(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210713943.3 (22)申请日 2022.06.22 (71)申请人 中国烟草总公司郑州烟草研究院 地址 450001 河南省郑州市高新区枫杨街2 号 (72)发明人 华辰凤　谢复炜　聂聪　赵俊伟　 李翔　赵阁　颜权平　尚平平　 刘瑞红　陈满堂　秦亚琼　刘惠民　 (74)专利代理 机构 郑州睿信知识产权代理有限 公司 41119 专利代理师 李凯 (51)Int.Cl. C12M 1/36(2006.01) C12M 1/04(2006.01) C12M 1/34(2006.01)C12M 1/00(2006.01) C12M 3/00(2006.01) (54)发明名称 一种气溶胶暴露系统 (57)摘要 本发明属于气溶胶暴露领域， 具体涉及一种 气溶胶暴露系统。 气溶胶暴露系统包括并联布置 的仿生口腔和仿生鼻腔， 仿生口腔和仿生鼻腔的 下游交汇处连接有仿生咽喉， 仿生咽喉的下游连 接有仿生气管 ‑支气管树， 仿生气管 ‑支气管树的 下游连接有仿生肺单元； 还包括胸腔结构， 仿生 气管‑支气管树和仿生肺单元均处于胸腔结构 内； 仿生口腔和/或仿生鼻腔的上游连接有进出 气管路， 气溶胶暴露系统还包括用于实现各仿生 器官呼吸的呼吸动力装置。 本发 明模拟了真实的 人体吸入和呼出过程， 既可以了解气溶胶在人体 的分布规律， 也可以研究呼吸运动的生理和损伤 机制， 为外源物质的治疗和损伤作用等提供研究 平台。 权利要求书3页 说明书18页 附图3页 CN 115232733 A 2022.10.25 CN 115232733 A 1.气溶胶暴露系统， 其特征在于， 包括并联布置的仿生口腔(30)和仿生鼻腔(28)， 仿生 口腔(30)和仿生鼻腔(28)的下游连接有仿生气管 ‑支气管树(33)， 仿生气管 ‑支气管树(33) 的下游连接有仿生肺单元； 所述仿生口腔(30)和 /或仿生鼻腔(28)的上游连接有进出气管 路(15)， 进出气管路(15)上连接有具有 四个工作阶段的呼吸动力装置， 在第一工作阶段时 呼吸动力装置用于将气体从进 出气管路(15)吸入； 在第二工作阶段时呼吸动力装置用于将 吸入的气体排出， 从而使气体依次经过仿生口腔(30)和/或仿生鼻腔(28)、 仿生气管 ‑支气 管树(33)进入仿生肺单元； 在第三工作阶段时呼吸动力装置用于将仿生肺单元中的气体经 仿生气管 ‑支气管树(33)、 仿生口腔(30)和/或仿生鼻腔(28)吸入； 在第四工作阶段时呼吸 动力装置用于将吸入的气体经进出气管路(15)排出。 2.根据权利要求1所述的气溶胶暴露系统， 其特征在于， 所述仿生肺单元的下游连接有 二氧化碳供给装置(38)， 二氧化碳供给装置(38)用于在第三工作阶段时向仿生肺单元提供 二氧化碳。 3.根据权利要求2所述的气溶胶暴露系统， 其特征在于， 所述仿生肺单元设置有至少两 个， 气溶胶暴露系统包括分流容器(41)， 二氧化碳供给装置(38)与分流容器(41)连接， 分流 容器(41)与各仿生肺单 元的下游通过二氧化 碳管路(45)连接 。 4.根据权利 要求1或2或3所述的气溶胶暴露系统， 其特征在于， 所述进出气管路(15)的 上游连接有进气支管和排气支管， 进气支管设置有两个， 两个进气支管中的其中一个用于 连接装有洁净气 体的气源(21)， 两个进气支管中的另一个用于连接装有气溶胶的受试物源 (23)， 排气支管用于连接尾气收集器(26)。 5.根据权利 要求1或2或3所述的气溶胶暴露系统， 其特征在于， 所述进出气管路(15)上 连接有加湿单 元(16)。 6.根据权利要求1或2或3所述的气溶胶暴露系统， 其特征在于， 所述仿生气管 ‑支气管 树(33)包括多级支气管， 各级支气管上均连接有所述的仿生肺单元， 至少一个仿生肺单元 内设有用于放置培养单元的放置结构， 至少一个仿生肺单元的下游连接有培养单元且该培 养单元通过旁侧管路(3 5)与相应支气管 连接。 7.根据权利要求1或2或3所述的气溶胶暴露系统， 其特征在于， 所述呼吸动力装置为活 塞推拉装置 。 8.根据权利要求1或2或3所述的气溶胶暴露系统， 其特征在于， 所述气溶胶暴露系统还 包括设置在仿生口腔(3 0)和仿生鼻腔(28)下游交汇处的仿生 咽喉(32)。 9.根据权利要求1或2或3所述的气溶胶暴露系 统， 其特征在于， 所述仿生口腔(30)、 仿 生鼻腔(28)、 仿生气管 ‑支气管树(33)以及仿生肺单元中的至少一个内设有用于放置培养 单元的放置结构。 