專利名稱：一種可用于研究污染氣體暴露的人工口腔模擬系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種可用于研究污染氣體暴露的人工口腔模擬系統(tǒng)。
背景技術：
吸煙和空氣污染被認為是人體肺癌、口腔癌等癌癥的主要原因。人們在抽吸卷煙以及不同狀態(tài)下的呼吸運動(特別是劇烈運動)時，污染氣體中的有害成分，如一氧化碳、二氧化氮、二氧化硫、甲醛、氨氣與氣溶膠顆粒物(特別是PM2.5以下的可吸入細顆粒物)等可以通過口腔進入呼吸道并發(fā)生沉積，從而對人體健康產(chǎn)生不利影響。目前，為了研究污染空氣對呼吸系統(tǒng)的健康暴露，通常采用大氣環(huán)境監(jiān)測結(jié)合空氣動力學模型方法進行預測。而對于吸煙時卷煙主流煙氣的暴露，則是采用自動吸煙機抽吸卷煙、劍橋濾膜或溶液吸收法采樣、化學分析等繁瑣、昂貴的實驗過程，再結(jié)合空氣動力學模型進行評價。這些方法都存在實驗周期長、投入成本高、不確定度大等特點，不利于快速有效地評價這些污染物有效暴露量及其健康影響。另外，隨著吸煙等不良行為引起口腔舒適度下降以及口腔癌的發(fā)生，污染氣體在口腔內(nèi)的暴露應該受到更多關注，而這方面的研究方法和研究成果尚未見報道。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型要解決的技術問題為克服現(xiàn)有研究方法中的不足之處而提供一種可用于研究污染氣體口腔暴露的人工口腔模擬系統(tǒng)。本實用新型提出的可用于研究污染氣體口腔暴露的人工口腔模擬系統(tǒng)，由口腔體1、供液模塊2、供氣模塊3、控溫模塊4和在線監(jiān)測儀器9組成，所述供液模塊2由儲液瓶5、步進電機6、步進電機控制器7和細分器8構(gòu)成,步進電機控制器 通過細分器8連接步進電機6，步進電機6連接儲液瓶5 ； 口腔體I的后部出口連接供氣模塊3，口腔體I上部開有圓孔，通過軸四分導管連接供液模塊2的儲液瓶5，下部開口處連接接液裝置10，控溫模塊4由中空套層和恒溫水槽組成，所述中空套層包裹于口腔體I外圍，所述中空套層通過導管與恒溫循環(huán)水槽連接，所述口腔體I的前端和后端分別通過管道連接在線監(jiān)測儀器9。本實用新型中，所述供氣模塊3由適于連續(xù)或間歇的吹氣泵或吸氣泵連接二通電磁閥構(gòu)成。本實用新型采用口腔體，工作時口腔體保持靜態(tài)，接受供液模塊的唾液供給、供氣模塊的氣體暴露和控溫模塊的溫度控制。所述口腔體I的設計方案如下:根據(jù)人體口腔CT圖的觀察和儀器測試結(jié)果，口腔設計成拱形?？谇坏那氨跒榇?，經(jīng)口裂通向外界，后經(jīng)咽門與口咽部相連續(xù)，兩側(cè)為頰，上下壁分別為腭和舌下區(qū)組織。閉口時，口腔由上下牙列、牙齦及牙槽骨弓將口腔分為口腔前庭和固有口腔兩部分。固有口腔前方及兩側(cè)以牙列為界，上以硬、軟腭為頂，下為口底，向后延伸到兩側(cè)舌腭弓和咽腭弓所組成的咽門，中間是舌充填的位置。 口腔模型假定人呼吸時上下牙保持平行，間距為1cm，因此口腔進口簡化為一高度為1cm、與口腔平滑連接的長方體。腭分為前2/3的硬腭和后1/3的軟腭。模型假定硬腭和軟腭的曲率為一定值，兩者之間有一水平臺階相連。舌位于口底，幾乎充滿固有口腔。舌分為上、下兩面，上面拱起稱為舌背，舌的下面稱為舌腹。通過觀察人體口腔行為認為:普通人呼吸時舌尖略低于下牙，舌上部平展，舌在距離前牙約3/4處與上牙交錯。因此，口腔下部
作如下設計:(I)前部平展，與水平
方向呈20。角；@后部為一圓弧，與咽的前壁平滑相連;@小舌頭沒有在模型中體現(xiàn)。本實用新型中，所述口腔體I由石英玻璃制成。由于石英硬度大，耐磨性和耐腐蝕性都很強，可經(jīng)受長期的連續(xù)噴液和氣流摩擦等測試，因此使用壽命延長，并且易于將口腔內(nèi)表面打磨成毛玻璃狀，可以增加唾液在口腔內(nèi)表面的粘附力，適合于模擬均勻粘附于口腔內(nèi)壁的唾液。所說的供液模塊由儲液瓶、步進電機、控制器和細分器構(gòu)成，經(jīng)一軸四管式供液導管與口腔體連接，用于唾液旋轉(zhuǎn)式精確供給。所說的供氣模塊由適于連續(xù)或間歇吹氣或吸氣泵構(gòu)成，氣體流速達到精確可控，并經(jīng)聚乙烯導管與經(jīng)計算機控制的在線監(jiān)測系統(tǒng)相連，實現(xiàn)污染物暴露濃度的實時顯示。所說的控溫模塊由流動式水浴加熱系統(tǒng)構(gòu)成，實現(xiàn)口腔體溫度的改變與恒定。接液裝置位于口腔體下部，用于接收污染氣體暴露過的人工唾液。對人工唾液進行化學或生物化學分析，可研究污染氣體在唾液中的吸收與轉(zhuǎn)化行為及其生物學效應。相對于現(xiàn)有技術，本系統(tǒng)可模擬在恒溫和唾液供給條件下，人工口腔吸氣或呼氣時的污染暴露，并通過計算機控制的在線監(jiān)測儀器，實現(xiàn)呼吸暴露量的實時顯示。