[發(fā)明專(zhuān)利]一種研究大氣顆粒物影響人體健康的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010946907.2
• 申請(qǐng)日: 2020-09-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112379041A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-02-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊崢;張?jiān)Ｏ?/a>;劉艷菊
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京麋鹿生態(tài)實(shí)驗(yàn)中心（北京生物多樣性保護(hù)研究中心;北京南海子麋鹿苑博物館）;北京市理化分析測(cè)試中心
• 主分類(lèi)號(hào): G01N33/00
• 分類(lèi)號(hào): G01N33/00;G01N33/50
• 代理公司: 北京理工大學(xué)專(zhuān)利中心 11120
• 代理人: 許姣

本發(fā)明公開(kāi)一種研究大氣顆粒物影響人體健康的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，采用該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)能夠?qū)⒆匀淮髿猸h(huán)境下的PM₁₀或PM_2.5富集并直接引入到實(shí)驗(yàn)艙內(nèi)，使實(shí)驗(yàn)動(dòng)物所暴露的環(huán)境是自然環(huán)境，從而量化研究大氣顆粒物與動(dòng)物模型之間的健康效應(yīng)機(jī)制。該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)包括：用于放置實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的密閉的實(shí)驗(yàn)艙體，用于收集艙外自然環(huán)境中含有待研究顆粒物氣流的顆粒物采集單元；用于將顆粒物采集單元采集的氣流排放到實(shí)驗(yàn)艙體內(nèi)的顆粒物輸送單元；用于調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)艙體內(nèi)部環(huán)境參數(shù)的艙內(nèi)環(huán)境調(diào)節(jié)單元，環(huán)境參數(shù)包括：溫度、濕度；用于測(cè)量實(shí)驗(yàn)艙體內(nèi)部待研究的顆粒物的質(zhì)量濃度、測(cè)量實(shí)驗(yàn)艙體內(nèi)環(huán)境參數(shù)以及監(jiān)控實(shí)驗(yàn)艙體內(nèi)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物健康和行為狀況的檢測(cè)與監(jiān)控單元。

技術(shù)領(lǐng)域

發(fā)明涉及一種實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，具體涉及一種研究大氣顆粒物影響人體健康的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

空氣是人類(lèi)賴(lài)以生存的重要自然環(huán)境因素之一，人的一生大約需要吸入約700萬(wàn)升空氣。隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展,日益嚴(yán)峻的大氣污染成為人們關(guān)注的環(huán)境焦點(diǎn)問(wèn)題，污染物通過(guò)急性和慢性暴露威脅人體健康,越來(lái)越不能滿足人民日益增長(zhǎng)的美好生活的需要。

霧霾是一類(lèi)嚴(yán)重影響健康的災(zāi)害性天氣現(xiàn)象，是由直接排放到大氣中或在大氣中二次生成的大氣顆粒物(airborne particulate matter,PM)持續(xù)積聚，遇靜穩(wěn)天氣時(shí)形成的大氣污染狀態(tài)。鐘南山院士關(guān)于“霧霾致肺癌有根據(jù)但尚無(wú)數(shù)據(jù)”的說(shuō)法，更讓人們對(duì)呼吸道、肺等與呼吸相關(guān)器官的健康狀況憂心不已。2012年發(fā)表在《美國(guó)醫(yī)藥》的研究報(bào)告表明，面對(duì)空氣污染，人類(lèi)的心臟比肺更脆弱。2013年2月20日《歐洲心臟雜志》刊登的一項(xiàng)研究結(jié)果亦表明，患有急性冠脈綜合征的病人如果過(guò)度暴露在含有PM_2.5(即空氣動(dòng)力學(xué)直徑≤2.5微米的大氣顆粒物)的空氣環(huán)境中，死亡率將上升。2017年2月6日?qǐng)?bào)道，根據(jù)英國(guó)蘭卡斯特大學(xué)的Maher及其團(tuán)隊(duì)發(fā)表在《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊》上的一項(xiàng)最新研究發(fā)現(xiàn)：“霧霾等空氣污染，損傷的不僅是我們的肺，還有我們的大腦”。因此，針對(duì)大氣污染帶來(lái)的健康問(wèn)題，有必要對(duì)大氣顆粒物與人體健康之間的效應(yīng)機(jī)制進(jìn)行深入科學(xué)的研究。

目前，流行病學(xué)收集了大量關(guān)于大氣混合污染物與健康關(guān)系的統(tǒng)計(jì)學(xué)資料，但未能詮釋其健康效應(yīng)機(jī)制、缺乏定量化研究，常受混淆因素的干擾。人體研究可直接獲取環(huán)境毒素的健康影響，但受倫理限制。因此，建立大氣顆粒物與動(dòng)物模型之間的健康效應(yīng)機(jī)制是開(kāi)展大氣顆粒物與人體健康之間效應(yīng)機(jī)制的有效研究手段。

現(xiàn)有技術(shù)是在實(shí)驗(yàn)艙內(nèi)使用風(fēng)機(jī)吹浮人工制造、收集的“PM_2.5顆粒”，也就是用大氣顆粒物采集裝置采集大氣顆粒物樣本后，把帶有PM_2.5的濾膜浸泡在液體中，使用超聲波震蕩機(jī)震蕩，收集震蕩液后使用“真空冷凍干燥機(jī)”干燥，然后收集剩余物作為PM_2.5，再用風(fēng)機(jī)吹浮，形成人工制造的“霧霾”狀態(tài)。但是這種方法并未受到學(xué)術(shù)界的廣泛認(rèn)可，最終干燥物是否為學(xué)術(shù)意義上的PM_2.5還有待商榷，因此不能用來(lái)有效模擬真實(shí)大氣環(huán)境下的PM_2.5污染狀態(tài)，同樣也不能達(dá)到有效模擬動(dòng)物慢性暴露于PM_2.5環(huán)境條件下進(jìn)行科學(xué)研究的目的，再者，實(shí)驗(yàn)艙體內(nèi)表面易附著顆粒物，會(huì)造成實(shí)驗(yàn)艙內(nèi)空氣中的PM_2.5損失，影響研究效果。另外，現(xiàn)有技術(shù)在模擬外界自然空氣環(huán)境時(shí)仍存在很多不足之處，比如空氣中的含氧量、CO₂濃度、溫度、氣壓等大氣參數(shù)均與外界不同，因此現(xiàn)有技術(shù)中實(shí)驗(yàn)動(dòng)物所暴露的環(huán)境是非自然環(huán)境，不能達(dá)到量化研究PM_2.5對(duì)動(dòng)物造成的傷害。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供一種研究大氣顆粒物影響人體健康的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，采用該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)能夠?qū)⒆匀淮髿猸h(huán)境下的PM₁₀或PM_2.5富集并直接引入到實(shí)驗(yàn)艙內(nèi)，使實(shí)驗(yàn)動(dòng)物所暴露的環(huán)境是自然環(huán)境，從而量化研究大氣顆粒物與動(dòng)物模型之間的健康效應(yīng)機(jī)制。

所述的研究大氣顆粒物影響人體健康的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)包括：