生活用品、藥物、電子及半導體等工業的應用均具有重要的影響。然而納米相關產品在制造、運送及使用的過程中非常容易將納米顆粒釋放至空氣中，使環境中產生更多粒徑更小的超細顆粒物(PM0.!)。這些懸浮在空氣中的PM。.!是否可能繼霧霾之后，成為下一個重要環境污染物，將是我們必須重視的問題。為了保障民眾健康受到環境可吸入顆粒物的威脅，進行可吸入顆粒物對人體危害效應的相關研究是迫切需要的。
[0003]目前，相關可吸入顆粒物的毒性評估，大多是先利用采樣儀器收集環境可吸入顆粒物后，經過適當的前處理步驟及分類，再進行相關實驗檢測。但是前處理步驟可能改變其物理及化學特性，使得評估無法完整呈現實際環境顆粒物的毒性效應。此外，顆粒物的細胞毒性評估大多利用傳統的浸沒暴露法來進行。一般而言，浸沒法對于可溶性毒性物質是一個簡單且經過充分證明的有效檢測方法，但用于可吸入顆粒物的毒性檢測則可能會有以下問題產生:1)對于吸入性暴露的顆粒物而言，浸沒法與其實際生物體暴露途徑差距甚大。當顆粒物經由呼吸進入人體后，主要暴露位置為肺部的表皮細胞，這層表皮細胞使顆粒物與肺臟內部組織形成氣/液界面暴露機制；2)可吸入顆粒物可能吸附培養液中營養物質以及與其它顆粒物碰撞而導致其產生聚集的現象，使顆粒物粒徑大幅增大；3)由于懸浮在培養液的可吸入顆粒物可能不會短時間沉降，因此，實驗無法準確判斷細胞與顆粒物的反應暴露劑量。上述問題都可能使浸沒法對環境顆粒物的毒性效應評估產生干擾。
【發明內容】
[0004]本發明的主要目的在于提供一種環境可吸入顆粒體外安全檢測裝置及其方法，以準確地檢測細胞暴露于可吸入顆粒后所產生的毒害影響，從而克服現有技術中的不足。
[0005]為實現前述發明目的，本發明采用的技術方案包括:
一種環境可吸入顆粒體外安全檢測裝置，包含:
環境可吸入顆粒物采樣單元，至少用于采集具有選定尺寸的環境可吸入顆粒物，并將所述環境可吸入顆粒物輸入至少一顆粒物暴露單元；
以及，顆粒物暴露單元，包括:
氣液界面暴露裝置，至少用于提供可容置待測物和所述環境可吸入顆粒物的氣液界面暴露空間，且在所述氣液界面暴露空間內，所述待測物暴露于所述環境可吸入顆粒物。
[0006]進一步的，所述顆粒物暴露單元還包括:顆粒物分析器，至少用于監測進入所述氣液界面暴露空間的環境可吸入顆粒物濃度。
[0007]作為較佳實施方案之一，所述環境可吸入顆粒體外安全檢測裝置還包括:
殼體單元，至少用于提供可容置顆粒物暴露單元的容納空間。
[0008]進一步的，所述殼體單元還可包括:
溫度控制裝置，至少用于控制所述容納空間內的溫度狀態；
其中，所述溫度控制裝置可以包括:
加熱和/或制冷元件，至少用于對所述容納空間進行加熱和/或制冷，
溫度傳感器，至少用于監測所述容納空間內的溫度，以相應調控所述加熱和/或制冷元件的升降溫狀態，從而使所述容納空間內的溫度維持在設定范圍，尤其優選使所述容納空間內的溫度維持在37 土 1°C。
[0009]進一步的，所述環境可吸入顆粒物采樣單元還可包括:
攜帶氣流控制裝置，至少用于提供穩定氣流，以將所述環境可吸入顆粒物攜帶進入所述顆粒物暴露單元，
以及，流量監控裝置，至少用于監測和調控進入所述顆粒物暴露單元的氣流量。
[0010]進一步的,所述顆粒物暴露單元還可包括:
培養液連續供給系統，至少用于向氣液界面暴露裝置的氣液界面底層循環提供新鮮培養液。
[0011]進一步的,所述顆粒物暴露單元還可包括:
尾氣收集系統，至少用于收集未沉降在待測物上的環境可吸入顆粒物。
[0012]更進一步的，所述尾氣收集系統還可包括:
抽氣單元，至少用于將未沉降在待測物上的環境可吸入顆粒物收集至至少一尾氣收集單元內，
以及，尾氣收集單元。
[0013]在一實施案例中，可在尾氣收集單元內提供選定回收液體，通過將該選定回收液體與所述環境可吸入顆粒物接觸，從而實現所述環境可吸入顆粒物的回收，防止或減少顆粒物逸散對操作者產生不利影響。
