内置式鼻腔粉尘收集器及其应用方法与流程

2021-01-20 13:01:42|

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本发明涉及一种内置式鼻腔粉尘收集器及其应用方法，属于化妆品检验领域。

背景技术：

人的鼻腔内有很多鼻毛，这些鼻毛的纵横交错构成网状已经具有一定的过滤能力，但这些网状鼻毛过于稀疏，只能阻挡呼吸气流中的少量灰尘，呼吸气流中的大部分细颗粒物还是能进入人的肺部。使用化妆品时，女性会使用粉饼、散粉类化妆品，不管是使用粉扑还是散粉刷，都会引起粉尘，粉尘漂浮在空气中，会随着呼吸进入鼻腔体，然后通过呼吸道进入肺里，长年累月吸入的量可能对人体健康有害。化妆品安全评估的暴露评估中缺少相关粉尘吸收装置，无法对漂浮在空气中的通过呼吸作用进入人体鼻腔的化妆品粉尘颗粒化合物进行收集，所以对化妆品中的某些化合物，例如二氧化钛、氧化锌、石棉的吸入含量无法检测。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提出了一种内置式鼻腔粉尘收集器及应用方法，可以用于收集吸入的化妆品中的粉尘颗粒物，对通过呼吸作用进入人体内部的化合物化进行安全性研究，以便开展后续的化妆品安全评估工作。

本发明所述的内置式鼻腔粉尘收集器，其特征在于：包括双鼻腔支撑架和颗粒粉尘截留层，所述双鼻腔支撑架由两个用于置入目标人体鼻腔内的鼻腔体扩张器和连接于两鼻腔体扩张器之间的固定夹组成，所述鼻腔体扩张器为与人体鼻腔轮廓相似的弹性网格状结构，且鼻腔体扩张器沿轴向设有可与其前、后两端面贯通的呼吸通道；所述鼻腔体扩张器后端面的外边沿外翻形成一弧形环边，用于与目标人体的鼻孔边缘贴合；所述固定夹连接于两鼻腔体扩张器之间，且面向目标人体鼻孔一侧设有一凹陷，用于夹在两鼻孔之间；

所述颗粒粉尘截留层拆卸式安装于鼻腔体扩张器的呼吸通道内，为与呼吸通道适配的层状结构，其外表面均贴覆于呼吸通道的内壁面；所述颗粒粉尘截留层沿轴向设有一前端封闭、后端敞开的过滤腔；其中：

所述层状结构包括熔喷布层和活性炭层，所述熔喷布层分为内、外两层，且两层熔喷布层之间黏附至少一层活性炭层。

优选的，所述鼻腔体扩张器为一去顶的圆锥网状结构，圆锥网状结构的内环壁以及前端面内表面均贴覆颗粒粉尘截留层，其中圆锥网状结构的前端面外径小于后端面外径，以方便鼻腔体扩张器顺利插入目标人体的鼻腔内。

优选的，所述鼻腔体扩张器套设于颗粒粉尘截留层外部，二者拆卸式连接在一起，且鼻腔体扩张器的内环壁以及前端面均与颗粒粉尘截留层的外表面接触。

优选的，所述层状空心结构为一前端封闭、后端敞开的空心圆台结构。

优选的，所述固定夹为一u型夹，且u型夹的两端分别连接于两鼻腔体扩张器的弧形环边上。

优选的，所述固定夹与鼻腔体扩张器一体成型，不可拆卸。

优选的，所述鼻腔体扩张器为医用硅胶材料制成，医用硅胶具有良好的生物相容性，对人体组织无刺激性、无毒性、无过敏反应、机体排异反应极少，具有良好的理化特性，与体液以及组织接触过程中能保持其原有的弹性和柔软度，不被降解，是一种相当稳定的惰性物质，由于鼻腔体扩张器形状很难做到与鼻腔内壁完全贴合，当鼻腔体扩张器塞进鼻腔时，鼻腔体扩张器与鼻腔壁间会有少量空隙，这些空隙成为呼吸气流中的没有过虑性地方，粉尘细颗粒物从这些空隙中进入人的肺部，无法截留的全部进入鼻腔内部的粉尘颗粒。为了解决这个问题，我们使用医用硅胶作为鼻塞体材料，虽然每个人的鼻腔大小不一样，但是医用硅胶的有一定弹性，当将鼻腔体扩张器塞进鼻腔时，鼻腔体扩张器与鼻腔壁间会有较好的贴合，减少鼻腔体扩张器与鼻腔壁间的空隙，使得粉尘细颗粒物最大程度截留。同时又在鼻腔体扩张器的前边缘做了一定弧度外翻，外翻的边缘可与鼻孔边缘贴合，既起到固定装置效果，又可以避免鼻腔壁与装置的空隙，最大限度将吸入粉尘颗粒物吸附于截留层上。

