Pm2.5在線濃縮富集口鼻暴露系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于提高氣流中的小顆粒物的濃度技術領域，尤其涉及一種PM2.5在線濃縮富集口鼻暴露系統。
【背景技術】
[0002]隨著社會經濟的發展和人們生活水平的提高，工廠和汽車排放的廢氣越來越多，容易使空氣渾濁，視野模糊并導致能見度惡化，從而出現霧霾天氣。霧霾主要由二氧化硫、氮氧化物和可吸入顆粒物這三項組成，它們與霧氣結合在一起，讓天空瞬間變得陰沉灰暗。二氧化硫、氮氧化物為氣態污染物，可吸入顆粒物才是加重霧霾天氣污染的罪魁禍首。顆粒物的英文縮寫為PM，北京監測的是EMH，也就是空氣動力學當量直徑小于等于2.5微米的污染物顆粒。這種顆粒本身既是一種污染物，又是重金屬、多環芳烴等有毒物質的載體，若人體吸收這些顆粒物，將會對人體造成的傷害不得而知，因此研宄空氣中污染物顆粒的潛在危險勢在必行。
[0003]為了研宄污染物顆粒的危害性，通常使動物吸收這些污染物顆粒，觀察動物的反映和對動物進行解剖等來了解霧霾中的顆粒物的危害性。然而，這些顆粒物在空氣中的濃度相對較低，若直接用于動物實驗，需要的周期長，效果不夠明顯。如何有效地采集空氣中的PM2.5微粒，并將空氣中的PM2.5微粒應用于動物口鼻或全身暴露實驗是亟待解決的技術問題。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型的目的旨在提供一種PM2.5在線濃縮富集口鼻暴露系統，能夠采集氣流中空氣動力學當量直徑在2.5 μ m以下的顆粒物，即能夠采集PM2.5微粒，并提高PM2.5微粒的濃度，以及將PM2.5微粒用于動物口鼻暴露實驗。
[0005]為此，本實用新型提供了一種PM2.5在線濃縮富集口鼻暴露系統，該PM2.5在線濃縮富集口鼻暴露系統可包括:
[0006]沖擊切割器，配置成接收空氣氣流，并至少部分地去除所述空氣氣流中空氣動力學當量直徑大于2.5 μ m的顆粒物；
[0007]水浴裝置，配置成接收來自所述沖擊切割器的氣流，以使來自所述沖擊切割器的氣流與所述水浴裝置產生的水蒸氣混合；
[0008]冷凍裝置，配置成接收來自所述水浴裝置的混合氣流并降低所述混合氣流的溫度，以使所述混合氣流中至少部分顆粒物的空氣動力學當量直徑增長至大于或等于2.5 μ m；
[0009]濃縮分離裝置，配置成接收來自所述冷凍裝置的氣流，并將來自所述冷凍裝置的氣流分流成第一氣流和第二氣流，且使來自所述冷凍裝置的氣流中、空氣動力學當量直徑增長至大于或等于2.5 μ m的所有顆粒物的部分或全部位于所述第一氣流中；
[0010]干燥裝置，配置成接收和干燥來自所述濃縮分離裝置的所述第一氣流；和[0011 ] 口鼻暴露裝置，其具有第一氣泵和暴露室，所述第一氣泵配置成使所述干燥裝置中的所述第一氣流進入所述暴露室；以及
[0012]第二氣泵，配置成從所述濃縮分離裝置中抽吸所述第二氣流。
[0013]進一步地，所述PM2.5在線濃縮富集口鼻暴露系統還包括:
[0014]第一流量控制器，設置在所述第一氣泵的進氣管路上，以使所述第一氣流以第一流量流經所述第一氣泵；和
[0015]第二流量控制器，設置在所述第二氣泵的進氣管路上，以使所述第二氣流以第二流量流經所述第二氣泵，且所述第二流量與所述第一流量的比值為40至60。
[0016]進一步地，所述干燥裝置內限定有用于通過所述第一氣流的第一通道和用于通過干燥氣體的第二通道，以使所述干燥氣體對所述第一氣流進行干燥；且
[0017]所述第二通道的進氣管路上設置有第三流量控制器，所述第三流量控制器配置成調節所述干燥氣體的流量，以使進入所述口鼻暴露裝置的所述第一氣流具有預定的濕度值。
[0018]進一步地，所述冷凍裝置包括一個或多個冷凍單元；
[0019]所述濃縮分離裝置包括一個或多個濃縮分離單元，分別配置成接收來自一個所述冷凍單元的氣流。
[0020]進一步地，每個所述冷凍單元包括外管和在所述外管內延伸的內管，所述內管的兩端分別與所述水浴裝置和一個所述濃縮分離單元連通，所述外管內壁和所述內管外壁之間限定的通道用于傳冷介質的流動；且所述冷凍裝置還包括制冷單元，配置成向流入所述一個或多個冷凍單元的所述傳冷介質提供冷量。
