专利名称：小型动物实验用环境模拟舱的制作方法
技术领域：
本实用新型属于生命科学、医学科研用实验设备，提供一种在小型动物实验模型上，模拟低压低氧、常压低氧、高温、寒冷以及各种气体和烟雾环境，用于特殊环境下生命科学和医学研究。
背景技术：
目前人用大型环境模拟舱由国内指定企业制造，有相应的标准和规范；动物用环境模拟舱多由使用者自行改造或研制，没有统一标准，自动化程度低，难以工作化量产。现将该领域研究水平和技术难题列举如下(1)大型环境模拟舱大型环境模拟舱被用来进行特殊环境种的医学、生命科学和心理学研究，也可以进行极端环境预先适应、术前耐受性训练、体育锻炼等。舱体一般为长方形，由钢板焊接而成，舱壁上装有观察窗等，其门窗的密闭性都很好，整个舱体可以承受较大压力。舱体由分隔开的内舱和外舱两个部分组成，其中各通出一根抽气管，两根抽气管经过控制台上的控制阀门后与动力室的真空泵相连接。在内、外舱隔绝时，操纵两个抽气阀门可以分别控制内、外舱的抽气量；在内、外舱相通时，只操纵一个抽气阀门即可。内、外舱还分别通入一根进气管，并与控制台上的进气阀门相连，通过阀门可调节进气量。操纵这些阀门，调节抽气量和进气量的比例，可使舱内造成“上升”、“停留”或“下降”的低气压条件。用真空泵不断地抽出舱内气体，即可造成低气低氧条件；通过通入一定的比例的低氧混合气体，可以造成常压低氧条件；通过制冷和加热设备，可以模拟寒冷或高热环境，等等。这种环境模拟舱是以人为应用对象，由国内少数企业特许生产，设备造价高，动辄就在千万人民币以上；设备占地面积大，一般需要300m2地面和5m空间高度；操作维护复杂，需要至少4名专业人员同时操作，且运行费用昂贵。对于主要以小型动物为对象的科学研究，显然不适合使用这种大型环境模拟舱。(2)小型环境模拟舱小型环境模拟舱供小型实验动物使用，当前的模拟舱只能创造一种特定的条件， 多由使用者自行研制或改造。低温环境模拟舱由冰箱、低温展示柜等改造而成，依靠原有设备的制冷和温控系统实现低温环境的模拟；高热环境模拟舱多由烤箱改造而成，通过电阻丝加热，温度控制器调节舱内温度，实现舱内的高热条件。常压低氧环境模拟舱由单层有机玻璃和不锈钢金属板构成密封舱体，进气口连接氮气、二氧化碳、氧气钢瓶，气体浓度由传感变送器监测，并控制电磁阀的开闭，使舱内混合气体浓度达到预设水平。出气口直接与大气接通，因此舱内压力保持与大气压一致。另外， 该种模拟舱还配备照明、除湿装置，改善动物所处环境。低压氧舱可以模拟低压低氧的环境，与高原地区气压条件相似。舱体呈长方体或圆筒状，由钢板锻造或焊接，密封性能良好。舱门一般留有玻璃窗，便于观察动物活动情况。低压舱出气口连接真空泵，抽出舱内空气使压力下降。进气口为可调阀门，开始抽气时处于关闭状态，当达到预定压力位时，通过手动控制进气量，使之与真空泵的抽气量保持平衡， 以维持舱内低压状态。上述环境模拟舱均只能模拟单一条件，而无法完成复杂综合条件的复制，比如，高原环境下不仅存在低氧，还有寒冷、高紫外线等环境条件。其次，这些装置大都由使用者自行制造，结构简单，重复性差，性能不稳定，标准不统一，安全无保证，不利于生产和推广。另外，上述设备结构分散，自动化程度低，很多参数需要手动调节和人为控制，操作复杂且精
度较差。