[0014]進一步的，所述環境可吸入顆粒體外安全檢測裝置還可包括顆粒物緩沖混合區，所述顆粒物緩沖混合區分布于所述顆粒物分析器與所述流量監控裝置之間。
[0015]其中，所述顆粒物緩沖混合區可分布于所述殼體單元的容納空間內。
[0016]在一較為典型的實施方式中，所述氣液界面暴露空間可以包含仿真生物體肺部暴露環境。
[0017]一種環境可吸入顆粒體外安全檢測方法，包括:
將待測物置入氣液界面暴露空間；
向所述氣液界面暴露空間輸入環境可吸入顆粒物，并使所述環境可吸入顆粒物在所述氣液界面暴露空間內均勻分布，同時監測進入所述氣液界面暴露空間的環境可吸入顆粒物濃度；
經過預設時間后，檢測所述待測物暴露于所述環境可吸入顆粒物后所受影響。
[0018]其中，所述待測物可選自各類細胞或液態待測物，但不限于此，例如，其中所述液態待測物可包含脫氧核醣核酸分子或核醣核酸分子等。
[0019]與現有技術相比，本發明的積極效果包括:提供的環境可吸入顆粒體外安全檢測裝置及方法能夠兼顧并解決傳統環境可吸入顆粒物評估方法的各項問題，高仿真的模擬了真實人體暴露環境，從而能更為準確地檢測細胞等暴露于可吸入顆粒后所產生的毒害影響，在環境大氣監測及毒性評估領域有廣泛應用前景。
【附圖說明】
[0020]圖1為本發明的環境可吸入顆粒體外安全檢測裝置的示意圖；
圖2為本發明的環境可吸入顆粒體外安全檢測裝置的模塊圖；
圖3為本發明的環境可吸入顆粒體外安全檢測方法的步驟流程圖；
附圖標記說明:1-1:可吸入顆粒安全檢測裝置；1_2:殼體單元；1_3:環境可吸入顆粒物采樣單元；1_4:顆粒物暴露單元；1_5:容納空間；1_6:溫度控制裝置；1_7:攜帶氣流控制裝置；1_8:流量監控裝置；1_9:氣液界面暴露裝置；1-10:顆粒物分析器；1_11:培養液連續供給系統；1_12:尾氣收集系統；1_13:顆粒物緩沖混合區；1_14:抽氣單元；1_15:尾氣收集單元；1_16:可吸入顆粒物；1_17:可吸入顆粒物濃度。
【具體實施方式】
[0021]鑒于現有技術的諸多不足，本案發明人基于多年從事環境大氣監測及毒性評估的研究開發和實際經驗，提出一種環境可吸入顆粒體外安全檢測裝置及其方法，作為改善包括前文所述傳統方法的現有技術的缺點的實現方式與依據。
[0022]本發明的一個方面提供了一種環境可吸入顆粒體外安全檢測裝置，其可包含: 環境可吸入顆粒物采樣單元，至少用于采集具有選定尺寸的環境可吸入顆粒物，并將所述環境可吸入顆粒物輸入至少一顆粒物暴露單元；
以及，顆粒物暴露單元，包括:
氣液界面暴露裝置，至少用于提供可容置待測物和所述環境可吸入顆粒物的氣液界面暴露空間，且在所述氣液界面暴露空間內，所述待測物暴露于所述環境可吸入顆粒物，顆粒物分析器，至少用于監測進入所述氣液界面暴露空間的環境可吸入顆粒物濃度。
[0023]進一步的，該環境可吸入顆粒體外安全檢測裝置還可包含殼體單元，其具有容納空間，可容納其它檢測單元。
[0024]進一步的，該殼體單元具備溫度調控功能，以提供細胞等待檢測物適合生長的環境(37土 1°C)。
[0025]其中，環境可吸入顆粒物采樣單元具有顆粒空氣動力學直徑篩選功能，該單元可以依據評估對象的需求而適當更換。
[0026]本發明的另一個方面提供了一種環境可吸入顆粒體外安全檢測方法，其可包含以下步驟:
將待測物置入氣液界面暴露空間；
向所述氣液界面暴露空間輸入環境可吸入顆粒物，并使所述環境可吸入顆粒物在所述氣液界面暴露空間內均勻分布，同時監測進入所述氣液界面暴露空間的環境可吸入顆粒物濃度；
經過預設時間后，檢測所述待測物暴露于所述環境可吸入顆粒物后所受影響。
[0027]以下將參照相關圖示及實施例來詳細說明本發明的技術方案。
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