一种气体吸入染毒实验暴露装置
阅读说明：本技术 一种气体吸入染毒实验暴露装置 (Gas inhalation contamination experiment exposure device ) 是由 刘进仁 高俊宏 王鸿 范小琳 卢青 李亮 刘志永 赵彬 于 2021-10-12 设计创作，主要内容包括：本发明属于染毒实验装置技术领域,具体涉及一种气体吸入染毒实验暴露装置。包括多个的气体钢瓶、用于接收气体钢瓶中气体的预混腔、用于接收预混腔中气体并使气体混匀的混匀腔和用于接收混匀腔中气体的暴露箱,每个气体钢瓶的出口均设置有第一气体控制球阀和气体质量流量控制器,气体质量流量控制器与预混腔的进口连接,预混腔的进口上还设置有第二气体控制球阀,预混腔的出口通过第三气体控制球阀与混匀腔连接；混匀腔包括依次连通的输送室、扩散室、混合室和汇集室,用于将多种气体混合均匀；本装置能够将多种气体实时混合均匀,混合比例可随意调节。(The invention belongs to the technical field of contamination experiment devices, and particularly relates to an exposure device for a gas inhalation contamination experiment. The gas mixing device comprises a plurality of gas steel cylinders, a premixing cavity for receiving gas in the gas steel cylinders, a mixing cavity for receiving the gas in the premixing cavity and mixing the gas, and an exposure box for receiving the gas in the mixing cavity, wherein the outlet of each gas steel cylinder is provided with a first gas control ball valve and a gas mass flow controller, the gas mass flow controller is connected with the inlet of the premixing cavity, the inlet of the premixing cavity is also provided with a second gas control ball valve, and the outlet of the premixing cavity is connected with the mixing cavity through a third gas control ball valve; the blending cavity comprises a conveying chamber, a diffusion chamber, a mixing chamber and a collecting chamber which are sequentially communicated and is used for uniformly mixing a plurality of gases; the device can uniformly mix a plurality of gases in real time, and the mixing proportion can be adjusted at will.)
技术领域
本发明属于染毒实验装置技术领域，具体涉及一种气体吸入染毒实验暴露装置。
背景技术
以爆炸为例，爆炸气体含有的氮氧化合物、硫氧化合物、一氧化碳、二氧化碳等有毒有害成分以及爆炸后的缺氧环境均可对人的健康造成威胁。受到安全性和实验材料的限制，爆炸气体生物毒性的实验室研究较少。目前成熟的吸入暴露装置可对单成分和简单构成的混合气体进行动物暴露实验。对于多组分气体且各组分之间比例动态变化的混合气体目前尚无成熟的动物暴露设备。