优选的，所述层状结构由两层熔喷布层和两层活性炭层组成，所述熔喷布层分为内、外两层，且两层熔喷布层之间黏附两层活性炭层，并且外层的熔喷布层通过粘合剂与鼻腔体扩张器的内壁粘合在一起；活性炭是由含炭为主的物质为原料，经高温碳化和活化指的疏水性吸附剂。活性炭含有大量的微孔，具有巨大的比表面积，可吸附某些有毒的金属物和空气中的微粒(pm2.5)，所以活性炭是一种用来吸附化妆品粉尘颗粒物的理想材料。熔喷布是聚丙烯材料，具有超细纤维增加单位面积纤维数和表面积，可以截留粉尘颗粒物。本专利使用的熔喷布是高密度熔喷布(60g/m²)，可以截留0.3微米颗粒物。本专利由二层熔喷布和二层活性炭组成，可以截留空气中吸入鼻腔的化妆品粉尘颗粒化合物。截留层必须有一定的均匀疏松性质，这样才能使人呼吸时不能过于阻碍呼吸气流又能截留粉尘颗粒物，所以截留层材料选用制造口罩级别的高效熔喷布和活性炭层。

或者，鼻腔体扩张器与颗粒粉尘截留层卡接，即鼻腔体扩张器的弧形环边内沿处设置凸起，颗粒粉尘截留层插入鼻腔体扩张器的呼吸通道内，并通过鼻腔体扩张器的凸起卡在一起，用于阻挡在颗粒粉尘截留层的边沿处，以防止颗粒粉尘截留层从鼻腔体扩张器内脱落。

或者，颗粒粉尘截留层的外壁设有拉绳，并通过拉绳与鼻腔体扩张器系在一起，防止颗粒粉尘截留层从鼻腔体扩张器内脱落。测试结束后，需要将颗粒粉尘截留层取出时，只需切断拉绳即可。

优选的，外层的熔喷布层通过k-630特种快固粘合剂与鼻腔体扩张器的内壁粘合在一起，k-630特种快固粘合剂主要用于粘接表面为堕性的难粘材质以及不同材质之间的小面积互粘，具有耐水、耐热、耐酸碱、耐腐蚀性、耐油和无白化，环保无毒等优点。

优选的，所述弧形环边的内表面为向外凸起的弧形面。

一种如本发明所述内置式鼻腔粉尘收集器的应用方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将双鼻腔支撑架的两个鼻腔体扩张器塞入目标人体的鼻腔体内，此时鼻腔扩张器的外壁以及弧形环边分别贴合鼻腔体的内表面以及鼻孔边缘；

2)将固定夹的凹陷卡在准目标人体的两鼻孔之间，实现将双鼻腔支撑架固定在目标人体的鼻腔体内固定；

3)模拟化妆时使用粉类产品的条件，正常呼吸即可，颗粒粉尘截留层吸附截留吸入目标人体的鼻腔体的化妆品粉尘颗粒类化合物；

4)取下内置式鼻腔粉尘收集器，并将颗粒粉尘截留层取下后干燥至恒重；

5)测定颗粒粉尘截留层内二氧化钛或氧化锌的含量；

6)根据步骤5)获得的二氧化钛或氧化锌的含量，计算出一个月连续每天使用粉饼、散粉类化妆品时，吸入鼻孔的二氧化钛或氧化锌的含量，作为测定的化妆品安全评估中的暴露评估的参考数值。

步骤5)中测定颗粒粉尘截留层内二氧化钛含量的方法如下：

(1)将截留层置于瓷坩埚中，瓷坩埚中置于马弗炉高温消解，加硫酸再高温消解至澄清，去离子水转移消解溶液至容量瓶并定容，定容体积为v，ml；

(2)制备样品溶液：样品预处理后，使钛以离子状态存在于样品溶液中，加入抗坏血酸溶液掩蔽干扰，其中在酸性环境下样品溶液中的钛与二安替比林甲烷溶液生成黄色；

(3)采用分光光度法在388nm处检测步骤(2)制备的样品溶液，并记录空白溶液中钛的质量浓度ρ0(单位为μg/m)、样品溶液中钛的质量浓度ρ1(单位为μg/ml)；

