一種動物低氧實驗箱的製作方法

2023-08-22 08:23:26

一種動物低氧實驗箱的製作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種動物低氧實驗箱，包括透明箱體，箱體上連接有氧氣輸入管及氮氣輸入管，氧氣輸入管及氮氣輸入管上分別設有氧氣電磁閥和氮氣電磁閥，箱體內設有氧傳感器，還設有十字父叉的水平隔板和垂直隔板，水平隔板和垂直隔板將箱體分隔成四個容腔，水平隔板及垂直隔板上均設有多個通氣孔，箱體的一個側面設有兩扇門，每扇門均覆蓋到上、下兩個容腔，箱體外設有控制電路，氧氣電磁閥、氮氣電磁閥及氧傳感器分別和控制電路電連接。本實用新型可以同時對多種小動物進行實驗，可比性好，實驗效率高，更便於靶器官損傷的研究，能根據氧氣濃度及設定時間自動進行低氧/復氧的可靠切換，有效模擬間歇性低氧過程，實驗重複性高。
【專利說明】一種動物低氧實驗箱

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種對動物進行實驗的設備，尤其涉及一種動物低氧實驗箱。

【背景技術】
[0002]阻塞性睡眠呼吸暫停低通氣症候群是高血壓和心血管疾病的獨立危險因素，其致心腦血管損害的重要病理生理機制為睡眠時出現反覆的低氧/復氧現象，即間歇低氧，目前多採用小動物的間歇低氧進行靶器官損傷的研究，常用的方法是將小動物放入氧艙或戴上面罩，周期性交替給予氮氣、氧氣、空氣或低氧混合氣體，即缺氧/復氧過程的周期性出現，使小動物達到類似睡眠呼吸暫停事件。但上述實驗方法，不能在同一環境中放置不同種類的小動物，也不適合在同一環境中放置同一種類但不同基因型的小動物，實驗效率較低，可比性差，而且缺乏氧氣濃度的反饋調節功能，影響低氧/復氧的可靠切換，模擬的重複性較差。


【發明內容】

[0003]本實用新型主要解決原有對小動物進行的低氧實驗，不能在同一環境中放置不同種類的小動物或同種但不同基因的小動物進行實驗，實驗效率較低，可比性差，而且缺乏氧氣濃度的反饋調節功能，影響低氧/復氧的可靠切換，模擬的重複性較差的技術問題；提供一種動物低氧實驗箱，在同一氣體環境中可同時放置不同種類的小動物或同種但不同基因的小動物進行實驗，提高實驗效率，有很好的可比性，而且具有氧氣濃度的反饋調節功能，能根據氧氣濃度自動進行低氧/復氧的可靠切換，有效模擬間歇性低氧過程，實驗重複性高，使用方便且靈活。
[0004]本實用新型的上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的:本實用新型包括透明箱體，所述的箱體上連接有和氧氣氣源相連的氧氣輸入管及和氮氣氣源相連的氮氣輸入管，氧氣輸入管及氮氣輸入管上分別設有氧氣電磁閥和氮氣電磁閥，箱體內設有氧傳感器，箱體內設有十字交叉的水平隔板和垂直隔板，水平隔板和垂直隔板將箱體分隔成四個容腔，水平隔板及垂直隔板上均設有多個通氣孔，箱體外設有控制電路，所述的氧氣電磁閥、氮氣電磁閥及氧傳感器分別和所述的控制電路電連接。氧傳感器實時檢測箱體中的氧濃度並輸送給控制電路，控制電路根據箱體內氧濃度的值分別發出信號控制氧氣電磁閥及氮氣電磁閥的開閉，實現低氧/復氧的可靠切換，有效模擬間歇性低氧過程，實驗重複性高，使用方便且靈活。通過水平隔板和垂直隔板上的通氣孔，使四個容腔中的氣體濃度相一致，四個容腔中可以放置四種不同種類的小動物或同種但有四種不同基因的小動物進行低氧實驗，可比性好，提高實驗效率。當然通過增加水平隔板及垂直隔板的數量，可方便地增加容腔數量，以放置更多種類的小動物。
[0005]作為優選，所述的箱體的一個側面設有兩扇門，兩扇門沿箱體側面水平中線排列，每扇門均覆蓋到上、下兩個容腔。開一扇門，就能對上、下兩個容腔中的小動物進行抓取或放入，既結構簡單，又便於放入或抓取出小動物。當然也可採用一扇門的結構，門的中心與水平隔板和垂直隔板的交叉處重合，開一扇門就能對四個容腔中的小動物進行抓取或放入。