当前应用于有毒有害气体吸入研究的动物染毒设备主要由动式、静式和混合式三类，其中动式染毒装置在动物暴露过程中有外界气流不断补充，可以保证受试物的浓度不变，气流的更替可以保证染毒舱内温度湿度和压力的稳定。基于以上优点，动式染毒装置已经成为吸入暴露研究的首选工具。然而，在研究多组分气体对生物的毒性效应时，当前市面上的吸入染毒设备均存在一下缺陷：(1)常规吸入染毒设备并不具备多种气体实时预混的配套设施，需要根据气体成分进行预混加压装瓶，难度大，危险性高。(2)对于各组分比例变化范围大，在动物染毒过程中需要改变各组分的浓度，全面分析混合气体的毒性效应，使用瓶装预混气体难以实现对各组分不同比例对生物产生毒性的研究。(3)利用传统的动式染毒设备研究多组分混合气体中发挥毒性效应的关键成分难度较大。(4)爆炸气体均匀性对动物染毒存在重要的作用，目前的染毒设备不具备混匀的功能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种气体吸入染毒实验暴露装置，解决上述技术问题。
本发明的目的可以通过以下方案来实现：
一种气体吸入染毒实验暴露装置，包括多个储存气体的的气体钢瓶、用于接收所述气体钢瓶中气体的预混腔、用于接收所述预混腔中气体并使气体混匀的混匀腔和用于接收所述混匀腔中气体的暴露箱。
所述混匀腔包括依次连通的输送室、扩散室、混合室和汇集室，所述输送室和混合室均为圆筒状，且所述输送室直径小于所述混合室直径，所述输送室内设置有可转动的轴流式叶轮，所述扩散室和所述汇集室均为漏斗状，且以所述混合室为中心对称设置，所述扩散室和所述汇集室内均设置有网格结构，所述网格结构部具有配置成包围多个隔室的多孔质的隔壁，该多个隔室从流入端面延伸至流出端面，构成气体的流路。
进一步的，每个所述气体钢瓶的出口均设置有第一气体控制球阀和气体质量流量控制器，所述气体质量流量控制器与所述预混腔的进口连接，所述预混腔的进口上还设置有第二气体控制球阀，所述预混腔的出口通过第三气体控制球阀与所述混匀腔连接，所述预混腔还与第一气体分析仪连接。
进一步的，每个所述气体钢瓶上均设置有减压阀。
更进一步的，每个所述气体质量流量控制器均与同一个流量控制显示仪连接。
更进一步的，所述轴流式叶轮通过旋转电机驱动，所述轴流式叶轮与转轴的一端连接，所述转轴转动连接于所述输送室的内壁，所述转轴的另一端设置有第一锥齿轮，所述第一锥齿轮与第二锥齿轮啮合，所述第二锥齿轮与所述旋转电机的输出轴连接，且所述旋转电机设置于所述输送室的外底壁。
更进一步的，所述汇集室的窄口端通过第四气体控制球阀与四通管的第一端连接，所述四通管的第二端通过第五气体控制球阀与真空泵连接，所述四通管的第三端通过第六气体控制球阀与第二气体分析仪连接，所述四通管的第四端通过第七气体控制球阀与所述暴露箱连接。
更进一步的，所述暴露箱为双层的高透明加厚有机玻璃箱体，双层之间设有夹层，所述箱体内层侧壁均匀设有多个气孔，所述箱体顶部设有带密封垫圈的动物进出舱门，所述箱体外层的侧壁还设置有第一出气口、第二出气口和第三出气口，所述第一出气口通过第八气体控制球阀与废气处理系统连接，所述第二出气口与通过第九气体控制球阀与第三气体分析仪连接，所述第三出气口通过第十气体控制球阀与气压计连接。
更进一步的，还设置有单片机和控制面板，所有的所述气体控制球阀均为电磁阀，所述控制面板、旋转电机以及所有的电磁阀均与所述单片机电连接。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1.利用气体质量流量控制器对每一种气体的流量实时进行精确调控，从而快速获取不同混合比例的暴露气体。
2.在预混腔设有第一气体分析仪，可实时监测混合气体各组分的浓度，结合质量流量控制器对暴露气体组分及浓度实现精准控制。
3、混匀腔可以将多种气体混合均匀，轴流式叶轮初步分散、并输送气体至扩散室、混合室和汇集室，气体经网格结构的隔壁的分割，进一步将气体混匀。
4.暴露箱采用高透光有机玻璃材质，方便观察动物染毒过程中生理、行为等变化，暴露箱外接压力计可结合出气口可调节舱内压力，暴露箱设置成双层，内层设多个气孔，可以均匀的释放气体。
5.可对混合组分中不同种类气体的毒性效应进行针对性研究。
6.本发明与当前使用的主流吸入染毒设备相比，体积更小，成本更低，结构简单，操作方便，便于清洁。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明扩散室的横截面示意图。