10.气溶胶暴露系统， 其特征在于， 包括并联布置的仿生口腔(30)和仿生鼻腔(28)， 仿 生口腔(30)和仿生鼻腔(28)的下游连接有仿生气管 ‑支气管树(33)， 仿生气管 ‑支气管树 (33)的下游连接有仿生肺单元； 仿生气管 ‑支气管树(33)的上游连接有具有 四个工作阶段 的呼吸动力装置， 在第一工作阶段时呼吸动力装置用于将气体从仿生口腔(30)和 /或仿生 鼻腔(28)吸入； 在第二工作阶段时呼吸动力装置用于将吸入的气体排出， 进而使气体经仿 生气管‑支气管树(33)进入仿生肺单元； 在第三工作阶段时呼吸动力装置用于将仿生肺单 元中的气体经仿生气管 ‑支气管树(33)吸入； 在第四工作阶段时呼吸动力装置用于将吸入权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115232733 A 2的气体经仿生口腔(3 0)和/或仿生鼻腔(28)排出。 11.根据权利要求10所述的气溶胶暴露系统， 其特征在于， 所述仿生肺单元的下游连接 有二氧化碳供给装置(38)， 二氧化碳供给装置(38)用于在第三工作阶段时向仿生肺单元提 供二氧化 碳。 12.根据权利要求11所述的气溶胶暴露系统， 其特征在于， 所述仿生肺单元设置有至少 两个， 气溶胶暴露系统包括分流容器(41)， 二氧化碳供给装置(38)与分流容器(41)连接， 分 流容器(41)与各仿生肺单 元的下游通过二氧化 碳管路(45)连接 。 13.根据权利 要求10或11或12所述的气溶胶暴露系统， 其特征在于， 所述仿生口腔(30) 和/或仿生鼻腔(28)的上游连接有进出气管路(15)， 进出气管路(15)的上游连接有进气支 管和排气支管， 进气支管设置有两个， 两个进气支管中的其中一个用于连接装有洁净气体 的气源(21)， 两个进气支管中的另一个用于连接装有气溶胶的受试物源(23)， 排气支管用 于连接尾气收集器(26)。 14.根据权利 要求10或11或12所述的气溶胶暴露系统， 其特征在于， 所述仿生口腔(30) 和/或仿生鼻腔(28)的上游连接有进出气管路(15)， 所述进出气管路(15)上连接有加湿单 元(16)。 15.根据权利要求10或11或12所述的气溶胶暴露系统， 其特征在于， 所述仿生气管 ‑支 气管树(33)包括多级支气管， 各级支气管上均连接有所述的仿生肺单元， 至少一个仿生肺 单元内设有用于放置培养单元的放置结构， 至少一个仿生肺单元的下游 连接有培养单元且 该培养单元通过旁侧管路(3 5)与相应支气管 连接。 16.根据权利要求10或11或12所述的气溶胶暴露系统， 其特征在于， 所述呼吸动力装置 为活塞推拉装置 。 17.根据权利要求10或11或12所述的气溶胶暴露系统， 其特征在于， 所述气溶胶暴露系 统还包括设置在仿生口腔(3 0)和仿生鼻腔(28)下游交汇处的仿生 咽喉(32)。 18.根据权利要求10或11或12所述的气溶胶暴露系统， 其特征在于， 所述仿生口腔 (30)、 仿生鼻腔(28)、 仿生气管 ‑支气管树(33)以及仿生肺单元中的至少一个内设有用于放 置培养单元的放置结构。 19.气溶胶暴露系统， 其特征在于， 包括并联布置的仿生口腔(30)和仿生鼻腔(28)， 仿 生口腔(30)和仿生鼻腔(28)的下游连接有仿生气管 ‑支气管树(33)， 仿生气管 ‑支气管树 (33)的下游连接有仿生肺单元； 所述气溶胶暴露系统还包括胸腔结构(43)， 仿生肺单元均 处于胸腔结构(43)内； 胸腔结构(43)的外部连接有具有两个工作阶段的呼吸动力装置， 在 第一工作阶段时呼吸动力装置用于抽取胸腔结构(43)内的气体， 使胸腔结构(43)内的气 压 减小， 以使气体经仿生鼻腔(28)和/或仿生口腔(30)、 仿生咽喉(32)、 仿生气管 ‑支气管树 (33)进入仿生肺单元； 在第二工作阶段时呼吸动力装置用于向胸腔结构(43)内注入气体， 使胸腔结构(43)内的气压增大， 以使仿生肺单元内的气体通过仿生气管 ‑支气管树(33)、 仿 生咽喉(32)以及仿生鼻腔(28)和/或仿生口腔(3 0)排出。 20.根据权利要求19所述的气溶胶暴露系统， 其特征在于， 所述仿生肺单元的下游连接 有二氧化碳供给装置(38)， 二氧化碳供给装置(38)用于在第二工作阶段时向仿生肺单元提 供二氧化 碳。 21.根据权利要求20所述的气溶胶暴露系统， 其特征在于， 所述仿生肺单元设置有至少权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115232733 A 3