发明内容本实用新型的目的在于克服上述现有技术不足，提供一种小型动物实验用环境模拟舱。本实用新型的技术方案是这样实现的包括上下两部分，整体为长方体，上半部分为工作舱，工作舱前设有钢化玻璃观察窗，下半部分为电机舱，装配有两个真空泵，一个压缩机；真空泵的电源与交替继电器连接， 抽气管与工作舱抽气口连接；压缩机与冷凝器管道连接，中间区域为控制显示面板，装配指针式压力表、温度控制器、CO2浓度计、智能压力控制器、灯光控制器；指针式压力表的探测端在工作舱底部与内胆相通，温度控制器探测头深入内胆，输出电源分别与电加热装置和压缩机连接，CO2浓度计(3)的传感器通过工作舱底部孔径深入内胆，智能压力控制器(6) 探测端与泄气口直端连接，输出电路分别与电磁阀和真空负压安全阀连接，灯光控制器与 LED贴片连接。灯光控制器安装在设备面板上，控制电路从工作舱门轴处绕行至观察窗右下角， 为LED贴片提供电源，LED贴附于工作舱观察窗外部四周，透过钢化玻璃向舱内提供照明。本实用新型以小型动物作为使用对象进行了试验。小鼠试验为40只，体重 (25±Qg，分养在两个繁殖笼内；大鼠试验为16只，体重位20 士 30)g，分养在两个繁殖笼内；家兔试验为4只，体重(2.50士0.75)恥，分养在两个饲养笼内。每个实验周期为30天， 每天设备运行23h。设备运行良好，主要性能特征如下(1)压力控制精确，各个压力控制元件配合良好，未出现压力超出预设范围的情况；(2)动物在工作舱内活动正常，试验期间无动物死亡，说明该设备通气量适合上述数量的小型动物，设备内CO2浓度、湿度、温度(不进行调温情况下)等环境适于动物生存；(3)运行期间，电机舱内始终低于65°C，真空泵电机温度未达到过热保护温度，说明电机舱内布置合理、散热良好；(4)在断电情况下，泄气真空阀打开，当压力上升到大气压水平，工作舱门自动开启一条缝隙，证明一旦出现意外断电，也可保证实验动物安全；在压力超过下下限时，真空安全阀打开泄气，避免动物缺氧死亡，同时保证设备安全。
图1是本实用新型的结构示意图；[0022]图2是压力控制部分结构图；图3是温度控制部分结构以下结合附图对本实用新型的内容作进一步详细说明。
具体实施方式
参照图1、2、3所示，本实用新型由舱体、压力控制单元、温度控制单元、照明控制单元构成，以实现低压低氧条件为基础，可以叠加寒冷、高热条件，通过接入混合气体，即可实现常压低氧、烟雾和各种气体条件。现将该系统构成和工作原理介绍如下(1)舱体设备标准外形尺寸为820X820X 1700mm，外壳材料为冷轧钢板烤三聚氰酰胺。上部为工作舱1，由不锈钢冷轧板制成内胆，相应尺寸为600 X 600 X 600mm，容积约为216L，前部设有400 X 400mm钢化玻璃观察窗2。下部为电机舱8，装配有两个相同规格的真空泵10， 压缩机9等。设备前部中间区域为控制显示面板，装配有指针式压力表5、温度控制器4、C02 浓度计3、智能压力控制器6、照明控制器7等。底部装配万向轮11，便于移动设备。(2)压力控制部分由真空泵10、交替继电器12、智能压力控制器4、电磁阀14、真空负压安全阀13等构成。标准尺寸下，应采用两个抽气速度为0. 5L/S的真空泵(保压性能良好)，由交替继电器控制，使两个真空泵以Ih为周期轮换工作。泄气口为三通接口，垂直端安装电磁阀(常开型，14)，直端安装可编程智能压力控制器(继电器式，4)，可以根据要求设定工作压力(绝对压力，即视真空压力为0)上、下限，以及下下限，上限动作为给电磁阀通电，下限动作为电磁阀14断电，下下限为开启真空负压安全阀13。真空负压安全阀设置在工作舱底部，与工作舱内胆相通，以常闭型电磁阀作为安全阀门。工作舱的泄气口垂直端安装电磁阀14，直端安装智能压力控制器6，工作舱底部安装真空负压安全阀13 ；压力控制器上限动作、下线动作电路连接到电磁阀，控制其开关；下下限电路连接到真空负压安全阀，接通后安全阀打开。(3)温度控制部分由温度控制器4、电加热装置17、压缩机9、冷凝器16等构成。