4)根据以下公式计算化妆品中二氧化钛的含量(％)：

式中：ω——化妆品中二氧化钛的含量，％；

ρ1——待测溶液中钛的质量浓度，μg/ml；

ρ0——空白溶液中钛的质量浓度，μg/ml；

v——样品定容体积，ml；

d——稀释倍数(不稀释则为1)；

m——样品取样量，g。

获得样品取样量m(g)的方法如下：

①获得截留层的重量m1(g)：

将截留层置于在烘箱中37±1℃烘5小时，取出，置于干燥器中，室温放置30分钟，精密称定重量(用至少能称到0.1mg的天平)，再在上述条件下，干燥至少1小时，取出，置干燥器中，室温放置30分钟，精密称定，称定值与第一次结果比较，如果相差0.3mg以下则恒重，如果大于0.3mg，继续重复上述操作，至连续两次干燥后称重的差值在0.3mg以下，即可，待到截留层获得稳定的重量数据时，记录称得的截留层重量为m1；

②收集颗粒粉尘：

将截留层塞回鼻腔体扩张器，将内置式鼻腔粉尘收集器放进鼻腔；

模拟化妆场景，试验者使用粉饼、散粉类化妆品并正常呼吸，每次使用粉饼、散粉类化妆品的时间为1分钟，为了获得足够量的颗粒粉尘以便后续理化实验，试验者模拟30分钟(相当于1个月的使用量)；取出内置式鼻腔粉尘收集器，从鼻腔体扩张器中取出截留层，将截留层置于在烘箱中37±1℃烘5小时，取出，置于干燥器中，室温放置30分钟，精密称定重量(用至少能称到0.1mg的天平)，再在上述条件下，干燥1小时(至少1小时)，取出，置干燥器中，室温放置30分钟，精密称定，称定值与第一次结果比较，如果相差0.3mg以下则恒重，如果大于0.3mg，继续重复上述操作，至连续两次干燥后称重的差值在0.3mg以下，即可。称得截留层重量为m2；

③根据公式(1)计算样品取样量m(g)：

m＝m2-m1(1)。

根据步骤5)获得的二氧化钛含量计算一个月连续每天使用粉饼、散粉类化妆品时，吸入鼻孔的二氧化钛的量的方法如下：

m3＝ωxm(2)；

其中m3为一个月连续每天使用粉饼、散粉类化妆品时，吸入鼻孔的二氧化钛的量，单位为g；

ω为化妆品中二氧化钛的含量(％)；

m为样品取样量(g)。

详细的理化检验步骤参考《化妆品安全技术规范》5.3二氧化钛的检测方法。此装置也可以用于吸入的氧化锌收集，理化检验参考《化妆品安全技术规范》5.7氧化锌的检测方法。

本发明所述的内置式鼻腔粉尘收集器的应用在于：可用于化妆品安全评估中的暴露评估项目有关可吸入粉尘颗粒化合物的收集，模拟使用化妆品粉类产品时，正常呼吸条件下，收集被吸入鼻腔的粉尘颗粒，以便后续进行检验。

本发明的有益效果是：本装置体积小，过敏概率小、收集化合物效率高，使用方便，使用者只要将其塞进鼻孔就能收集空气中可吸入的微小固体粉尘颗粒。此装置可作为理化实验检测的粉尘颗粒收集装置。

附图说明

图1为本发明的内置式鼻腔粉尘收集器的立体结构示意图；

图2和图3为本发明的内置式鼻腔粉尘收集器的分解结构示意图；

图4为本发明的颗粒粉尘截留层组成图。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明。

参照附图：

实施例1本发明所述的内置式鼻腔粉尘收集器，包括双鼻腔支撑架1和颗粒粉尘截留层2，所述双鼻腔支撑架1由两个用于置入目标人体鼻腔内的鼻腔体扩张器11和连接于两鼻腔体扩张器之间的固定夹12组成，所述鼻腔体扩张器11为与人体鼻腔轮廓相似的弹性网格状结构，且鼻腔体扩张器11沿轴向设有可与其前、后两端面贯通的呼吸通道；所述鼻腔体扩张器11后端面的外边沿外翻形成一弧形环边111，用于与目标人体的鼻孔边缘贴合；所述固定夹12连接于两鼻腔体扩张器11之间，且面向目标人体鼻孔一侧设有一凹陷，用于夹在两鼻孔之间；