[0006]作為優選，所述的控制電路包括中央處理單元及分別與中央處理單元相連的電磁閥驅動單元、顯示單元和按鍵單元，所述的氧傳感器和所述的中央處理單元相連，所述的電磁閥驅動單元分別和所述的氧氣電磁閥及氮氣電磁閥相連。氧傳感器檢測到的氧氣濃度值輸送給中央處理單元，經中央處理單元的分析和處理，發出控制信號給電磁閥驅動單元，再由電磁閥驅動單元分別發出信號控制氧氣電磁閥及氮氣電磁閥的開閉。通過按鍵單元可以對實驗數據進行設定，如需要達到的低氧值、低氧保持時間、復氧保持時間等，通過顯示單元顯示設定值及箱體內氧氣濃度的實時值等等。
[0007]作為優選，所述的中央處理單元包括單片機U1，所述的顯示單元包括液晶屏U2，所述的按鍵單元包括按鍵S1、按鍵S2、按鍵S3和按鍵S4,所述的電磁閥驅動單元包括三極體Q1、三極體Q2、繼電器Jl和繼電器J2 ;所述的氧傳感器的輸出端和單片機Ul的2腳相連，液晶屏U2的4?6腳分別和單片機Ul的48?50腳相連，液晶屏U2的7?14腳分別和單片機Ul的48?50腳相連36?43腳相連，按鍵S1、按鍵S2、按鍵S3及按鍵S4的一端均接地，按鍵S1、按鍵S2、按鍵S3及按鍵S4的另一端，一路分別經電阻R1、電阻R2、電阻R3及電阻R4接電壓A3V3，另一路分別和單片機Ul的44?47腳相連，單片機Ul的25腳、26腳分別經電阻R5、電阻R6和三極體Q1、三極體Q2的基極相連，三極體Ql及三極體Q2的發射極接地，三極體Ql及三極體Q2的集電極分別和繼電器J1、繼電器J2的驅動端負極相連，繼電器Jl及繼電器J2的驅動端正極接+5V電壓，繼電器Jl的常開觸點開關Kl及繼電器J2的常開觸點開關K2的一端接+24V電壓，繼電器Jl的常開觸點開關Kl及繼電器J2的常開觸點開關K2的另一端分別和所述的氧氣電磁閥、氮氣電磁閥的控制端相連。電路簡單，實現方便，性能可靠。
[0008]作為優選，所述的控制電路包括指示單元，指示單元包括發光二極體Dl和發光二極體D2，發光二極體Dl和繼電器Jl的驅動端並聯，發光二極體D2和繼電器J2的驅動端並聯。發光二極體Dl亮時，指示氧氣電磁閥為打開狀態，說明箱體內處於復氧過程；發光二極體D2亮時，指示氮氣電磁閥為打開狀態，說明箱體內處於低氧過程。指示直觀、清楚，便於實驗員了解實驗處於什麼過程中。
[0009]作為優選，所述的箱體內設有兩個風扇，一個風扇設於箱體上層的左側，另一個風扇設於箱體下層的右側，所述的風扇和所述的控制電路電連接。風扇的設置，使箱體中四個容腔中的氣體能互相對流，進一步確保四個容腔中的氧氣濃度達到一致，確保四個容腔中的小動物所處氣體環境相同，提高實驗的準確性及可比性。
[0010]作為優選，所述的箱體內設有兩個風扇，一個風扇設於箱體上層的左側，另一個風扇設於箱體下層的右側，所述的控制電路包括風扇驅動單元，風扇驅動單元的輸入端和所述的中央處理單元相連，風扇驅動單元的輸出端和所述的風扇相連。通過按鍵單元可以設定風扇的啟動時間及工作時長，經中央處理單元處理，發出相應信號給風扇驅動單元，再由風扇驅動單元控制風扇電機的啟動或停止。
[0011]作為優選，所述的箱體內設有兩個風扇，一個風扇設於箱體上層的左側，另一個風扇設於箱體下層的右側，所述的控制電路包括風扇驅動單元，風扇驅動單元包括三極體Q3和繼電器J3，所述的單片機Ul的27腳經電阻R7和三極體Q3的基極相連，三極體Q3的發射極接地，三極體Q3的集電極和繼電器J3的驅動端負極相連，繼電器J3的驅動端正極接+5V電壓，繼電器J3的常開觸點開關K3串聯在所述的風扇的供電線路中。三極體Q3的基極獲得高電平時，三極體Q3導通，繼電器被驅動，繼電器J3的常開觸點開關K3閉合，風扇得電，開始運轉；反之，風扇停止工作。