克服了大氣環(huán)境監(jiān)測或者自動吸煙機-化學分析結(jié)合空氣動力學模型進行呼吸暴露評價的繁瑣、昂貴的缺點。由于在線測量儀器的時間可以根據(jù)化合物的不同進行I分鐘至10分鐘時間間隔的設定，具有較高的測量時間分辨率，克服了傳統(tǒng)方法低分辨率(一般I小時至I天測量一次)、裝置復雜、測量成本高的缺點。本實用新型技術中有在線監(jiān)測系統(tǒng)與計算機相連，實時將測量結(jié)果傳輸給計算機，可以對測量結(jié)果進行實時分布顯示，這是傳統(tǒng)方法所沒有的。該技術裝備結(jié)構(gòu)簡單，便于搬遷和車載、船載移動，適合于對較大范圍內(nèi)的污染氣體、主流煙氣和環(huán)境煙氣的口腔暴露評價。由于在工作過程中所需耗材只有人工唾液，運行成本很低，適合推廣使用。

圖1是本實用新型的一種基本結(jié)構(gòu)示意圖。圖中標號:1為口腔體，2為供液模塊，3為供氣模塊，4為控溫模塊，5為儲液瓶，6為步進電機，7為步進電機控制器，8為細分器，9為在線監(jiān)測儀器，10為接液裝置。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖1對本實用新型方式進行進一步的描述。實施例1:參見圖1，口腔體I包括內(nèi)表面磨砂的口腔外殼和內(nèi)部舌狀充填物。所述口腔體I由石英玻璃制成，在口腔體I的前端有進口，用作吸氣入口或呼氣出口?？谇惑wI上部開有圓孔，通過一軸4分導管與供液模塊2相連，用于口腔唾液供給。供液模塊2由儲液瓶5、步進電機6、步進電機控制器7和細分器8構(gòu)成，可以實現(xiàn)供液速度、供液時間間隔和供液方向的精確控制?？谇惑wI后部有略扁狀管形出口，與供氣模塊3相連，用作吸氣出口或呼吸入口。供氣模塊3由可以進行流速控制的吸氣泵或吹氣泵以及二通電磁閥組成，用于實現(xiàn)連續(xù)或間歇式吸氣或吹氣過程。口腔體I外周包裹有與口腔體I形狀吻合的中空套層，可進行流動式水浴加熱，用于口腔體的溫度控制。中空套層與恒溫水槽構(gòu)成控溫模塊
4。在口腔體I的前端和后端開口分別連接有用于氣體污染組分傳輸?shù)木垡蚁┸浌?，并共同連接于計算機控制的在線監(jiān)測儀器9，實現(xiàn)污染氣體組分的在線監(jiān)測和口腔污染暴露的實時分布顯示?？谇惑w下部的開口與接液裝置10相連，對接收到的唾液進行化學或者生物化學分析，可以進一步評價污染氣體組分在口腔內(nèi)的吸收與轉(zhuǎn)化行為及生物學效應。
權(quán)利要求1.一種可用于研究污染氣體口腔暴露的人工口腔模擬系統(tǒng)，其特征在于由口腔體(1)、供液模塊(2)、供氣模塊(3)、控溫模塊(4)和在線監(jiān)測儀器(9)組成，所述供液模塊(2)由儲液瓶(5)、步進電機(6)、步進電機控制器(7)和細分器⑶構(gòu)成，步進電機控制器(7)通過細分器⑶連接步進電機(6)，步進電機(6)連接儲液瓶(5) ; 口腔體⑴的后部出口連接供氣模塊(3)，口腔體⑴上部開有圓孔，通過軸四分導管連接供液模塊(2)的儲液瓶(5)，下部開口處連接接液裝置(10)，控溫模塊(4)由中空套層和恒溫水槽組成，所述中空套層包裹于口腔體(I)外圍，所述中空套層通過導管與恒溫循環(huán)水槽連接，所述口腔體(I)的前端和后端分別通過管道連接在線監(jiān)測儀器(9)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可用于研究污染氣體口腔暴露的人工口腔模擬系統(tǒng)，其特征在于所述供氣模塊(3)由適于連續(xù)或間歇的吹氣泵或吸氣泵連接二通電磁閥構(gòu)成。
專利摘要本實用新型涉及一種可用于研究污染氣體口腔暴露的人工口腔模擬系統(tǒng)，包括口腔體和與其相連的供液模塊、供氣模塊和控溫模塊。由步進電機及其控制器和細分器以及儲液瓶構(gòu)成的供液模塊能夠精確控制唾液的供給速度和供液方向；供氣模塊能夠準確控制口腔氣體的暴露模式；控溫模塊能夠有效控制口腔體溫度的變化與穩(wěn)定。此三個模塊與口腔體相連，并與計算機控制的在線監(jiān)測儀器和接液裝置一起構(gòu)成污染氣體口腔暴露的模擬系統(tǒng)。本設備結(jié)構(gòu)簡單，便于搬遷和車載、船載移動，適合于對較大范圍內(nèi)的污染氣體、主流煙氣和環(huán)境煙氣的口腔暴露評價。由于在工作過程中所需耗材只有人工唾液，運行成本很低，適合推廣使用。
文檔編號G01N33/00GK202994760SQ20122069973
公開日2013年6月12日 申請日期2012年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月18日
發(fā)明者李春雷, 錢經(jīng)緯 申請人:復旦大學