CN102670326A

CN102670326A - 一种复合式大小鼠试验模拟舱及其控制方法

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Publication number: CN102670326A
Application number: CN2012101601552A
Authority: CN
Inventors: 蔡晓红; 王华锐; 李秀翠; 王小同; 梁冬施; 温正旺; 吴颖
Original assignee: Second Hospital Affiliated to Wenzhou Medical College
Current assignee: Weifang Huaxin Oxygen Industry Co ltd
Priority date: 2012-05-18
Filing date: 2012-05-18
Publication date: 2012-09-19
Anticipated expiration: 2032-05-18
Also published as: CN102670326B

Abstract

本发明提供了一种复合式大小鼠试验模拟舱，其特征在于：本装置包括试验舱舱体、氮气输入装置、氧气输入装置、二氧化碳输入装置、浓度湿度检测装置、单向阀、混合风机、PLC以及上位机，上位机装有力控组态软件，所述氮气输入装置、氧气输入装置和二氧化碳输入装置都输出连向试验舱舱体，根据预先设定好的环境模型需求，则可以通过氮气输入装置、氧气输入装置、二氧化碳输入装置向试验舱舱体内通入一定比例的气体，然后再通过浓度湿度检测装置实时监测试验舱舱体内内气体的各项数值，再通过上位机的预设程序控制，从而控制氮气输入装置、氧气输入装置和二氧化碳输入装置的开关。

Description

一种复合式大小鼠试验模拟舱及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种试验动物饲养舱，具体而言是用于模拟常压间歇性低氧、常压低氧高二氧化碳、间歇性低氧高二氧化碳、持续高氧、持续低氧的复合式大小鼠试验模拟舱。

背景技术

目前医学上的很多试验常使用大鼠或小鼠模拟某种疾病环境对其进行研究，因此不同类型的大小鼠试验模拟舱在医学领域内出现，主要用于以下几种疾病的研究：

1）阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征（OSAHS）特征性的低氧方式是慢性间歇性低氧，但具体机制尚未阐明，因此动物实验模型的建立对机制的研究尤为重要。前期建立模型的实验装置有不同类型：①往复运动式低氧舱，使动物舱间歇进入低氧环境，可基本模拟反复缺氧-复氧的病理生理特征，但对设备要求高，操作复杂；②低压低氧舱，通过改变氧舱升降速率模拟不同的海拔高度，产生不同的压力和氧浓度，从而达到低氧-复氧的效果，对设备的要求较高，不能准确反映常压下缺氧的情况；③低O₂高CO₂箱，采用单片机技术和反馈原理，自动调节氧舱内O₂、CO₂ 浓度，建立低氧和CO₂潴留模型，不能排除CO₂在低氧-复氧机制研究中的干扰作用；现有间歇性低氧舱：气源采用混合气体，不易获得；采用氮气（或低氧混合气）与空气交替输送方式，大容积舱内氧浓度不易快速升高；气体流量过大出现噪音，并且气流的流动对动物的生理产生一定的影响，均增加了实验的干扰。

2）慢性阻塞性肺病（COPD）是呼吸系统的主要疾病，其发病机制尚未完全明确，长期处于缺氧或呼吸障碍引起缺氧和二氧化碳潴留导致肺动脉高压是COPD的重要并发症，国内外研究者为研究其病理机制，设计出高山缺氧和常压缺氧的两种模型，过去研制的模型自动化程度低，向培养箱灌注气体、取样分析氧气和二氧化碳浓度需手工操作，工作劳动强度大，舱内气体浓度、温度、湿度易受动物呼吸、外界气体干扰，不易控制；现有的半自动化装置“低氧高二氧化碳培养舱”，只能测量培养舱内氧气和二氧化碳的浓度，不能实现各种浓度的自动控制，也不具有数据储存、处理、生成报告的功能。