[0012]本實用新型的有益效果是:通過水平隔板和垂直隔板，將箱體分成多個容腔，使得在同一氣體環境中可同時放置不同種類的小動物或同種但不同基因的小動物進行實驗，提高實驗效率，有很好的可比性，更便於靶器官損傷的研究，而且具有氧氣濃度的反饋調節功能，能根據氧氣濃度及設定時間自動進行低氧/復氧的可靠切換，有效模擬間歇性低氧過程，實驗重複性高，使用方便且靈活。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是本實用新型的一種主視結構示意圖。
[0014]圖2是本實用新型中控制電路的一種電路原理連接結構框圖。
[0015]圖3是本實用新型中控制電路的一種電路原理圖。
[0016]圖中1.箱體,2.氧氣輸入管，3.氮氣輸入管，4.氧氣電磁閥，5.氮氣電磁閥，6.氧傳感器，7.水平隔板，8.垂直隔板，9.容腔，10.通氣孔，11.門，12.中央處理單元，13.電磁閥驅動單元，14.顯示單元，15.按鍵單元，16.指示單元，17.風扇，18.風扇驅動單元。

【具體實施方式】
[0017]下面通過實施例，並結合附圖，對本實用新型的技術方案作進一步具體的說明。
[0018]實施例:本實施例的一種動物低氧實驗箱，如圖1所示，包括透明的箱體1，箱體I內安裝有十字交叉的水平隔板7和垂直隔板8，水平隔板7和垂直隔板8將箱體I分隔成四個容腔9，水平隔板7及垂直隔板8上均布滿有通氣孔10，箱體I的一個側面安裝有和垂直隔板8相垂直的兩扇門11，兩扇門11沿箱體側面水平中線排列，每扇門11均覆蓋到上、下兩個容腔9，箱體I的一個內側壁上安裝有氧傳感器6，箱體I的底部連接有和氮氣氣源相連的氮氣輸入管3，氮氣輸入管3上安裝有氮氣電磁閥5，箱體I的頂部連接有和氧氣氣源相連的氧氣輸入管2,氧氣輸入管2上安裝有氧氣電磁閥4。箱體I內安裝有兩個風扇17,一個風扇17安裝在箱體I上層的左側，另一個風扇17安裝在箱體I下層的右側。箱體I外安裝有控制電路，如圖2所示，控制電路包括中央處理單元12、電磁閥驅動單元13、風扇驅動單元18、顯示單元14、按鍵單元15和指示單元16，氧傳感器6、電磁閥驅動單元13、風扇驅動單元18、顯示單元14及按鍵單元15分別和中央處理單元12相連,指示單元16分別和電磁閥驅動單元13、風扇驅動單元18相連，電磁閥驅動單元13再分別和氧氣電磁閥4及氮氣電磁閥5相連，風扇驅動單元18再和風扇17相連。
[0019]如圖3所示，中央處理單元12包括單片機U1，單片機Ul採用M430F149單片機；顯示單元14包括液晶屏U2,液晶屏U2採用TS1602液晶顯示屏；按鍵單元15包括按鍵S1、按鍵S2、按鍵S3和按鍵S4 ;電磁閥驅動單元13包括三極體Q1、三極體Q2、繼電器Jl和繼電器J2 ;風扇驅動單元18包括三極體Q3和繼電器J3。氧傳感器6的輸出端和單片機Ul的2腳相連，液晶屏U2的4?6腳分別和單片機Ul的48?50腳相連，液晶屏U2的7?14腳分別和單片機Ul的48?50腳相連36?43腳相連，按鍵S1、按鍵S2、按鍵S3及按鍵S4的一端均接地，按鍵S1、按鍵S2、按鍵S3及按鍵S4的另一端，一路分別經電阻R1、電阻R2、電阻R3及電阻R4接電壓A3V3，另一路分別和單片機Ul的44?47腳相連，單片機Ul的25腳、26腳分別經電阻R5、電阻R6和三極體Q1、三極體Q2的基極相連，三極體Ql及三極體Q2的發射極接地，三極體Ql及三極體Q2的集電極分別和繼電器Jl、繼電器J2的驅動端負極相連，繼電器Jl及繼電器J2的驅動端正極接+5V電壓，繼電器Jl的常開觸點開關Kl及繼電器J2的常開觸點開關K2的一端接+24V電壓，繼電器Jl的常開觸點開關Kl及繼電器J2的常開觸點開關K2的另一端分別和氧氣電磁閥4、氮氣電磁閥5的控制端相連。