一种大气环境暴露对生物气溶胶活性影响的模拟系统

本技术属于生物气溶胶，更具体地，涉及一种大气环境暴露对生物气溶胶活性影响的模拟系统。

背景技术：

1、大气污染问题已经对人类健康构成了巨大威胁，空气质量差是全球最大的环境健康风险，据报道，每年全球约有430万人由于空气污染而死亡。生物气溶胶是大气污染中非常重要的一项污染物，其粒径大小一般从0.001μm到100μm，由于其粒径一般较小，所以在空气传播过程中停留时间普遍较长，这也使得其对人体健康造成损伤的程度与几率大幅度提高，造成了高达34％的室内空气污染。生物气溶胶通过大气进行传播扩散之后会被人体吸入到达鼻粘膜、支气管、肺等不同的人体器官中，其暴露与哮喘，肺癌，呼吸道疾病等均有一定的关系，因此生物气溶胶在传播过程中发生的复杂特征变化成为了许多研究学者的关注焦点。

2、在生物气溶胶传播扩散过程中，随着时间的推移部分生物气溶胶会逐渐丧失活性，并且与很多环境因素有着直接关系，比如温度、湿度、臭氧、光照等因素都会使得生物气溶胶的活性受到影响。由于大气环境过于复杂，使得生物气溶胶活性变化的研究变得非常困难。但目前用于模拟大气环境对生物气溶胶活性影响的系统设备较少且大多数集中在温度与湿度这两个因素中。因此，聚焦于大气污染物这一大气环境因素，亟需设计可以用于模拟在大气污染物环境下进行生物气溶胶暴露的平衡腔室，控制可变的大气环境条件的系统，阐明环境因素对生物气溶胶活性的影响机制，研究大气环境中大气污染物暴露对生物气溶胶活性的影响，评估暴露后生物气溶胶活性的变化机制，对于呼吸道传染病疫情的预测及阻断具有极大现实意义。

技术实现思路

1、为了解决上述现有技术存在的不足和缺点，本实用新型的目的在于提供一种大气环境暴露对生物气溶胶活性影响的模拟系统。该模拟系统聚焦于大气污染物的环境因素，可用于模拟在大气污染物环境下进行生物气溶胶暴露的平衡腔室，研究大气环境中大气污染物暴露对生物气溶胶活性的影响，评估暴露后生物气溶胶活性的变化机制，模拟研究各种生物气溶胶的发生和动态平衡，并且快速调节系统的大气污染物浓度，实现其对生物气溶胶上生物活性物质实时变化进行研究。

2、本实用新型的目的通过下述技术方案来实现：

3、一种大气环境暴露对生物气溶胶活性影响的模拟系统，该系统包括依次连接的生物气溶胶发生装置、生物气溶胶暴露装置和采样装置；所述生物气溶胶发生装置由依次连接的空气压缩机、减压阀、高效空气过滤器、流量控制器和生物气溶胶发生器组成，生物气溶胶发生器用于将微生物样品溶液雾化为生物气溶胶；生物气溶胶暴露装置由平衡腔室、大气污染物发生器、气体流量计和大气污染物浓度检测器组成，所述平衡腔室连接于生物气溶胶发生器和气态氧化物发生器，所述大气污染物浓度检测器的探测头设于所述平衡腔室内的顶部，用于实时监测与调控大气污染物浓度，在平衡腔室底部侧面设有采样口，通过弯管和微孔喷嘴连接于采样装置，所述采样装置依次连接于干燥管和尾气泵。

4、进一步地，所述平衡腔室顶部设有第一进气口和第二进气口，所述第一进气口与生物气溶胶发生器连接，所述第二进气口与大气污染物发生器连接，使生物气溶胶和大气污染物在平衡腔室内混合。

5、进一步地，所述采样装置为若干串联的液体撞击式采样瓶，所述弯管为弧形直角弯管。

6、进一步地，所述平衡腔室底部设有磁力风扇，所述风扇的表面设有抗粘涂层。

7、进一步地，所述平衡腔室的顶部与正面均采用压力钳压紧顶盖与正面的侧门；所述顶盖与侧门的底部均配备发泡密封条。

8、进一步地，所述大气污染物发生器为臭氧发生器、氧化氮发生器或二氧化硫发生器。

9、与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

10、1.本实用新型的模拟系统通过生物气溶胶暴露装置可以实现对平衡腔室内大气污染物浓度的实时监测与调节，便于模拟在大气传播过程中生物气溶胶受到环境中大气污染物影响的状态。

