動(dòng)物實(shí)驗(yàn)臭氧暴露箱設(shè)計(jì)與原理

動(dòng)物實(shí)驗(yàn)臭氧暴露箱是用于研究臭氧（O?）對(duì)生物體影響的專(zhuān)業(yè)設(shè)備，主要用于小鼠暴露實(shí)驗(yàn)、動(dòng)物細(xì)胞實(shí)驗(yàn)及復(fù)合污染物（如PM2.5與臭氧聯(lián)合）的毒性研究?。

1 基本結(jié)構(gòu)與材料選擇

臭氧暴露箱的設(shè)計(jì)需要綜合考慮實(shí)驗(yàn)需求、動(dòng)物福利和安全標(biāo)準(zhǔn)。一個(gè)完整的臭氧暴露箱系統(tǒng)通常由箱體、供氣系統(tǒng)、臭氧發(fā)生系統(tǒng)、濃度控制系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和安全防護(hù)系統(tǒng)組成。

箱體材料的選擇至關(guān)重要，因?yàn)槌粞蹙哂袕?qiáng)氧化性，容易與普通材料發(fā)生反應(yīng)。理想的箱體材料應(yīng)具備以下特性：耐腐蝕、不釋放有害物質(zhì)、良好的密封性和足夠的機(jī)械強(qiáng)度。目前常用的材料包括：

不銹鋼 (SUS304 或 SUS316)：具有優(yōu)異的耐腐蝕性和機(jī)械強(qiáng)度，是高濃度臭氧環(huán)境的首選材料

玻璃：透明度高，便于觀察，但易碎且不適用于動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)

丙烯酸 (有機(jī)玻璃)：透明度好，耐腐蝕性較強(qiáng)，適用于中小型暴露箱

聚四氟乙烯 (PTFE)：具有極強(qiáng)的耐腐蝕性，但成本較高

箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要考慮動(dòng)物舒適度和實(shí)驗(yàn)操作便利性。對(duì)于嚙齒類(lèi)動(dòng)物，標(biāo)準(zhǔn)暴露箱通常設(shè)有多層籠架，每層可容納多只動(dòng)物，確保空氣流通均勻。箱體內(nèi)應(yīng)配備自動(dòng)供水系統(tǒng)和排泄物收集裝置，以維持清潔的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。同時(shí)，箱體應(yīng)設(shè)計(jì)合理的觀察窗和操作口，便于實(shí)驗(yàn)人員進(jìn)行觀察和操作。

2 工作原理與控制系統(tǒng)

臭氧暴露箱的工作原理基于臭氧的強(qiáng)氧化性和可控釋放特性。當(dāng)氧氣通過(guò)高壓電場(chǎng)或紫外線(xiàn)臭氧發(fā)生器時(shí)，部分氧分子會(huì)轉(zhuǎn)化為臭氧分子，這一過(guò)程稱(chēng)為 "臭氧化"。通過(guò)精確控制臭氧發(fā)生器臭氧的生成速率和空氣流量，維持箱內(nèi)穩(wěn)定的臭氧濃度。

控制系統(tǒng)主要包括以下幾個(gè)部分：

臭氧濃度控制模塊：根據(jù)傳感器反饋信號(hào)調(diào)節(jié)臭氧生成量，確保濃度穩(wěn)定在設(shè)定值

溫度控制模塊：通過(guò)加熱或制冷系統(tǒng)維持箱內(nèi)溫度在適宜范圍

濕度控制模塊：調(diào)節(jié)空氣濕度，避免干燥或潮濕影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果

空氣流量控制模塊：確保足夠的換氣次數(shù)，維持箱內(nèi)空氣新鮮度

數(shù)據(jù)采集與記錄系統(tǒng)是現(xiàn)代臭氧暴露箱的重要組成部分。該系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)采集并存儲(chǔ)各項(xiàng)環(huán)境參數(shù)，包括臭氧濃度、溫度、濕度、氣壓等，為后續(xù)數(shù)據(jù)分析提供依據(jù)。

國(guó)內(nèi)廠商北京同林科技有限公司，提供動(dòng)物實(shí)驗(yàn)臭氧暴露系統(tǒng)所需設(shè)備，包括低濃度臭氧發(fā)生器（UV-M2）、臭氧檢測(cè)儀、氣泵、流量計(jì)、臭氧暴漏箱、臭氧尾氣分解器（F800）等。該系統(tǒng)適合小鼠大鼠臭氧實(shí)驗(yàn)、動(dòng)物細(xì)胞實(shí)驗(yàn)、植被實(shí)驗(yàn)、大氣臭氧層模擬、光化學(xué)煙霧實(shí)驗(yàn)、臭氧檢測(cè)儀臭氧校準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)臭氧發(fā)生器等應(yīng)用。