單片機Ul的27腳經電阻R7和三極體Q3的基極相連，三極體Q3的發射極接地，三極體Q3的集電極和繼電器J3的驅動端負極相連，繼電器J3的驅動端正極接+5V電壓，繼電器J3的常開觸點開關K3的一端接+24V電壓，繼電器J3的常開觸點開關K3的另一端和風扇17的電源輸入正極相連，風扇17的電源輸入負極接地。指示單元16包括發光二極體Dl和發光二極體D2，發光二極體Dl和繼電器Jl的驅動端並聯，發光二極體D2和繼電器J2的驅動端並聯。
[0020]通過四個按鍵對實驗數據進行設定，如需要達到的低氧值、低氧保持時間、復氧保持時間等，通過液晶顯示屏顯示設定值及箱體內氧氣濃度的實時值等等。由氧氣輸入管輸入氧氣，由氮氣輸入管輸入氮氣，在左、右側風扇的低速吹動下，四個容腔中的氣體互相融合，使四個容腔中的氣體濃度相一致，四個容腔中可以放置四種不同種類的小動物或同種但有四種不同基因的小動物進行低氧實驗，可比性好，提高實驗效率。由氧傳感器實時檢測箱體中的氧濃度並輸送給控制電路中的單片機，經單片機的分析和處理，分別發出信號給三極體Ql和三極體Q2。三極體Ql導通，則繼電器Jl得電而驅動，其常開觸點開關Kl閉合，氧氣電磁閥得電而打開，氧氣輸入箱體中，發光二極體Dl點亮，為復氧過程；反之，氧氣電磁閥關閉，發光二極體Dl熄滅，停止輸送氧氣。三極體Q2導通，則繼電器J2得電而驅動，其常開觸點開關K2閉合，氮氣電磁閥得電而打開，氮氣輸入箱體中，發光二極體D2點亮，為低氧過程；反之，氮氣電磁閥關閉，發光二極體D2熄滅，停止輸送氮氣。在實驗過程中，還需要有低氧及正常氧的維持時間。到達低氧值時，單片機開始計時，經過一段設定的時間，再發出信號打開氧氣電磁閥，輸送氧氣。到達正常氧值時，單片機又開始計時，經過一段設定的時間，再發出信號打開氮氣電磁閥，輸送氮氣。自動完成低氧/復氧的可靠切換，有效模擬間歇性低氧過程，實驗重複性高，使用方便且靈活。風扇的運轉也受單片機控制，風扇的工作時間及停止時間可通過四個按鍵進行設定，三極體Q3導通，則繼電器J3得電而驅動，其常開觸點開關K3閉合，風扇電機得電，開始運轉送風；反之，常開觸點開關K3斷開，風扇電機失電，停止開作。
[0021]通常設置的間歇性低氧過程為:當箱內氧氣濃度達到21%時，維持20秒，然後充入氮氣；當箱內氧氣濃度達到5%時，維持10秒，然後充入氧氣，直到箱內氧氣濃度再次達到21%，如上依次循環。一般完成一個循環需要約90秒時間，從而達到低氧事件40次/小時的實驗環境，該實驗環境和重度阻塞性睡眠呼吸暫停低通氣症候群相對應。
[0022]採用本實用新型進行小動物低氧實驗，能在同一氣體環境中同時放置不同種類的小動物或同種但不同基因的小動物進行實驗，提高實驗效率，有很好的可比性，更便於靶器官損傷的研究，而且具有氧氣濃度的反饋調節功能，能根據氧氣濃度及設定時間自動進行低氧/復氧的可靠切換，有效模擬間歇性低氧過程，實驗重複性高，使用方便且靈活。
【權利要求】
1.一種動物低氧實驗箱，包括透明箱體(I)，其特徵在於所述的箱體(I)上連接有和氧氣氣源相連的氧氣輸入管(2)及和氮氣氣源相連的氮氣輸入管(3)，氧氣輸入管(2)及氮氣輸入管(3)上分別設有氧氣電磁閥(4)和氮氣電磁閥(5),箱體(I)內設有氧傳感器(6),箱體(I)內還設有十字交叉的水平隔板(7)和垂直隔板(8)，水平隔板(7)和垂直隔板(8)將箱體(I)分隔成四個容腔(9)，水平隔板(7)及垂直隔板(8)上均設有多個通氣孔(10)，箱體(I)外設有控制電路，所述的氧氣電磁閥(4)、氮氣電磁閥(5)及氧傳感器(6)分別和所述的控制電路電連接。