3）婴儿猝死综合征（SIDS）是外观健康的婴儿突然死亡，国外学者对其病因进行广泛研究并提出众多学说，其中婴儿睡眠姿势及环境与SIDS的关系是近年来研究重点之一，仰卧位睡姿和被动吸烟导致SIDS的主要病理特点为间歇性低氧高二氧化碳。目前国内SIDS动物模型研究未见报道，国外模型气源采用混合气体，要快速达到设定的气体浓度，氧舱空间不能太大，限制了研究对象的数量，严重影响试验的准确性、可重复性。

4）近几年，随着围产医学的发展和新生儿监护中心的建立，氧疗和机械通气治疗手段的提高，越来越多的低胎龄和(或)低出生体重儿得以存活。同时，也出现了高氧的并发症，支气管肺发育不良(bronchopulmonary dysplasia，BPD)和早产儿视网膜病变(ROP)是高氧治疗的主要并发症，这已成为围产医学的难点与热点问题，制备高氧肺损伤和高氧视网膜病变的动物模型已成为研究其发病机制与防治措施的关键因素之一。

5）低氧性肺动脉高压(hypoxic pulmonary hypertension，HPH)是肺源性心脏病发病过程的中心环节，HPH的产生及严重程度明显影响着肺心病的病程及预后，目前认为低氧性肺动脉高压的发病机制为低氧性肺血管收缩和低氧性肺血管重建，但具体机制尚不清楚，为进一步解释低氧性肺动脉高压的发病机制，建立了低氧模型，以往的模型自动化程度低，气体浓度监测需手工操作，工作劳动强度大，舱内气体浓度、温度、湿度易受外界气体干扰，不易控制。

要应用于上面提到的几种环境模型中，以往报道的制备动物模型的动物舱存在许多不足，如舱体密封性能较差，对于氧气浓度的控制采用人工检测，舱内氧浓度难以保持稳定等，而使模型的制备存在着较多的不足。

发明内容

本发明为了解决背景技术中所提到的技术问题，提供一种操作简便、控制精确，可实现间歇性低氧、低氧高二氧化碳、间歇低氧高二氧化碳、持续高氧、持续低氧的复合式大小鼠试验模拟舱。

为了实现上述的技术目的，本发明采用以下技术方案：

一种复合式大小鼠试验模拟舱，其特征在于：本装置包括试验舱舱体、氮气输入装置、氧气输入装置、二氧化碳输入装置、浓度湿度检测装置、单向阀、混合风机、PLC以及上位机，上位机装有力控组态软件，所述氮气输入装置、氧气输入装置和二氧化碳输入装置都输出连向试验舱舱体，所述浓度湿度检测装置的检测端与试验舱舱体内部连接，浓度湿度检测装置的信息输出端连向PLC信息输入端,PLC的信息输出端连接上位机，PLC的输出控制端分别与氮气输入装置、氧气输入装置、二氧化碳输入装置、雾化装置、混合风机控制连接，所述单向阀安装在试验舱舱体上，所述混合风机安装在试验舱舱体内。

所述氮气输入装置依次由氮气瓶组、氮气汇集装置、氮气减压器、氮气电动阀、氮气流量调节阀和氮气消音装置组成，所述氧气输入装置依次由氧气瓶组、氧气汇集装置、氧气减压器、氧气电动阀、氧气流量调节阀和氧气消音装置组成，所述二氧化碳输入装置依次由二氧化碳瓶、二氧化碳减压器、二氧化碳电动阀、二氧化碳流量调节阀以及二氧化碳消音装置组成。

所述氮气减压器和氮气电动阀之间连出一个氮气雾化电动阀，所述氧气减压器和氧气电动阀之间连出一个氧气雾化电动阀，所述氮气雾化电动阀和氧气雾化电动阀都依次通过雾化流量调节阀和雾化装置连向试验舱舱体，雾化流量调节阀受PLC控制。

所述浓度湿度检测装置包括氧气分析仪、二氧化碳分析仪和数字湿度测控仪，氧气分析仪、二氧化碳分析仪和数字湿度测控仪各自的检测端与试验舱舱体内部连接，氧气分析仪、二氧化碳分析仪和数字湿度测控仪各自的信息输出端连向PLC信息输入端，PLC的信息输出端连向上位机。