电加热装置位于工作舱内胆底部18，冷凝器布置在工作舱内胆顶部15，压缩机放置于电机舱。温度控制器4 设定温度，当设定温度高于室温，启动电加热装置，到达设定温度后自动切断；当设定温度低于室温时，启动压缩机，温度下降到设定水平后自动切断。电加热装置17布置在工作舱内胆底部18，冷凝器16布置在工作舱内胆顶部15，压缩机9放置于电机舱；温度控制器4 安装在控制面板上，其加热输出电源连接于电加热装置，制冷输出电源连接于压缩机。(4)照明单元由延时灯光控制器7，长条LED贴片构成。延时灯光控制器安装在设备面板上，可以设定照明时间，长条形LED贴片贴附于工作舱观察窗外部四周，透过钢化玻璃向舱内提供照明。该设备的操作流程如下(1)将实验动物放入工作舱，关闭舱门；(2)接通电源220V和24V电源；[0037](3)按照实验要求调节智能压力控制器的上限、下限、下下限(建议为绝压 200mmHg)；(4)按照要求调整实验温度，或进行温度动态波动的设置；(5)根据实验要求，设置灯光控制的延迟时间；(6)开启真空泵，舱内气压开始下降；(7)等到压力上升到所调水平，观察泄气口电磁阀是否正常开启和关闭；(8)开启工作舱锁止装置，以防意外断电后动物窒息；(9)实验结束后，关闭电源，气压自动回升；待与大气压平衡后，开启舱门，取出动物，清理卫生；(10)通过从泄气口通入低氧混合气体、烟雾或其他气体，即可模拟常压低氧和各种气体环境；在通入有毒气体时，工作舱抽气口应加装气体收集或无害化处理装置。
权利要求1.小型动物实验用环境模拟舱，包括上下两部分，整体为长方体，其特征在于，上半部分为工作舱(1)，工作舱(1)前设有钢化玻璃观察窗O)，下半部分为电机舱(8)，装配有两个真空泵(10)，一个压缩机(9)；真空泵(10)的电源与交替继电器(1 连接，抽气管与工作舱(1)抽气口连接；压缩机与冷凝器(17)管道连接，中间区域为控制显示面板，装配指针式压力表(5)、温度控制器(4)、C(U农度计(3)、智能压力控制器(6)、灯光控制器(7)；指针式压力表的探测端在工作舱底部与内胆相通，温度控制器(4)探测头深入内胆，输出电源分别与电加热装置(17)和压缩机连接，CO2浓度计(3)的传感器通过工作舱底部孔径深入内胆，智能压力控制器(6)探测端与泄气口直端连接，输出电路分别与电磁阀(14)和真空负压安全阀(1 连接，灯光控制器(7)与LED贴片连接。
2.根据权利要求1所述的小型动物实验用环境模拟舱，其特征在于，灯光控制器(7) 安装在设备面板上，控制电路从工作舱门轴处绕行至观察窗( 右下角，为LED贴片提供电源，LED贴附于工作舱观察窗外部四周，透过钢化玻璃向舱内提供照明。
专利摘要本实用新型公开了一种小型动物实验用环境模拟舱，包括上下两部分，整体为长方体，上半部分为工作舱，工作舱前设有钢化玻璃观察窗，下半部分为电机舱，装配有两个真空泵，一个压缩机；真空泵的电源与交替继电器连接，压缩机与冷凝器管道连接，智能压力控制器探测端与泄气口直端连接，输出电路分别与电磁阀和真空负压安全阀连接，灯光控制器与LED贴片连接，本实用新型可以模拟常压低氧、低压低氧、高热、寒冷以及各种烟雾和气体环境。压力控制、温度控制、照明控制均采用自动化系统，设定参数后无须人工监测和调整。设备集成程度高，整体外观，操作简单，安全系数高，造价低廉。
文档编号A01K15/02GK202127705SQ2011201863
公开日2012年2月1日 申请日期2011年6月3日 优先权日2011年6月3日
发明者刘毅 申请人:中国人民解放军第四军医大学