[0021]進一步地，所述水浴裝置包括:
[0022]水浴箱，其具有頂蓋，每個所述冷凍單元豎直地安裝于所述頂蓋；和
[0023]加熱裝置，配置成加熱所述水浴箱內的水。
[0024]進一步地，每個所述濃縮分離單元包括一個或多個虛擬切割器，每個所述虛擬切割器具有氣流進口、第一氣流出口和第二氣流出口，且所述多個虛擬切割器中每個所述虛擬切割器的第一氣流出口與鄰接于其下游的所述虛擬切割器的氣流進口連通。
[0025]進一步地，每個所述虛擬切割器包括:
[0026]殼體，其內限定有容納空腔，其上開設有所述第二氣流出口 ；
[0027]第一噴嘴，伸入所述容納空腔，其一端為所述氣流進口，且所述第一噴嘴的至少部分管段限定的氣流通道沿著其內氣流流向的方向逐漸縮小；和
[0028]第二噴嘴，其至少部分位于所述容納空腔內，并與所述第一噴嘴同軸間隔地設置，所述第二噴嘴的遠離所述第一噴嘴的一端為所述第一氣流出口，且所述第二噴嘴的至少部分管段限定的氣流通道沿著其內氣流流向的方向逐漸擴大。
[0029]進一步地，每個所述虛擬切割器還包括排水管，以將所述殼體內的水排出所述殼體。
[0030]進一步地，所述暴露室包括:
[0031]內筒，其周壁上開設有多層孔洞；
[0032]外筒，與所述內筒同軸設置，所述外筒的周壁上開設有多層安裝孔，且所述外筒的每個安裝孔與所述內筒的一個孔洞同軸設置；
[0033]上端蓋，安裝于所述內筒和所述外筒的頂端，其中部開設有中央孔洞，以使所述第一氣泵利用管路經由所述中央孔洞與所述內筒連通；
[0034]下端蓋，安裝于所述內筒和所述外筒的底端，其上開設有多個沿所述下端蓋的周向方向間隔設置的通氣孔，每個所述通氣孔與所述內筒和所述外筒之間的空間連通；
[0035]多個動物固定器，每個所述動物固定器安裝于所述外筒的一個所述安裝孔，且每個所述動物固定器具有與所述外筒連通的開口；
[0036]多個連接管，每個所述連接管與所述外筒的一個安裝孔同軸設置，兩端分別伸入所述內筒的一個孔洞和一個所述動物固定器的開口，以連通所述內筒和一個所述動物固定器，且每個所述連接管的外直徑小于每個所述動物固定器的開口的直徑。
[0037]本實用新型的PM2.5在線濃縮富集口鼻暴露系統因為能夠使空氣中的PM2.5微粒長大，以有效地將空氣中的PM2.5微粒隨小部分氣流分離出來，顯著提高了 PM2.5微粒的濃度。而且，本實用新型的PM2.5在線濃縮富集口鼻暴露系統能夠將這些長大后的PM2.5微粒進行干燥，從而使這些長大后的PM2.5微粒恢復原狀，達到和空氣中相同的粒徑分布。進一步地，該PM2.5在線濃縮富集口鼻暴露系統將采集到的PM2.5微粒輸送到暴露室內供動物吸收，以觀察動物的反應，從而了解這些PM2.5微粒的危害。
【附圖說明】
[0038]后文將參照附圖以示例性而非限制性的方式詳細描述本實用新型的一些具體實施例。附圖中相同的附圖標記標示了相同或類似的部件或部分。本領域技術人員應該理解，這些附圖未必是按比例繪制的。附圖中:
[0039]圖1為根據本實用新型一個實施例的PM2.5在線濃縮富集口鼻暴露系統的示意性結構圖；
[0040]圖2為根據本實用新型一個實施例的PM2.5在線濃縮富集口鼻暴露系統的示意性局部結構剖視圖；
[0041]圖3為圖2所示A處的示意性局部放大圖；
[0042]圖4為根據本實用新型一個實施例的PM2.5在線濃縮富集口鼻暴露系統中暴露室的示意性剖視圖。
【具體實施方式】
[0043]為使本實用新型實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對具體實施例進行詳細描述。
[0044]圖1為根據本實用新型一個實施例的PM2.5在線濃縮富集口鼻暴露系統的示意性結構圖，如圖1所示，本實用新型實施例提供了一種PM2.5在線濃縮富集口鼻暴露系統。該PM2.5在線濃縮富集口鼻暴露系統包括沖擊切割器100、水浴裝置200、冷凍裝置300、濃縮分離裝置400、干燥裝置500、口鼻暴露裝置600和第二氣泵800。
[0045]具體地，沖擊切割器100配置成接收空氣氣流，并至少部分地去除空氣氣流中空氣動力學當量直徑大于2.5 μm的顆粒物。
[0046]水浴裝置200配置成接收來自沖擊切割器100的氣流，以使來自沖擊切割器100
的氣流與水浴裝置2