本发明所提供的试验舱的有益效果为：

1) 根据预先设定好的环境模型需求，则可以通过氮气输入装置、氧气输入装置、二氧化碳输入装置向试验舱舱体内通入一定比例的气体，然后再通过浓度湿度检测装置实时监测试验舱舱体内内气体的各项数值，再通过上位机的预设程序控制，从而控制氮气输入装置、氧气输入装置和二氧化碳输入装置的开关。

2) 本发明采用工业压缩氮气、氧气、二氧化碳，而非混合气体，来源简便易得；气体分别通过各自的汇集装置交替输送，使氧舱内气体的浓度变化迅速，此外氧舱内设有混和风机，将灌充到舱体内的气体迅速充分混合，可使气体浓度迅速达到预设的浓度，弥补了大容积舱氧浓度不易快速升高的不足。

3) 氧舱的底部安装单向阀，可将多余气体排出舱外，而外界气体无法进入舱内，保持氧舱常压，降低了压力增高对设备的要求。

4) 氧舱内设置消音装置，降低气体流速，降低进入试验舱气体的声音，可有效减少噪音对动物的影响；设有动物试验对照舱，模拟试验中气流对动物的干扰，使试验设计更严谨。

5) 雾化装置将干燥气体湿化，提供一更舒适的湿度环境，雾化装置湿化效果优于常用的湿化瓶。

本发明还提供了一种复合式大小鼠试验模拟舱的控制方法，其特征在于：

步骤1，试验舱舱体内常压常氧时，关闭试验舱舱体，启动上位机上的力控组态软件，组态软件启动PLC，PLC根据预选模式同时或者不同顺序一定间隔时间或者根据试验舱舱体内气体比值情况开启氮气输入装置、氧气输入装置和二氧化碳输入装置，氮气输入装置、氧气输入装置和二氧化碳输入装置分别向试验舱舱体输入氮气、氧气和二氧化碳，单向阀由于多余气体的微压差而自动开启；

步骤2，部分输入的氮气和氧气还需要通过带流量调节阀的雾化装置，将干燥的气体湿化，以保证试验舱舱体内的气体有一定的湿度；

步骤3，通过浓度湿度检测装置检测试验舱舱体的气体湿度、氧气浓度以及二氧化碳浓度，根据步骤1中的预选模型所需，当试验舱舱体内的氧气浓度和二氧化碳浓度达到所需比值后，分别关闭氮气输入装置、氧气输入装置和二氧化碳输入装置。

所述步骤1中的预选模型为间歇性低氧模式时，先开启氮气输入装置，向试验舱舱体输入氮气，当试验舱舱体内氧气浓度降低到10%时，关闭氮气输入装置，同时单向阀自动关闭，然后经过30秒后，开启氧气输入装置，向试验舱舱体输入氧气，当氧气浓度升高到20%-22%时，关闭氧气输入装置，同时单向阀自动关闭，所述步骤2中的湿度值为50±10%。

所述步骤1中的预选模型为慢性低氧、高二氧化碳模式时，先开启氮气输入装置，当试验舱舱体内氧气浓度降低到10%时，关闭氮气输入装置，同时单向阀自动关闭，此后如果氧气浓度升高，再次开启氮气输入装置，使氧气浓度降低到10%；如果氧气浓度降低，则开启氧气输入装置，使氧气浓度升高到10%，在开启氮气输入装置的同时，开启二氧化碳输入装置，当二氧化碳浓度升高到5%-6%时，关闭二氧化碳输入装置，当二氧化碳浓度低于5%时，再次开启二氧化碳输入装置，保证二氧化碳浓度。

