PM2.5在线浓缩富集口鼻暴露系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种PM2.5在线浓缩富集口鼻暴露系统，其包括：冲击切割器，用于去除空气气流中空气动力学当量直径较大的颗粒物；水浴装置，用于使气流与水蒸气混合；冷冻装置，用于使气流中至少部分颗粒物长大；浓缩分离装置，用于将气流分流成第一气流和第二气流，且使空气动力学当量直径增长至大于或等于2.5微米的颗粒物位于第一气流中；干燥装置，用于干燥第一气流；口鼻暴露装置，具有第一气泵和暴露室，第一气泵使干燥装置中的第一气流进入暴露室；和第二气泵，配置成从浓缩分离装置中抽吸第二气流。该系统可提高空气中的PM2.5微粒，并使暴露室内的动物吸收，以观察动物的反应，从而了解这些颗粒物的危害。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于提高气流中的小颗粒物的浓度
，尤其涉及一种PM2.5在线浓缩富集口鼻暴露系统。
技术介绍
随着社会经济的发展和人们生活水平的提高，工厂和汽车排放的废气越来越多，容易使空气浑浊，视野模糊并导致能见度恶化，从而出现雾霾天气。雾霾主要由二氧化硫、氮氧化物和可吸入颗粒物这三项组成，它们与雾气结合在一起，让天空瞬间变得阴沉灰暗。二氧化硫、氮氧化物为气态污染物，可吸入颗粒物才是加重雾霾天气污染的罪魁祸首。颗粒物的英文缩写为PM，北京监测的是EMH，也就是空气动力学当量直径小于等于2.5微米的污染物颗粒。这种颗粒本身既是一种污染物，又是重金属、多环芳烃等有毒物质的载体，若人体吸收这些颗粒物，将会对人体造成的伤害不得而知，因此研宄空气中污染物颗粒的潜在危险势在必行。为了研宄污染物颗粒的危害性，通常使动物吸收这些污染物颗粒，观察动物的反映和对动物进行解剖等来了解雾霾中的颗粒物的危害性。然而，这些颗粒物在空气中的浓度相对较低，若直接用于动物实验，需要的周期长，效果不够明显。如何有效地采集空气中的PM2.5微粒，并将空气中的PM2.5微粒应用于动物口鼻或全身暴露实验是亟待解决的技术问题。
技术实现思路
本技术的目的旨在提供一种PM2.5在线浓缩富集口鼻暴露系统，能够采集气流中空气动力学当量直径在2.5 μ m以下的颗粒物，即能够采集PM2.5微粒，并提高PM2.5微粒的浓度，以及将PM2.5微粒用于动物口鼻暴露实验。为此，本技术提供了一种PM2.5在线浓缩富集口鼻暴露系统，该PM2.5在线浓缩富集口鼻暴露系统可包括:冲击切割器，配置成接收空气气流，并至少部分地去除所述空气气流中空气动力学当量直径大于2.5 μ m的颗粒物；水浴装置，配置成接收来自所述冲击切割器的气流，以使来自所述冲击切割器的气流与所述水浴装置产生的水蒸气混合；冷冻装置，配置成接收来自所述水浴装置的混合气流并降低所述混合气流的温度，以使所述混合气流中至少部分颗粒物的空气动力学当量直径增长至大于或等于2.5 μ m；浓缩分离装置，配置成接收来自所述冷冻装置的气流，并将来自所述冷冻装置的气流分流成第一气流和第二气流，且使来自所述冷冻装置的气流中、空气动力学当量直径增长至大于或等于2.5 μ m的所有颗粒物的部分或全部位于所述第一气流中；干燥装置，配置成接收和干燥来自所述浓缩分离装置的所述第一气流；和 口鼻暴露装置，其具有第一气泵和暴露室，所述第一气泵配置成使所述干燥装置中的所述第一气流进入所述暴露室；以及第二气泵，配置成从所述浓缩分离装置中抽吸所述第二气流。进一步地，所述PM2.5在线浓缩富集口鼻暴露系统还包括:第一流量控制器，设置在所述第一气泵的进气管路上，以使所述第一气流以第一流量流经所述第一气泵；和第二流量控制器，设置在所述第二气泵的进气管路上，以使所述第二气流以第二流量流经所述第二气泵，且所述第二流量与所述第一流量的比值为40至60。进一步地，所述干燥装置内限定有用于通过所述第一气流的第一通道和用于通过干燥气体的第二通道，以使所述干燥气体对所述第一气流进行干燥；且所述第二通道的进气管路上设置有第三流量控制器，所述第三流量控制器配置成调节所述干燥气体的流量，以使进入所述口鼻暴露装置的所述第一气流具有预定的湿度值。进一步地，所述冷冻装置包括一个或多个冷冻单元；所述浓缩分离装置包括一个或多个浓缩分离单元，分别配置成接收来自一个所述冷冻单元的气流。进一步地，每个所述冷冻单元包括外管和在所述外管内延伸的内管，所述内管的两端分别与所述水浴装置和一个所述浓缩分离单元连通，所述外管内壁和所述内管外壁之间限定的通道用于传冷介质的流动；且所述冷冻装置还包括制冷单元，配置成向流入所述一个或多个冷冻单元的所述传冷介质提供冷量。进一步地，所述水浴装置包括:水浴箱，其具有顶盖，每个所述冷冻单元竖直地安装于所述顶盖；和加热装置，配置成加热所述水浴箱内的水。