图中，1-气体钢瓶，2-预混腔，3-暴露箱，4-气体质量流量控制器，5-第一气体分析仪，6-输送室，7-扩散室，8-混合室，9-汇集室，10-轴流式叶轮，11-真空泵，12-第二气体分析仪，13-流量控制显示仪，14-旋转电机，15-废气处理系统，16-第三气体分析仪，17-气压计。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明，但不应理解为本发明的限制。如未特殊说明，下述实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段，下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例1
参考附图1-2，本实施例的一种气体吸入染毒实验暴露装置，包括多个含减压阀的气体钢瓶1、用于接收气体钢瓶1中气体的预混腔2、用于接收预混腔2中气体并使气体混匀的混匀腔和用于接收混匀腔中气体的暴露箱3；
每个气体钢瓶1的出口均设置有第一气体控制球阀和气体质量流量控制器4，气体质量流量控制器4与预混腔2的进口连接，预混腔2的进口上还设置有第二气体控制球阀，预混腔2的出口通过第三气体控制球阀与混匀腔连接，预混腔还与第一气体分析仪5连接；
混匀腔包括依次连通的输送室6、扩散室7、混合室8和汇集室9，输送室6和混合室8均为圆筒状，且输送室6直径小于混合室8直径，输送室6内设置有可转动的轴流式叶轮10，扩散室7和汇集室9均为漏斗状，且二者以混合室8为中心对称设置，扩散室7和汇集室9内均设置有网格结构，网格结构部具有配置成包围多个隔室的多孔质的隔壁，该多个隔室从流入端面延伸至流出端面，构成气体的流路；
汇集室9的窄口端通过第四气体控制球阀与四通管的第一端连接，四通管的第二端通过第五气体控制球阀与真空泵11连接，四通管的第三端通过第六气体控制球阀与第二气体分析仪12连接，四通管的第四端通过第七气体控制球阀与暴露箱3连接。
本实施例中，每个气体质量流量控制器4均与同一个流量控制显示仪13连接，用于监控气体流量。
本实施例中，轴流式叶轮10通过旋转电机14驱动，轴流式叶轮10与转轴的一端连接，转轴转动连接于输送室的内壁，转轴的另一端设置有第一锥齿轮，第一锥齿轮与第二锥齿轮啮合，第二锥齿轮与旋转电机14的输出轴连接，且旋转电机14设置于输送室6的外底壁，如此设置，一方面初步将预混腔2流出的气体分散，另一方面，将气体输送至扩散室7、混合室8和汇集室9，气体经扩散室7中的网格结构分割，进一步分散，于混合室8混合，再由汇集室9中的网格结构汇集成一小股混匀的气体。
本实施例中，暴露箱3为双层的高透明加厚有机玻璃箱体，双层之间设有夹层，箱体内层侧壁均匀设有多个气孔，如此设置，可以将混合气体由箱体内壁四周向中间均匀扩散；箱体顶部设有带密封垫圈的动物进出舱门，用于动物进出，箱体外层的侧壁还设置有第一出气口、第二出气口和第三出气口，第一出气口通过第八气体控制球阀与废气处理系统15连接，用于处理排出的废气，第二出气口与通过第九气体控制球阀与第三气体分析仪16连接，用于实时监测混合气体各组分的浓度，第三出气口通过第十气体控制球阀与气压计17连接，用于实时监测舱内气体压力。
本实施例中，还设置有单片机和控制面板，所有的所述气体控制球阀均为电磁阀，所述控制面板、旋转电机14以及所有的电磁阀均与所述单片机电连接，预先根据所需的气体量，输入指令，由单片机自动控制电磁阀、旋转电机的开闭。
本发明的一种气体吸入染毒实验暴露装置，利用质量流量控制器对每一种气体的流量实时进行精确调控，从而快速获取不同混合比例的暴露气体，在预混腔2设有第一气体分析仪5，可实时监测混合气体各组分的浓度，结合质量流量控制器4对暴露气体组分及浓度实现精准控制。通过设置混匀腔，由轴流式叶轮10将输入的混合气体初步分散，并输送气体至扩散室7、混合室8和汇集室9，气体经网格结构的隔壁的分割，进一步将气体混匀，使气体暴露均匀。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
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