所述步骤1中的预选模型为间歇性低氧高二氧化碳模式时，先同时开启氮气输入装置和二氧化碳输入装置，当氧气浓度降到8%，关闭氮气输入装置，当二氧化碳浓度升高到7%，关闭二氧化碳输入装置，当氮气输入装置和二氧化碳输入装置都关闭后，单向阀自动关闭，进气过程中所述步骤2中的气体湿度保持在50±10%，然后经过5分48秒后，再同时开启氮气输入装置和氧气输入装置，当氧气浓度升高到21%，二氧化碳浓度低于0.4%时，关闭氧气输入装置和氮气输入装置，再经过5分48秒，重复上述整个过程。

所述步骤1中的预选模型为持续高氧模式时，开启氧气输入装置，当试验舱舱体内氧气浓度升高到75±2%时，关闭氧气输入装置，当试验舱舱体内氧气浓度低于73%时，再次开启氧气输入装置，使得试验舱舱体内氧气浓度保持在75±2%范围内。

所述步骤1中的预选模型为持续低氧模式时，开启氮气输入装置，当试验舱舱体内氧气浓度降低到10%以下时，关闭氮气输入装置，当试验舱舱体内氧气浓度高于10%时，再次开启氮气输入装置，使得试验舱舱体内氧气浓度低于10%，另外在试验舱舱体内放置碱石灰用于吸附CO₂，使得二氧化碳的浓度始终低于0.01%。

本发明所提供试验舱的控制方法的有益效果为：

能够为上面提到的5种模型提供相对应的控制方法，自动控制且控制精确，能够保证氧气和二氧化碳浓度保持稳定，提高整个试验过程数据的精准性。

附图说明

图1 是本发明结构原理图。

具体实施方式

参见图1，一种复合式大小鼠试验模拟舱，包括试验舱舱体1、氮气输入装置、氧气输入装置、二氧化碳输入装置、浓度湿度检测装置、单向阀2、混合风机3、PLC以及上位机，上位机安装有力控组态软件，氮气输入装置、氧气输入装置、雾化装置和二氧化碳输入装置都输出连向试验舱舱体1，浓度湿度检测装置的检测端与试验舱舱体内部连接，浓度湿度检测装置的信息输出端连向PLC信息输入端,PLC的信息输出端连接上位机，PLC的输出控制端分别与氮气输入装置、氧气输入装置、二氧化碳输入装置、雾化装置、混合风机控制连接，单向阀2安装在试验舱舱体1上，混合风机3安装在试验舱舱体内，氮气输入装置依次由氮气瓶组4、氮气汇集装置5、氮气减压器6、氮气电动阀7、氮气流量调节阀8和氮气消音装置9组成，氧气输入装置依次由氧气瓶组10、氧气汇集装置11、氧气减压器12、氧气电动阀13、氧气流量调节阀14和氧气消音装置15组成，二氧化碳输入装置依次由二氧化碳瓶16、二氧化碳减压器17、二氧化碳电动阀18、二氧化碳流量调节阀19以及二氧化碳消音装置20组成，氮气减压器6和氮气电动阀7之间连出一个氮气雾化电动阀21，氧气减压器12和氧气电动阀13之间连出一个氧气雾化电动阀22，氮气雾化电动阀21和氧气雾化电动阀22都依次通过雾化流量调节阀23和雾化装置24连向试验舱舱体1，雾化流量调节阀23受PLC控制，浓度湿度检测装置包括氧气分析仪25、二氧化碳分析仪26和数字湿度测控仪27，氧气分析仪25、二氧化碳分析仪26和数字湿度测控仪27各自的检测端与试验舱舱体内部连接，氧气分析仪25、二氧化碳分析仪26和数字湿度测控仪27各自的信息输出端连向PLC，PLC的信息输出端连向上位机，试验舱舱体1连接有一个温度检测仪28。