11、2.本实用新型的模拟系统可以实时快速调节平衡腔室内大气污染物(o3、nox、so2等)环境因素的浓度，可用于模拟在大气传播过程中生物气溶胶活性变化、暴露健康和预防控制等方面的研究。

12、3.本实用新型模拟系统的采样装置能够消除二次气溶胶溢出的问题，可以提高采样液中生物气溶胶浓度，便于液相样品后续分析与检测。

13、4.本实用新型的大气环境对生物气溶胶活性影响的模拟系统的操作简单，得出的实验结果准确直观。

14、5.本实用新型的模拟系统可改变平衡腔室内的微生物种类、大气环境中的污染物种类、暴露时间、暴露浓度等，用于探究病原微生物气溶胶在经过大气环境条件暴露后受到的损伤与影响机制，以及平衡腔生物气溶胶浓度与相关活性的定量分析，研究评估暴露后的生物气溶胶的健康效应变化，揭示人体对于不同活性状态的病原微生物气溶胶易感性的变化。

技术特征：

1.一种大气环境暴露对生物气溶胶活性影响的模拟系统，其特征在于，该系统包括依次连接的生物气溶胶发生装置、生物气溶胶暴露装置和采样装置；所述生物气溶胶发生装置由依次连接的空气压缩机(1)、减压阀(2)、高效空气过滤器(3)、流量控制器(4)和生物气溶胶发生器(5)组成，生物气溶胶发生器(5)用于将微生物样品溶液雾化为生物气溶胶；所述生物气溶胶暴露装置由平衡腔室(6)、大气污染物发生器(10)、气体流量计(9)和大气污染物浓度检测器(7)组成，所述平衡腔室(6)连接于生物气溶胶发生器(5)和大气污染物发生器(10)，所述大气污染物浓度检测器(7)的探测头设于所述平衡腔室(6)内的顶部，用于实时监测和调控大气污染物的浓度，在所述平衡腔室(6)的底部侧面设有采样口，通过弯管和微孔喷嘴连接于采样装置，所述采样装置依次连接于干燥管(12)和尾气泵(13)。

2.根据权利要求1所述的大气环境暴露对生物气溶胶活性影响的模拟系统，其特征在于，所述平衡腔室(6)顶部设有第一进气口和第二进气口，所述第一进气口与所述生物气溶胶发生器(5)连接，所述第二进气口与所述大气污染物发生器(10)连接，使生物气溶胶和大气污染物在平衡腔室(6)内混合。

3.根据权利要求1所述的大气环境暴露对生物气溶胶活性影响的模拟系统，其特征在于，所述采样装置为若干串联的液体撞击式采样瓶(11)，所述弯管为弧形直角弯管。

4.根据权利要求1所述的大气环境暴露对生物气溶胶活性影响的模拟系统，其特征在于，所述平衡腔室(6)底部设有风扇(8)，所述风扇(8)的表面设有抗粘涂层。

5.根据权利要求1所述的大气环境暴露对生物气溶胶活性影响的模拟系统，其特征在于，所述平衡腔室(6)的顶部与正面均采用压力钳压紧顶盖(15)与正面的侧门(14)；所述顶盖(15)与侧门(14)的底部均配备发泡密封条。

6.根据权利要求1所述的大气环境暴露对生物气溶胶活性影响的模拟系统，其特征在于，所述大气污染物发生器(10)为臭氧发生器、氮氧化物发生器或二氧化硫发生器。

技术总结
本技术属于生物气溶胶技术领域，公开了一种大气环境暴露对生物气溶胶活性影响的模拟系统。该模拟系统包括依次连接的生物气溶胶发生装置、生物气溶胶暴露装置和采样装置；生物气溶胶发生装置由依次相连的空气压缩机、减压阀、流量控制器、空气过滤器和生物气溶胶发生器组成；生物气溶胶暴露装置包括平衡腔室、大气污染物发生器和大气污染物浓度度检测器；平衡腔室内部设有风扇和大气污染物浓度检测器的探头。在平衡腔室的底部侧面设有采样口，通过采样装置依次连接于干燥管和尾气泵。本技术的模拟系统采样便捷、密封性好、方便调节控制，可用于搭建生物气溶胶暴露细胞的相关模型，为生物气溶胶控制与人体健康风险评估的研究提供技术依据。

技术研发人员：梁志梳,石玉,倪嘉晟,吴嫣然,安太成,李桂英
受保护的技术使用者：广东工业大学
技术研发日：20240430
技术公布日：2025/3/24