2.根據權利要求1所述的一種動物低氧實驗箱，其特徵在於所述的箱體(I)的一個側面設有兩扇門(11)，兩扇門(11)沿箱體側面水平中線排列，每扇門(11)均覆蓋到上、下兩個容腔(9)。
3.根據權利要求1所述的一種動物低氧實驗箱，其特徵在於所述的控制電路包括中央處理單元(12)及分別與中央處理單元(12)相連的電磁閥驅動單元(13)、顯示單元(14)和按鍵單元(15)，所述的氧傳感器(6)和所述的中央處理單元(12)相連，所述的電磁閥驅動單元(13)分別和所述的氧氣電磁閥(4)及氮氣電磁閥(5)相連。
4.根據權利要求3所述的一種動物低氧實驗箱，其特徵在於所述的中央處理單元(12)包括單片機Ul,所述的顯示單元(14)包括液晶屏U2,所述的按鍵單元(15)包括按鍵S1、按鍵S2、按鍵S3和按鍵S4，所述的電磁閥驅動單元(13)包括三極體Q1、三極體Q2、繼電器Jl和繼電器J2 ;所述的氧傳感器(6)的輸出端和單片機Ul的2腳相連，液晶屏U2的4?6腳分別和單片機Ul的48?50腳相連，液晶屏U2的7?14腳分別和單片機Ul的48?50腳相連36?43腳相連，按鍵S1、按鍵S2、按鍵S3及按鍵S4的一端均接地，按鍵S1、按鍵S2、按鍵S3及按鍵S4的另一端，一路分別經電阻R1、電阻R2、電阻R3及電阻R4接電壓A3V3,另一路分別和單片機Ul的44?47腳相連，單片機Ul的25腳、26腳分別經電阻R5、電阻R6和三極體Q1、三極體Q2的基極相連，三極體Ql及三極體Q2的發射極接地，三極體Ql及三極體Q2的集電極分別和繼電器Jl、繼電器J2的驅動端負極相連，繼電器Jl及繼電器J2的驅動端正極接+5V電壓，繼電器Jl的常開觸點開關Kl及繼電器J2的常開觸點開關K2的一端接+24V電壓，繼電器Jl的常開觸點開關Kl及繼電器J2的常開觸點開關K2的另一端分別和所述的氧氣電磁閥(4)、氮氣電磁閥(5)的控制端相連。
5.根據權利要求4所述的一種動物低氧實驗箱，其特徵在於所述的控制電路包括指示單元(16)，指示單元(16)包括發光二極體Dl和發光二極體D2，發光二極體Dl和繼電器Jl的驅動端並聯，發光二極體D2和繼電器J2的驅動端並聯。
6.根據權利要求1或2所述的一種動物低氧實驗箱，其特徵在於所述的箱體(I)內設有兩個風扇(17), —個風扇(17)設於箱體(I)上層的左側，另一個風扇(17)設於箱體(I)下層的右側，所述的風扇(17 )和所述的控制電路電連接。
7.根據權利要求3所述的一種動物低氧實驗箱，其特徵在於所述的箱體(I)內設有兩個風扇(17)，一個風扇(17)設於箱體(I)上層的左側，另一個風扇(17)設於箱體(I)下層的右側，所述的控制電路包括風扇驅動單元(18)，風扇驅動單元(18)的輸入端和所述的中央處理單元(12)相連，風扇驅動單元(18)的輸出端和所述的風扇(17)相連。
8.根據權利要求4所述的一種動物低氧實驗箱，其特徵在於所述的箱體(I)內設有兩個風扇(17)，一個風扇(17)設於箱體(I)上層的左側，另一個風扇(17 )設於箱體(I)下層的右側，所述的控制電路包括風扇驅動單元(18)，風扇驅動單元(18)包括三極體Q3和繼電器J3，所述的單片機Ul的27腳經電阻R7和三極體Q3的基極相連，三極體Q3的發射極接地，三極體Q3的集電極和繼電器J3的驅動端負極相連，繼電器J3的驅動端正極接+5V電壓，繼電器J3的常開觸點開關K3串聯在所述的風扇(17)的供電線路中。
【文檔編號】A61D7/00GK204016480SQ201420379641
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年7月10日 優先權日:2014年7月10日
【發明者】章銳鋒, 應可淨, 嚴超, 梁黎, 邵方淳 申請人:浙江大學醫學院附屬邵逸夫醫院