为了进一步说明上面提到的技术方案，如下举出实施例：

实施例1

1）本装置包括试验舱舱体1、氮气输入装置、氧气输入装置、雾化装置、二氧化碳输入装置、浓度湿度检测装置、单向阀2、混合风机3，PLC以及上位机，氮气输入装置、氧气输入装置、雾化装置和二氧化碳输入装置都输出连向试验舱舱体1，浓度湿度检测装置的检测端与试验舱舱体1内部连接，浓度湿度检测装置的信息输出端连向PLC信息输入端,PLC的信息输出端连接上位机，混合风机3的作用为加快舱内气体的混合速度，上位机可采用PC机，PLC采用西门子S7-200系列PLC作为采集、控制部件，力控组态软件安装在上位机提供友好人机对话界面，电脑控制系统可以根据实验需要设定控制程序，控制程序按照预定试验方案分别控制氧气电动阀13、氮气电动阀7、二氧化碳电动阀18的开关，将氮气、氧气、二氧化碳按一定比例充灌到相对密闭的模拟舱内，然后经上述三种气体分析仪，测量试验舱内氧气浓度，把信号反馈给电脑控制系统，整个过程自动控制、自动监测，操作简单，控制精确。电脑控制系统中程序设计具有人性化的特点，科研人员根据实验需要随时更改试验条件，可同时设置多个程序，模拟多种模式，这种多试验模式节省了实验设备的重复投资。PLC的输出控制端分别与氮气输入装置、氧气输入装置、二氧化碳输入装置、雾化装置、混合风机3控制连接，PLC根据采集的测量装置测量的数据和上位机输入的参数进行运算来控制电动球阀，并把采集的测量装置测量的数据上传给上位机，上位机的作用为友好人机对话界面，给PLC输入设计的参数，并接收PLC采集的测量装置测量的参数，显示给用户并保存。单向阀2安装在试验舱舱体的底部，可将多余气体排出舱外，而外界气体无法进入舱内，保持氧舱常压，降低了压力增高对设备的要求。氮气输入装置依次由氮气瓶组4、氮气汇集装置5、氮气减压器6、氮气电动阀7、氮气流量调节阀8和氮气消音装置9组成，氧气输入装置依次由氧气瓶组10、氧气汇集装置11、氧气减压器12、氧气电动阀13、氧气流量调节阀14和氧气消音装置15组成，二氧化碳输入装置依次由二氧化碳瓶16、二氧化碳减压器17、二氧化碳电动阀18、二氧化碳流量调节阀19以及二氧化碳消音装置20组成。本发明的氮气瓶组、氧气瓶组和二氧化碳瓶组都是分别采用工业压缩氮气、氧气、二氧化碳，而非混合气体，来源简便易得；气体分别通过各自的汇集装置交替输送，使氧舱内气体的浓度变化迅速，此外氧舱内设有混和风机，将灌充到舱体内的气体迅速充分混合，可使气体浓度迅速达到预设的浓度，弥补了大容积舱氧浓度不易快速升高的不足，氮气汇集装置、氧气汇集装置和二氧化碳汇集装置都是采用汇流排的结构，消音装置采用消音器，降低气体流速，降低进入试验舱气体的声音，可有效减少噪音对动物的影响。氮气减压器和氮气电动阀之间连出氮气雾化电动阀，氧气减压器和氧气电动阀之间连出氧气雾化电动阀，氮气雾化电动阀和氧气雾化电动阀都依次通过雾化流量调节阀和雾化装置连向试验舱舱体，雾化装置采用雾化器，可将将干燥的气体湿化，浓度湿度检测装置包括氧气分析仪25、二氧化碳分析仪26和数字湿度测控仪27，氧气分析仪25、二氧化碳分析仪26和数字湿度测控仪27各自的检测端与试验舱舱体1内部连接，氧气分析仪25、二氧化碳分析仪26和数字湿度测控仪27各自的信息输出端连向上位机。另外本发明舱体一侧设有有机玻璃视窗，有利于观察氧舱中动物的活动情况，视窗中部有两个密封手套操作孔，便于在不改变舱内气体浓度情况下进行一些操作。

本发明所提供的试验舱的有益效果为：

2）根据预先设定好的环境模型需求，则可以通过氮气输入装置、氧气输入装置、二氧化碳输入装置向试验舱舱体内通入一定比例的气体，然后再通过浓度湿度检测装置实时监测试验舱舱体内内气体的各项数值，再通过上位机的预设程序控制，从而控制氮气输入装置、氧气输入装置和二氧化碳输入装置的开关。