进一步地，每个所述浓缩分离单元包括一个或多个虚拟切割器，每个所述虚拟切割器具有气流进口、第一气流出口和第二气流出口，且所述多个虚拟切割器中每个所述虚拟切割器的第一气流出口与邻接于其下游的所述虚拟切割器的气流进口连通。进一步地，每个所述虚拟切割器包括:壳体，其内限定有容纳空腔，其上开设有所述第二气流出口 ；第一喷嘴，伸入所述容纳空腔，其一端为所述气流进口，且所述第一喷嘴的至少部分管段限定的气流通道沿着其内气流流向的方向逐渐缩小；和第二喷嘴，其至少部分位于所述容纳空腔内，并与所述第一喷嘴同轴间隔地设置，所述第二喷嘴的远离所述第一喷嘴的一端为所述第一气流出口，且所述第二喷嘴的至少部分管段限定的气流通道沿着其内气流流向的方向逐渐扩大。进一步地，每个所述虚拟切割器还包括排水管，以将所述壳体内的水排出所述壳体。进一步地，所述暴露室包括:内筒，其周壁上开设有多层孔洞；外筒，与所述内筒同轴设置，所述外筒的周壁上开设有多层安装孔，且所述外筒的每个安装孔与所述内筒的一个孔洞同轴设置；上端盖，安装于所述内筒和所述外筒的顶端，其中部开设有中央孔洞，以使所述第一气泵利用管路经由所述中央孔洞与所述内筒连通；下端盖，安装于所述内筒和所述外筒的底端，其上开设有多个沿所述下端盖的周向方向间隔设置的通气孔，每个所述通气孔与所述内筒和所述外筒之间的空间连通；多个动物固定器，每个所述动物固定器安装于所述外筒的一个所述安装孔，且每个所述动物固定器具有与所述外筒连通的开口；多个连接管，每个所述连接管与所述外筒的一个安装孔同轴设置，两端分别伸入所述内筒的一个孔洞和一个所述动物固定器的开口，以连通所述内筒和一个所述动物固定器，且每个所述连接管的外直径小于每个所述动物固定器的开口的直径。本技术的PM2.5在线浓缩富集口鼻暴露系统因为能够使空气中的PM2.5微粒长大，以有效地将空气中的PM2.5微粒随小部分气流分离出来，显著提高了 PM2.5微粒的浓度。而且，本技术的PM2.5在线浓缩富集口鼻暴露系统能够将这些长大后的PM2.5微粒进行干燥，从而使这些长大后的PM2.5微粒恢复原状，达到和空气中相同的粒径分布。进一步地，该PM2.5在线浓缩富集口鼻暴露系统将采集到的PM2.5微粒输送到暴露室内供动物吸收，以观察动物的反应，从而了解这些PM2.5微粒的危害。【附图说明】后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本技术的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中:图1为根据本技术一个实施例的PM2.5在线浓缩富集口鼻暴露系统的示意性结构图；图2为根据本技术一个实施例的PM2.5在线浓缩富集口鼻暴露系统的示意性局部结构剖视图；图3为图2所示A处的示意性局部放大图；图4为根据本技术一个实施例的PM2.5在线浓缩富集口鼻暴露系统中暴露室的示意性剖视图。【具体实施方式】为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对具体实施例进行详细描述。图1为根据本技术一个实施例的PM2.5在线浓缩富集口鼻暴露系统的示意性结构图，如图1所示，本技术实施例提供了一种PM2.5在线浓缩富集口鼻暴露系统。该PM2.5在线浓缩本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种PM2.5在线浓缩富集口鼻暴露系统，其特征在于，包括：冲击切割器，配置成接收空气气流，并至少部分地去除所述空气气流中空气动力学当量直径大于2.5μm的颗粒物；水浴装置，配置成接收来自所述冲击切割器的气流，以使来自所述冲击切割器的气流与所述水浴装置产生的水蒸气混合；冷冻装置，配置成接收来自所述水浴装置的混合气流并降低所述混合气流的温度，以使所述混合气流中至少部分颗粒物的空气动力学当量直径增长至大于或等于2.5μm；浓缩分离装置，配置成接收来自所述冷冻装置的气流，并将来自所述冷冻装置的气流分流成第一气流和第二气流，且使来自所述冷冻装置的气流中、空气动力学当量直径增长至大于或等于2.5μm的所有颗粒物的部分或全部位于所述第一气流中；干燥装置，配置成接收和干燥来自所述浓缩分离装置的所述第一气流；和口鼻暴露装置，其具有第一气泵和暴露室，所述第一气泵配置成使所述干燥装置中的所述第一气流进入所述暴露室；以及第二气泵，配置成从所述浓缩分离装置中抽吸所述第二气流。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郑劲林，赵银龙，刘玉杰，
申请(专利权)人：北京慧荣和科技有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11