所述颗粒粉尘截留层2拆卸式安装于鼻腔体扩张器的呼吸通道内，为与呼吸通道适配的层状结构，其外表面均贴覆于呼吸通道的内壁面；所述颗粒粉尘截留层2沿轴向设有一前端封闭、后端敞开的过滤腔；其中：

所述层状结构包括熔喷布层21和活性炭层22，所述熔喷布层分为内、外两层，且两层熔喷布层之间黏附至少一层活性炭层。

优选的，所述鼻腔体扩张器11为一去顶的圆锥网状结构，圆锥网状结构的内环壁以及前端面内表面均贴覆颗粒粉尘截留层2，其中圆锥网状结构的前端面外径小于后端面外径，以方便鼻腔体扩张器顺利插入目标人体的鼻腔内。

优选的，所述鼻腔体扩张器11套设于颗粒粉尘截留层2外部，二者拆卸式连接在一起，且鼻腔体扩张器11的内环壁以及前端面均与颗粒粉尘截留层2的外表面接触。

优选的，所述层状结构为一前端封闭、后端敞开的空心圆台结构。

优选的，所述固定夹12为一u型夹，且u型夹的两端分别连接于两鼻腔体扩张器的弧形环边上。

优选的，所述固定夹12与鼻腔体扩张器11一体成型，不可拆卸。

优选的，所述鼻腔体扩张器11为医用硅胶材料制成，医用硅胶具有良好的生物相容性，对人体组织无刺激性、无毒性、无过敏反应、机体排异反应极少，具有良好的理化特性，与体液以及组织接触过程中能保持其原有的弹性和柔软度，不被降解，是一种相当稳定的惰性物质，由于鼻腔体扩张器形状很难做到与鼻腔内壁完全贴合，当鼻腔体扩张器塞进鼻腔时，鼻腔体扩张器与鼻腔壁间会有少量空隙，这些空隙成为呼吸气流中的没有过虑性地方，粉尘细颗粒物从这些空隙中进入人的肺部，无法截留的全部进入鼻腔内部的粉尘颗粒。为了解决这个问题，我们使用医用硅胶作为鼻塞体材料，虽然每个人的鼻腔大小不一样，但是医用硅胶的有一定弹性，当将鼻腔体扩张器塞进鼻腔时，鼻腔体扩张器与鼻腔壁间会有较好的贴合，减少鼻腔体扩张器与鼻腔壁间的空隙，使得粉尘细颗粒物最大程度截留。同时又在鼻腔体扩张器的前边缘做了一定弧度外翻，外翻的边缘可与鼻孔边缘贴合，既起到固定装置效果，又可以避免鼻腔壁与装置的空隙，最大限度将吸入粉尘颗粒物吸附于截留层上。

优选的，所述层状结构由两层熔喷布层21和两层活性炭层22组成，所述熔喷布层分为内、外两层，且两层熔喷布层之间黏附两层活性炭层，并且外层的熔喷布层通过粘合剂与鼻腔体扩张器的内壁粘合在一起；活性炭是由含炭为主的物质为原料，经高温碳化和活化指的疏水性吸附剂。活性炭含有大量的微孔，具有巨大的比表面积，可吸附某些有毒的金属物和空气中的微粒(pm2.5)，所以活性炭是一种用来吸附化妆品粉尘颗粒物的理想材料。熔喷布是聚丙烯材料，具有超细纤维增加单位面积纤维数和表面积，可以截留粉尘颗粒物。本专利使用的熔喷布是高密度熔喷布(60g/m²)，可以截留0.3微米颗粒物。本专利由二层熔喷布和二层活性炭组成，可以截留空气中吸入鼻腔的化妆品粉尘颗粒化合物。截留层必须有一定的均匀疏松性质，这样才能使人呼吸时不能过于阻碍呼吸气流又能截留粉尘颗粒物，所以截留层材料选用制造口罩级别的高效熔喷布和活性炭层。

优选的，所述弧形环边111的内表面为向外凸起的弧形面。

优选的，所述层状结构的后端边沿落于鼻腔体扩张器的弧形环边的内沿处或落于弧形环边的内、外沿之间，用于覆盖整个弹性网格状结构以防止颗粒未经过滤就落入过滤腔或呼吸通道内。

实施例2本实施例与实施例1的区别之处在于：鼻腔体扩张器与颗粒粉尘截留层卡接，替换实施例1的粘接，即鼻腔体扩张器的弧形环边内沿处设置凸起，颗粒粉尘截留层插入鼻腔体扩张器的呼吸通道内，并通过鼻腔体扩张器的凸起卡在一起，用于阻挡在颗粒粉尘截留层的边沿处，以防止颗粒粉尘截留层从鼻腔体扩张器内脱落。其余部分与实施例1结构一致。