3）本发明采用工业压缩氮气、氧气、二氧化碳，而非混合气体，来源简便易得；气体分别通过各自的汇集装置交替输送，使氧舱内气体的浓度变化迅速，此外氧舱内设有混和风机，将灌充到舱体内的气体迅速充分混合，可使气体浓度迅速达到预设的浓度，弥补了大容积舱氧浓度不易快速升高的不足。

4）氧舱的底部安装单向阀2，可将多余气体排出舱外，而外界气体无法进入舱内，保持氧舱常压，降低了压力增高对设备的要求。

5）氧舱内设置消音装置，降低气体流速，降低进入试验舱气体的声音，可有效减少噪音对动物的影响；设有动物试验对照舱，模拟试验中气流对动物的干扰，使试验设计更严谨。

本发明还提供了一种复合式大小鼠试验模拟舱的控制方法：

步骤1，步骤1，试验舱舱体内常压常氧时，关闭试验舱舱体，启动上位机，上位机启动PLC，PLC根据预选模式同时或者不同顺序一定间隔时间或者根据试验舱舱体内气体比值情况开启氮气输入装置、氧气输入装置和二氧化碳输入装置，氮气输入装置、氧气输入装置和二氧化碳输入装置分别向试验舱舱体输入氮气、氧气和二氧化碳，单向阀由于多余气体的微压差而自动开启；

对于步骤1的进一步限定如下：

1）步骤1中的预选模型为间歇性低氧模式时，先开启氮气输入装置，向试验舱舱体输入氮气，当试验舱舱体内氧气浓度降低到10%时，关闭氮气输入装置，同时单向阀自动关闭，然后经过30秒后，开启氧气输入装置，向试验舱舱体输入氧气，当氧气浓度升高到20%-22%时，关闭氧气输入装置，同时单向阀自动关闭，步骤2中的湿度值为50±10%。

2）步骤1中的预选模型为慢性低氧、高二氧化碳模式时，先开启氮气输入装置，当试验舱舱体内氧气浓度降低到10%时，关闭氮气输入装置，同时单向阀自动关闭，此后如果氧气浓度升高，再次开启氮气输入装置，使氧气浓度降低到10%；如果氧气浓度降低，则开启氧气输入装置，使氧气浓度升高到10%，在开启氮气输入装置的同时，开启二氧化碳输入装置，当二氧化碳浓度升高到5%-6%时，关闭二氧化碳输入装置，当二氧化碳浓度低于5%时，再次开启二氧化碳输入装置，保证二氧化碳浓度。

3）步骤1中的预选模型为间歇性低氧高二氧化碳模式时，先同时开启氮气输入装置和二氧化碳输入装置，当氧气浓度降到8%，关闭氮气输入装置，当二氧化碳浓度升高到7%，关闭二氧化碳输入装置，当氮气输入装置和二氧化碳输入装置都关闭后，单向阀自动关闭，进气过程中步骤2中的气体湿度保持在50±10%，然后经过5分48秒后，再同时开启氮气输入装置和氧气输入装置，当氧气浓度升高到21%，二氧化碳浓度低于0.4%时，关闭氧气输入装置和氮气输入装置，再经过5分48秒，重复上述整个过程。

4）步骤1中的预选模型为持续高氧模式时，开启氧气输入装置，当试验舱舱体内氧气浓度升高到75±2%时，关闭氧气输入装置，当试验舱舱体内氧气浓度低于73%时，再次开启氧气输入装置，使得试验舱舱体内氧气浓度保持在75±2%范围内。

5）步骤1中的预选模型为持续低氧模式时，开启氮气输入装置，当试验舱舱体内氧气浓度降低到10%以下时，关闭氮气输入装置，当试验舱舱体内氧气浓度高于10%时，再次开启氮气输入装置，使得试验舱舱体内氧气浓度低于10%，另外在试验舱舱体内放置碱石灰用于吸附CO₂，使得二氧化碳的浓度始终低于0.01%。

