動物COPD熏煙造模實驗之如何選擇香煙煙氣發(fā)生器

慢性阻塞性肺疾病（慢阻肺病，chronic obstructive pulmonary disease，COPD）是一種慢性疾病，其特征是持續(xù)存在的呼吸系統(tǒng)癥狀和氣流受限。其致殘率和病死率很高，全球40歲以上發(fā)病率已高達9%～10%，在我國這個數(shù)字更是高達13.7%。
其病發(fā)因素可能有個體易感因素以及環(huán)境因素兩個方面，這兩者或相互影響。其中環(huán)境因素眾多，通常包括諸如吸煙，職業(yè)粉塵和化學物質，大氣污染，感染等等。
在生物醫(yī)學研究中動物模型，即COPD動物模型是非常重要的基礎條件，經(jīng)過研究人員大量的實驗證明，對動物采用香煙煙氣對實驗動物進行長時間的熏煙實驗是一種獲得COPD動物模型的理想方法。本文就動物COPD熏煙實驗中香煙煙氣模擬發(fā)生的香煙發(fā)生器（Cigarette Smoke Generator）的選擇進行探討。

首先，是標準問題：
由于動物COPD熏煙造模實驗至今沒有一個國際或國內的標準存在，所以目前不論是實驗方法或使用的儀器設備都十分繁雜無章，所謂條條大道通羅馬，最終或許都能實現(xiàn)造模的成功，或者一定比例數(shù)量實驗動物的造模成功，但成本往往是巨大的，特別對于初次接觸的研究者，往往會既消耗了長期的熏煙時間，又沒有獲得理想的COPD模型，甚至是動物因缺氧或煙氣濃度過大造成的死亡現(xiàn)象。
但如果我們參考國內外大量成功造模實驗來看，其實制備成功的COPD模型亦是有跡可循的，可簡單總結為一點：穩(wěn)定而合適的煙氣濃度。國外的實驗往往通過使用符合標準的香煙發(fā)生器來實現(xiàn)煙氣的穩(wěn)定發(fā)生，再根據(jù)實驗動物的數(shù)量，熏煙的方式等調整整個實驗香煙使用量，即可獲得穩(wěn)定而適當?shù)臒煔鉂舛取Ｔ摌藴食Ｓ玫挠蠭SO 3308:2012或 Canadian Intense Regime (CIR)，依照標準便有了設計參考，即使是初學者也更容易設計自己實驗。

另外，有部分實驗會采用濃度進行定標，比如煙氣濃度或CO濃度等等，理論上該方法可以實現(xiàn)參考定標的作用，但是高精度的煙氣濃度或CO等傳感器往往非常昂貴，且長期暴露再煙氣環(huán)境下極易損毀，成本是無疑是高昂的。值得說明的是國內部分廠家在宣傳時宣稱其設備符合GB/T 18801-2015標準，但該標準時空氣凈化器的標準，依照該標準對COPD熏煙實驗的定標幾乎無太多有用幫助。

