动物实验臭氧暴露箱设计与原理

动物实验臭氧暴露箱设计与原理

动物实验臭氧暴露箱是用于研究臭氧（O₃）对生物体影响的专业设备，主要用于小鼠暴露实验、动物细胞实验及复合污染物（如PM2.5与臭氧联合）的毒性研究‌。

1 基本结构与材料选择

臭氧暴露箱的设计需要综合考虑实验需求、动物福利和安全标准。一个完整的臭氧暴露箱系统通常由箱体、供气系统、臭氧发生系统、浓度控制系统、环境监测系统和安全防护系统组成。

箱体材料的选择至关重要，因为臭氧具有强氧化性，容易与普通材料发生反应。理想的箱体材料应具备以下特性：耐腐蚀、不释放有害物质、良好的密封性和足够的机械强度。目前常用的材料包括：

不锈钢 (SUS304 或 SUS316)：具有优异的耐腐蚀性和机械强度，是高浓度臭氧环境的首选材料

玻璃：透明度高，便于观察，但易碎且不适用于动态实验

丙烯酸 (有机玻璃)：透明度好，耐腐蚀性较强，适用于中小型暴露箱

聚四氟乙烯 (PTFE)：具有极强的耐腐蚀性，但成本较高

箱体结构设计需要考虑动物舒适度和实验操作便利性。对于啮齿类动物，标准暴露箱通常设有多层笼架，每层可容纳多只动物，确保空气流通均匀。箱体内应配备自动供水系统和排泄物收集装置，以维持清洁的实验环境。同时，箱体应设计合理的观察窗和操作口，便于实验人员进行观察和操作。

2 工作原理与控制系统

臭氧暴露箱的工作原理基于臭氧的强氧化性和可控释放特性。当氧气通过高压电场或紫外线臭氧发生器时，部分氧分子会转化为臭氧分子，这一过程称为 "臭氧化"。通过精确控制臭氧发生器臭氧的生成速率和空气流量，维持箱内稳定的臭氧浓度。

控制系统主要包括以下几个部分：

臭氧浓度控制模块：根据传感器反馈信号调节臭氧生成量，确保浓度稳定在设定值

温度控制模块：通过加热或制冷系统维持箱内温度在适宜范围

湿度控制模块：调节空气湿度，避免干燥或潮湿影响实验结果

空气流量控制模块：确保足够的换气次数，维持箱内空气新鲜度

数据采集与记录系统是现代臭氧暴露箱的重要组成部分。该系统能够实时采集并存储各项环境参数，包括臭氧浓度、温度、湿度、气压等，为后续数据分析提供依据。

国内厂商北京同林科技有限公司，提供动物实验臭氧暴露系统所需设备，包括低浓度臭氧发生器（UV-M2）、臭氧检测仪、气泵、流量计、臭氧暴漏箱、臭氧尾气分解器（F800）等。该系统适合小鼠大鼠臭氧实验、动物细胞实验、植被实验、大气臭氧层模拟、光化学烟雾实验、臭氧检测仪臭氧校准，标准臭氧发生器等应用。