一種細胞培養(yǎng)基中大氣顆粒物采集裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種細胞培養(yǎng)基中大氣顆粒物采集裝置。目前霧霾中顆粒物的毒性研究不深入的主要原因是PM2.5顆粒物提取難，毒性評價不全面。本發(fā)明的筒體用兩塊隔板分隔成三層；膜固定架嵌套在筒體上層；多張濾膜分層放置在膜固定架上；上部隔板的底部和下部隔板的頂部均固定有紫外滅菌燈；導氣軟管通過鐵環(huán)固定在筒體中層；導氣軟管的上端伸入膜固定架底部，下端穿過下部的隔板；導氣軟管上設有流量計和可調泵；U型管設置在筒體下層，且外端伸出筒體外；溫度測定控制系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、可調泵和紫外滅菌燈均與定時器串聯(lián)后接入總電路。本發(fā)明可避免大氣顆粒物毒性評價過程中存在顆粒物提取復雜，提取過程中污染物缺失，造成評價不全面的問題。
【專利說明】一種細胞培養(yǎng)基中大氣顆粒物采集裝置

【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于環(huán)境毒理學領域，具體涉及一種細胞培養(yǎng)基中大氣顆粒物采集裝置。

【背景技術】
[0002]空氣為地球生命繁衍和人類發(fā)展的基礎，它的狀態(tài)和變化，時時處處影響到人類的活動與生存。2013年，中國霧霾問題嚴重，各地爆發(fā)大面積霧霾。以北京為例，僅I月份就出現(xiàn)了 26天霧霾天氣。霧霾天氣的出現(xiàn)，對人類健康造成了嚴重影響，增加了呼吸道感染發(fā)病率和其他并發(fā)癥的產生幾率。尤其是PM2.5顆粒物，其與較粗的大氣顆粒物相比，具有粒徑小，面積大，活性強，易附帶有毒、有害物質(例如，重金屬、微生物等)，且在大氣中的停留時間長、輸送距離遠，因而對人體健康和大氣環(huán)境質量的影響更大。
[0003]然而目前對于霧霾中顆粒物的毒性研宄并不深入，大量研宄只是通過大數(shù)據(jù)形式來說明PM2.5的升高與呼吸道疾病住院人數(shù)或肺癌發(fā)病率呈正相關，缺少基礎試驗研宄及理論支持。其主要原因是PM2.5顆粒物提取難，其中包括提取過程復雜。目前PM2.5顆粒物的提取主要采用將采集PM2.5顆粒物的聚四氟乙烯濾膜放入2ml的無菌水中進行水域超聲，然后干燥，稱取質量，再用無菌水配置含PM2.5的暴露液，并將其在_20°C保存，待細胞毒性測試時使用。這種方法存在以下三個缺陷:1、排除了 PM2.5中可溶性顆粒物；2、顆粒物提取過程中可能存在凝結，造成粒徑改變；3、暴露過程為一次性暴露，與實際蓄積性暴露存在較大區(qū)別，因此目前對PM2.5提取方法具有缺陷，造成毒性評價不全面。
[0004]現(xiàn)階段有關大氣細顆粒物收集裝置以及滅菌裝置已取得一定的成果，專利號為201010208349.6、發(fā)明名稱為“三通道大氣顆粒物采樣器”的專利即提供了一種采集不同粒級大氣顆粒物的裝置；專利號為201110408426.7、發(fā)明名稱為“PM2.5級粉塵收集及所攜帶病菌殺滅的凈化處理裝置”的專利提供了一種粉塵滅菌的裝置；但上述兩種裝置尚無法應用于大氣顆粒物對細胞的毒性評價中。為此，有必要研宄和開發(fā)新型的、集大氣顆粒物收集、滅菌、細胞暴露為一體的裝置，為大氣顆粒物毒性評價提供新的技術和思路，這對于降低大氣細顆粒物的環(huán)境風險和對人群健康的危害具有重要意義。


【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術的不足，提供一種高效、操作簡單、污染物收集全面的細胞培養(yǎng)基中大氣顆粒物采集裝置，克服大氣顆粒物提取復雜，提取過程中易造成部分污染物缺失、難以準確反映PMlO和PM2.5對人體各組織細胞危害的缺陷，使大氣細小顆粒物毒性評價更為準確。
[0006]為解決上述技術問題，本發(fā)明的技術方案如下:
本發(fā)明包括筒體、顆粒物過濾系統(tǒng)、顆粒物除菌系統(tǒng)和細胞暴露系統(tǒng)；所述的筒體為頂部開放、底部封閉的圓筒形，內壁用兩塊隔板分隔成上層、中層和下層；所述的顆粒物過濾系統(tǒng)包括膜固定架和濾膜；所述膜固定架的底部封閉，整體嵌套在筒體的內壁上層；多張濾膜分層放置在膜固定架上；所述的顆粒物除菌系統(tǒng)包括鐵環(huán)、紫外滅菌燈和導氣軟管；上部隔板的底部和下部隔板的頂部均固定有紫外滅菌燈；所述的導氣軟管設置在筒體中層，整體沿豎直方向呈螺旋狀，并通過鐵環(huán)固定；導氣軟管的上端穿過上部的隔板并伸入膜固定架底部，下端穿過下部的隔板；導氣軟管的下端設有流量計和可調泵；所述的細胞暴露系統(tǒng)包括溫度測定控制系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)和U型管；筒體的下層側壁開設有細胞培養(yǎng)皿進口，門板蓋住細胞培養(yǎng)皿進口 ；所述的U型管整體設置在筒體下層，且外端伸出筒體外；導氣軟管的下端及U型管伸出筒體外的一端均設有單向閥；所述的溫度測定控制系統(tǒng)和加熱系統(tǒng)均設置在筒體下層，組成控溫系統(tǒng)；所述的溫度測定控制系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、可調泵和紫外滅菌燈均與定時器串聯(lián)后接入總電路。
[0007]所述的筒體固定于可調三腳架上。
[0008]所述的紫外滅菌燈配有開關，可調節(jié)紫外線強度，也可手動調節(jié)紫外暴露時間。
[0009]所述的筒體下層和門板的內側壁均涂有隔熱層。
[0010]所述的細胞暴露系統(tǒng)還包括培養(yǎng)皿放置平臺，所述的培養(yǎng)皿放置平臺設置在筒體底部。
[0011]氣體由導氣軟管的頂部流向底部時其上的單向閥打開，氣體由U型管的內端流向外端時其上的單向閥打開。
[0012]本發(fā)明具有的有益效果:
本發(fā)明集大氣顆粒物收集和細胞毒性暴露于一體，可避免現(xiàn)有大氣顆粒物毒性評價過程中存在大氣顆粒物提取復雜，提取過程中污染物缺失，從而造成評價不全面的問題，使大氣顆粒物污染物毒性評價有機地與當?shù)匚廴疚锉O(jiān)測數(shù)據(jù)結合，全面準確地評價不同區(qū)域大氣污染物毒性特點。本發(fā)明操作簡便，設計巧妙，易于實施，便于運輸，毒性評價準確。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明的整體結構示意圖。

【具體實施方式】
[0014]下面結合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0015]如圖1所示，一種細胞培養(yǎng)基中大氣顆粒物采集裝置，包括筒體、顆粒物過濾系統(tǒng)、顆粒物除菌系統(tǒng)和細胞暴露系統(tǒng)；筒體固定于可調三腳架10上；筒體為頂部開放、底部封閉的圓筒形，內徑為25cm，內壁用兩塊隔板分隔成上層、中層和下層，上層高15cm，中層高25cm，下層高30cm ;顆粒物過濾系統(tǒng)包括膜固定架I和濾膜2 ;膜固定架I的底部封閉，整體嵌套在筒體的內壁上層；兩張濾膜2分兩層放置在膜固定架I上；顆粒物除菌系統(tǒng)包括鐵環(huán)3、紫外滅菌燈4和導氣軟管5 ;兩個紫外滅菌燈4固定在上部隔板的底部，另外兩個紫外滅菌燈4固定在下部隔板的頂部；導氣軟管5設置在筒體中層，整體沿豎直方向呈螺旋狀，并通過鐵環(huán)3固定；導氣軟管5的上端穿過上部的隔板并伸入膜固定架I底部，下端穿過下部的隔板；導氣軟管5的下端設有流量計8和可調泵14，確保進入氣流的穩(wěn)定性；細胞暴露系統(tǒng)包括溫度測定控制系統(tǒng)7、加熱系統(tǒng)9、培養(yǎng)皿放置平臺11和U型管15 ;筒體的下層側壁開設有細胞培養(yǎng)皿進口，門板12蓋住細胞培養(yǎng)皿進口 ；筒體下層和門板12的內側壁均涂有隔熱層16 ;培養(yǎng)皿放置平臺11設置在筒體底部；U型管15整體設置在筒體下層，且外端伸出筒體外；導氣軟管5的下端及U型管15伸出筒體外的一端均設有單向閥6 ;氣體由導氣軟管5的頂部流向底部時其上的單向閥6打開，氣體由U型管15的內端流向外端時其上的單向閥6打開，無氣流條件下單向閥6自動閉合，防止試驗停止后外界細菌進入；溫度測定控制系統(tǒng)7和加熱系統(tǒng)9均設置在筒體下層，組成控溫系統(tǒng)，保證細胞處在正常暴露溫度條件下。溫度測定控制系統(tǒng)7、加熱系統(tǒng)9、可調泵14和所有紫外滅菌燈4均與定時器13串聯(lián)后接入總電路，定時器13可根據(jù)試驗要求設置暴露時間。
[0016]膜固定架I的高度為5cm，可安放不同孔徑的濾膜2。
[0017]紫外滅菌燈4配有開關，可調節(jié)紫外線強度，也可手動調節(jié)紫外暴露時間。
[0018]該細胞培養(yǎng)基中大氣顆粒物采集裝置的工作原理:
先打開可調泵14，調節(jié)進入導氣軟管5的空氣流量至試驗所需的肺活量，并設置好每分鐘呼吸次數(shù)，然后打開溫度測定控制系統(tǒng)7和加熱系統(tǒng)9，調節(jié)筒體下層的溫度至細胞正常生長所需的溫度。參數(shù)調節(jié)好后，將無菌水注入U型管15中，防止外部細菌進入，影響試驗結果；然后將培養(yǎng)有細胞的無菌細胞培養(yǎng)皿通過細胞培養(yǎng)皿進口放于培養(yǎng)皿放置平臺11上，導氣軟管5的下端和U型管15的內端均插入無菌細胞培養(yǎng)皿中，在定時器13上設置好暴露時間。工作時，可調泵14將外界空氣抽至濾膜2，篩去大粒徑顆粒物，獲得所需的小粒徑顆粒物。外界空氣經濾膜2過濾后，進入導氣軟管5，接受紫外滅菌燈4照射，對顆粒物進行滅菌，滅菌后的顆粒物進入無菌細胞培養(yǎng)液中，多余氣體通過U型管15排出，進入空氣。試驗結束后，由于導氣軟管5和U型管15內無空氣流動，兩個單向閥6均自動閉合，取出無菌細胞培養(yǎng)皿，檢測細胞的生化指標，對大氣顆粒物進行毒性評價。
[0019]該細胞培養(yǎng)基中大氣顆粒物采集裝置集大氣顆粒物收集和細胞毒性暴露于一體，可避免現(xiàn)有大氣顆粒物毒性評價過程中存在大氣顆粒物提取復雜，提取過程中污染物缺失，從而造成評價不全面的問題，使大氣顆粒物污染物毒性評價能有機地與當?shù)匚廴疚锉O(jiān)測數(shù)據(jù)結合，全面準確地評價不同區(qū)域大氣污染物毒性特點。
【權利要求】
1.一種細胞培養(yǎng)基中大氣顆粒物采集裝置，包括筒體、顆粒物過濾系統(tǒng)、顆粒物除菌系統(tǒng)和細胞暴露系統(tǒng)，其特征在于: 所述的筒體為頂部開放、底部封閉的圓筒形，內壁用兩塊隔板分隔成上層、中層和下層；所述的顆粒物過濾系統(tǒng)包括膜固定架和濾膜；所述膜固定架的底部封閉，整體嵌套在筒體的內壁上層；多張濾膜分層放置在膜固定架上；所述的顆粒物除菌系統(tǒng)包括鐵環(huán)、紫外滅菌燈和導氣軟管；上部隔板的底部和下部隔板的頂部均固定有紫外滅菌燈；所述的導氣軟管設置在筒體中層，整體沿豎直方向呈螺旋狀，并通過鐵環(huán)固定；導氣軟管的上端穿過上部的隔板并伸入膜固定架底部，下端穿過下部的隔板；導氣軟管的下端設有流量計和可調泵；所述的細胞暴露系統(tǒng)包括溫度測定控制系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)和U型管；筒體的下層側壁開設有細胞培養(yǎng)皿進口，門板蓋住細胞培養(yǎng)皿進口 ；所述的U型管整體設置在筒體下層，且外端伸出筒體外；導氣軟管的下端及U型管伸出筒體外的一端均設有單向閥；所述的溫度測定控制系統(tǒng)和加熱系統(tǒng)均設置在筒體下層，組成控溫系統(tǒng)；所述的溫度測定控制系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、可調泵和紫外滅菌燈均與定時器串聯(lián)后接入總電路。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種細胞培養(yǎng)基中大氣顆粒物采集裝置，其特征在于:所述的筒體固定于可調三腳架上。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種細胞培養(yǎng)基中大氣顆粒物采集裝置，其特征在于:所述的紫外滅菌燈配有開關，可調節(jié)紫外線強度，也可手動調節(jié)紫外暴露時間。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種細胞培養(yǎng)基中大氣顆粒物采集裝置，其特征在于:所述的筒體下層和門板的內側壁均涂有隔熱層。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種細胞培養(yǎng)基中大氣顆粒物采集裝置，其特征在于:所述的細胞暴露系統(tǒng)還包括培養(yǎng)皿放置平臺，所述的培養(yǎng)皿放置平臺設置在筒體底部。
6.根據(jù)權利要求1所述的一種細胞培養(yǎng)基中大氣顆粒物采集裝置，其特征在于:氣體由導氣軟管的頂部流向底部時其上的單向閥打開，氣體由U型管的內端流向外端時其上的單向閥打開。
【文檔編號】C12M1/38GK104498356SQ201410833196
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月26日 優(yōu)先權日:2014年12月26日
【發(fā)明者】張杭君, 方文迪, 王彬浩, 王丹丹 申請人:杭州師范大學