实施例3本实施例与实施例1的区别之处在于：颗粒粉尘截留层的外壁设有拉绳，并通过拉绳与鼻腔体扩张器系在一起，防止颗粒粉尘截留层从鼻腔体扩张器内脱落。测试结束后，需要将颗粒粉尘截留层取出时，只需切断拉绳即可。其余部分与实施例1结构一致。

实施例3一种如本发明所述内置式鼻腔粉尘收集器的应用方法，包括以下步骤：

1)将双鼻腔支撑架的两个鼻腔体扩张器塞入目标人体的鼻腔体内，此时鼻腔扩张器的外壁以及弧形环边分别贴合鼻腔体的内表面以及鼻孔边缘；

2)将固定夹的凹陷卡在准目标人体的两鼻孔之间，实现将双鼻腔支撑架固定在目标人体的鼻腔体内固定；

3)模拟化妆时使用粉类产品的条件，正常呼吸即可，颗粒粉尘截留层吸附截留吸入目标人体的鼻腔体的化妆品粉尘颗粒类化合物；

4)取下内置式鼻腔粉尘收集器，并将颗粒粉尘截留层取下后干燥至恒重；

5)测定颗粒粉尘截留层内二氧化钛的含量；

6)根据步骤5)获得的二氧化钛含量，并利用公式(2)计算出一个月连续每天使用粉饼、散粉类化妆品时，吸入鼻孔的二氧化钛的量，作为测定的化妆品安全评估中的暴露评估的参考数值：

m3＝ωxm(2)；

其中m3为一个月连续每天使用粉饼、散粉类化妆品时，吸入鼻孔的二氧化钛的量，单位为g；

ω为化妆品中二氧化钛的含量(％)；

m为样品取样量(g)。

实施例4如实施例3所述的应用方法，步骤5)中测定颗粒粉尘截留层内二氧化钛含量的方法如下：

(1)将截留层置于瓷坩埚中，瓷坩埚中置于马弗炉高温消解，加硫酸再高温消解至澄清，去离子水转移消解溶液至容量瓶并定容，定容体积为v，ml；

(3)采用分光光度法在388nm处检测步骤(2)制备的样品溶液，并记录空白溶液中钛的质量浓度ρ0(单位为μg/m)、样品溶液中钛的质量浓度ρ1(单位为μg/ml)；

4)根据公式计算化妆品中二氧化钛的含量(％)：

式中：ω——化妆品中二氧化钛的含量，％；

ρ1——待测溶液中钛的质量浓度，μg/ml；

ρ0——空白溶液中钛的质量浓度，μg/ml；

v——样品定容体积，ml；

d稀释倍数(不稀释则为1)；

m——样品取样量，g。

实施例5本实施例所述的获得样品取样量m(g)的方法如下：

①获得截留层的重量m1(g)：

将截留层置于在烘箱中37±1℃烘5小时，称量，室温放置30分钟，精密称定重量(用至少能称到0.1mg的天平)，再在上述条件下，干燥至少1小时，取出，置干燥器中，室温放置30分钟，精密称定，称定值与第一次结果比较，如果相差0.3mg以下则恒重，如果大于0.3mg，继续重复上述操作，至连续两次干燥后称重的差值在0.3mg以下，即可，待到截留层获得稳定的重量数据时，记录称得的截留层重量为m1；

②收集颗粒粉尘：

将截留层塞回鼻腔体扩张器，将内置式鼻腔粉尘收集器放进鼻腔；

模拟化妆场景，试验者使用粉饼、散粉类化妆品并正常呼吸，每次使用粉饼、散粉类化妆品的时间为1分钟，为了获得足够量的颗粒粉尘以便后续理化实验，试验者模拟30分钟(相当于1个月的使用量)；取出内置式鼻腔粉尘收集器，从鼻腔体扩张器中取出截留层，将截留层置于烘箱中37±1℃烘5小时，称量，室温放置30分钟，精密称定重量(用至少能称到0.1mg的天平)，再在上述条件下，干燥1小时(至少1小时)，取出，置干燥器中，室温放置30分钟，精密称定，称定值与第一次结果比较，如果相差0.3mg以下则恒重，如果大于0.3mg，继续重复上述操作，至连续两次干燥后称重的差值在0.3mg以下，即可。称得截留层重量为m2；

③根据公式(1)计算样品取样量m(g)：

m＝m2-m1(1)。

本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也包括本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。

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