[实用新型]一种可模拟自然环境的气溶胶传播试验系统

说明书

技术领域

本实用新型属于生物安全实验装置，涉及一种可模拟自然环境的气溶胶传播试验系统，具体是指一种模拟自然环境风力、温度、湿度以及辐射强度的气溶胶传播试验系统。 

背景技术

气溶胶传播是判定一项传染病是否列为重大突发公共卫生事件的核心指标之一，是SARS、禽流感(H5N1、H7N9)等许多重大、新发突发传染病的重要传播途径。目前，国际上对气溶胶学研究高度关注，尤其美国，将气溶胶研究计划列为“国家重点研究计划”，相关技术及设备平台较为完善。国际上对该类研究核心技术实行严格封锁和技术管控，打破垄断，论证并自主研发符合生物安全要求的气溶胶传播风险评价设备，是我国病原微生物气溶胶学研究的迫切需求。 

目前进行气溶胶评价研究的装置很多，但大多比较简易，只能研究单一条件下气溶胶传播规律，很难达到可模拟自然环境的现实要求。本研究是将生命科学技术、疾病预防控制需求和仪器设备制造方法相结合，在生物安全框架下，构建集环境风洞(环境模拟)设计、自动化信息采集与试验验证于一体的病原微生物空气(气溶胶)传播风险评价设备。从预警的角度及早判定SARS、高致病性禽流感(H5N1、H7N9)等烈性病原微生物能否在空气中传播，能否跨种传播到人，乃至人传人的重大基础性科学问题，打破国外技术垄断封锁，为我国烈性传染病评估评价、预警预测提供重要的基本研究设备。 

本实用新型结合环境风洞的设计理念，以环境风洞和试验舱形成密闭的环境，气溶胶发生装置和监测装置很好地和试验舱结合，实现了高模拟性、高安 全性、高可控性的模拟气溶胶传播方式的人工环境。该装置能安全高效地获得烈性病原微生物空气(气溶胶)本底生物学特性及在自然环境中的传播规律基础数据，形成完整数据链，系统阐明自然条件下烈性病原微生物在空气中随温度、湿度、风速、辐射强度的存活与衰亡规律、致病力以及传播规律，并能在全国科研、疾控等重要单位进行推广应用，为我国公共安全提供强大预警支撑。 

实用新型内容

本实用新型针对现有技术的不足，提供了一种可模拟自然环境的气溶胶传播试验系统，是一种可模拟自然环境条件下气溶胶传播规律的非常实用的试验系统，解决了现有装置模拟条件单一、结构复杂等问题，具有很好地市场推广潜力，也为病原微生物气溶胶传播规律及跨种传播能力评价建立很好的平台。 

本实用新型解决技术问题采用的技术方案如下： 

一种可模拟自然环境的气溶胶传播试验系统，包括自然环境模拟模块、气溶胶发生模块、试验舱、气溶胶粒子监测模块、数据采集与控制模块。 

自然环境模拟模块包括风力产生装置、温度产生装置、湿度产生装置和辐射强度产生装置四个部分，能够产生与自然环境相近的环境参数。 

风力产生装置是一种类似风洞的装置，包括风力源、第一扩散段、第一拐角、第二扩散段、稳定段、收缩段、第三扩散段和第二拐角，风力装置的两端连接到试验舱的两端，和试验舱一起构成气流的闭合回路，能够产生0～5m/s的风力，即不大于自然界三级以下风。 

温度产生装置设置在第一扩散段内，由若干个电加热管组构成，参数设置为0～40℃(自然界常见生活温度)，每个电加热管组包括8翼型导流片和电热管。为了不影响整个流场中的气流品质，将电热管包装于翼型导流片内，其流线型可以最大程度上降低紊流度。 

湿度产生装置设置在第二扩散段，由加湿器和除湿器两部分构成，设置的湿度参数为10～90％(自然界常见湿度范围)。在气流循环过程中实现试验舱湿度的调节。 

辐射强度产生装置设置在试验舱内，在试验舱顶部均布紫外灯，并通过控制打开的灯的数量以调节辐射强度大小，参数设置为0～300mW/m²(自然界紫外线指数12以下，涵盖了地球上大部分地区的紫外照射强度)。由I＝W/St＝P/S可知，每盏紫外灯的功率为：P＝nIS/η＝9×300mW/m²×4π×1.2m²/75％＝64W。其中，η为紫外光穿过有机玻璃的效率。 

试验舱可以进行3.5m距离的气溶胶传播评价。试验舱包括主舱体、操作面板、长袖手套、传递窗、自动采样装置、传感器。试验舱操作面为透明材质，可整体拆卸。操作面板上开孔，设置长袖手套与传递窗。自动采样装置接受外部的数据采集控制模块命令沿水平方向与竖直方向移动至目标位置，采集不同空间位置的气溶胶粒子；试验舱内部设置的传感器用来实时监测温度、湿度、风力和辐射强度。