其次，是儀器設備穩(wěn)定性問題：
有長期使用COPD熏煙造模設備進行造模實驗研究人員會發(fā)現(xiàn)，有些香煙發(fā)生器（有的是整個品牌所有產品，有的是品牌下部分型號）非常容易出現(xiàn)故障，從進煙出現(xiàn)卡煙，到抽煙部件損壞，煙蒂剔不出，或管路堵塞等。這些現(xiàn)象頻繁出現(xiàn)既和煙氣本身含有大量焦油等易堵塞腐蝕物質有關，也和設備設計有關，比如過于追求設備小型化會導致設備維護保養(yǎng)困難，從而導致長期使用時出現(xiàn)堵塞損壞（進口設備較常見），而進煙卡煙現(xiàn)象多是機械設計缺陷導致（國產設備較常見）。
最后，是設備設計連接問題：
這是一個極易被忽略而又非常重要的情況，香煙發(fā)生器的發(fā)生原理最根本是用機器自動化設計完成類似于人抽煙的動作，全自動香煙發(fā)生器往往會把從煙盒出煙，裝載香煙到煙嘴，自動點煙，抽煙直到剔除煙蒂所有動作全部交給機械，通過自動化完成。機器如果能很好的完成這些動作，無疑已經(jīng)是一臺很好的設備，但COPD熏煙造模實驗使用的香煙發(fā)生器不僅要求能夠很好地模擬抽煙，更是要求能夠把香煙發(fā)生的煙氣科學合理的供給實驗動物，我們稱為煙氣輸送過程，如何進一步提高煙氣輸送過程的運輸效率，減少輸送過程的煙氣損失是一個同樣重要的問題。一臺理想的香煙發(fā)生器，應該把香煙煙氣從離開煙嘴到動物暴露艙內的整個輸送過程進行優(yōu)化合理布局，以減少輸送過程中因氣溶膠碰撞，沉降吸附等因素造成的影響。
以上三個問題是我們在進行COPD熏煙造模實驗時必須面對且需要很好解決的，選擇一款理想的香煙發(fā)生器或許在一定程度上可以保證為其60天或更久熏煙造模實驗的成功。全球范圍來看，香煙發(fā)生器的品牌和類型可謂繁多，根據(jù)我們十多年的經(jīng)驗重點推薦一下幾款：
 

品牌	型號	特點
德國TSE	CSM10	全自動，10支煙嘴，符合ISO 3308:2012
德國CULTEX	SR100	全自動，10支煙嘴，符合ISO 3308:2012/ CIR
美國CH Technologies	JB2090	全自動，30支煙嘴，符合ISO 3308:2012/ CIR
日本 SIBATA	SG200	全自動，10支煙嘴，符合ISO 3308:2012/ CIR
中國 德伯科技	CSR300	全自動，10支煙嘴，符合ISO 3308:2012/ CIR

美國CH Technologies是一家專業(yè)從事毒理學研究的儀器供應商，該款香煙發(fā)生器為轉盤式，最高可提供30個煙嘴，符合ISO 3308:2012/ CIR標準；德國TSE是一家專門從事動物實驗設備的歐洲供應商，該款香煙發(fā)生器為轉盤式，最高可提供10個煙嘴，符合ISO 3308:2012/ CIR標準；德國CULTEX是一家專門提供細胞體外氣液界面暴露的專業(yè)儀器及實驗方案供應商，該款香煙發(fā)生器為轉盤式，最高可提供10個煙嘴，符合ISO 3308:2012/ CIR標準；日本SIBATA是一家可提供全面動物毒理實驗設備的儀器設備供應商，該款香煙發(fā)生器為轉盤式，最高可提供10個煙嘴，符合ISO 3308:2012/ CIR標準；德伯科技是一家專注于提供環(huán)境與呼吸研究臨床前動物實驗解決方案國產品牌，該款香煙發(fā)生器為轉盤式，最高可提供10支煙嘴，符合ISO 3308:2012/ CIR。
其實全球市場上不僅僅有以上幾個品牌，但需要考慮的是香煙發(fā)生器的生產廠家還需要能夠對煙氣形成以后的煙氣輸送有足夠的經(jīng)驗和重視，另外這些品牌的香煙發(fā)生器有共同的特點即全部為轉盤式吸煙，具有10支或以上煙嘴，符合ISO 3308:2012/ CIR模式。之所以他們同為轉盤式香煙發(fā)射器，是因為這種類型在結構上更容易清洗維護，減少故障或出現(xiàn)故障更容易迅速排除。
 
綜上，對于動物COPD造模實驗，選擇一款符合ISO 3308:2012/ CIR香煙發(fā)生器是熏煙造模成功的重要條件之一。關于動物熏煙造模實驗的另一個重要裝置—動物吸入暴露裝置的選擇，我們將另外單獨介紹，詳細內容請參見德伯科技（databiosci）官網(wǎng)。