对于上述的1-5点集合设备，可如下举例：

实施例1

原始状态为常压常氧，开启试验程序，氮气瓶4内的高压氮气经过氮气汇集装置5汇总后并作初步压力调节，输入到氮气减压器6，氮气压力再一次调节到0.3KPa，程序控制氮气电动阀7开启，氮气流经氮气流量调节阀8、氮气消音装置9进入试验舱舱体1，同时开启混和风机3，将灌充到试验舱内的气体快速充分混合，氧浓度降低到10%左右，历时30s，氮气电动阀关闭，停止向试验舱舱体1灌注氮气。灌注氮气期间，单向阀2自动开启将试验舱内多余气体排除舱外，保持舱内常压，同时电脑控制系统开启氮气雾化电动阀21，将氮气通过雾化流量调节阀23、雾化装置24雾化，以保证试验舱内进氮气期间湿度在50±10%，停止供氮气后单向阀2自动关闭，保证舱外气体不会回流到舱内，影响设备性能以及试验结果，同时氮气雾化电动阀21也关闭。再经过30s后，程序控制氧气电动阀13开启，将氧气瓶10内高压氧气经过氧气汇集装置11汇总后并作初步压力调节，输入到氧气减压器12，压力再一次调节到0.3KPa后经氧气流量调节阀14、氧气消音装置15进入试验舱舱体1，同时开启混和风机3，将灌充到试验舱内的气体快速充分混合，氧浓度升高到21%左右，历时12s，氧气电动阀13关闭，停止向试验舱舱体1灌注氧气。灌注氧气期间单向阀2自动开启将试验舱内多余气体排除舱外，保持舱内常压，同时电脑控制系统开启氧气雾化电动阀22，将氧气通过雾化流量调节阀23、雾化装置24雾化，以保证进氧气期间试验舱内湿度在50±10%，停止供氧气后单向阀2自动关闭，保证舱外气体不会回流到舱内，影响设备性能以及试验结果，同时氧气雾化电动阀22也关闭，再经过18s后，开始循环整个过程。试验舱舱体1内放置碱石灰吸附CO₂，使CO₂浓度始终<0.01%。

期间氧气分析仪25、二氧化碳分析仪26、数字湿度测控仪27时刻监控舱内氧浓度、二氧化碳浓度、湿度，把信号反馈给上位机，并保存在电脑中。

这个模式模拟了中重度OSAHS，可以通过更改试验参数实现其他浓度、时间间隔的间歇低氧模式。

实施例2

原始状态为常压常氧，开启试验程序，氮气瓶4内的高压氮气经过氮气汇集装置5汇总后并作初步压力调节，输入到氮气减压器6，氮气压力再一次调节到0.3KPa，程序控制氮气电动阀7开启，氮气流经氮气流量调节阀8、氮气消音装置9进入试验舱舱体1，同时开启混和风机3，将灌充到试验舱内的气体快速充分混合，氧浓度降低到10%左右，历时30s，氮气电动阀关闭，停止向试验舱舱体1灌注氮气，灌注氮气期间，期间单向阀2自动开启将试验舱内多余气体排出舱外，保持舱内常压，保持舱内常压，此时如果氧浓度升高，程序控制氮气电动阀7开启，重复上述动作，如果氧浓度降低程序控制氧气电动阀13开启，将氧气瓶10内高压氧气经过氧气汇集装置11汇总后并作初步压力调节，输入到氧气减压器12，压力再一次调节到0.3KPa后经氧气流量调节阀14、氧气消音装置15进入试验舱舱体1，同时开启混和风机3，将灌充到试验舱内的气体快速充分混合，氧浓度升高到10%左右。

在开启氮气瓶的同时，二氧化碳瓶16内的高压二氧化碳经过二氧化碳减压器17，二氧化碳压力再一次调节到0.3KPa，程序控制二氧化碳电动阀18开启，二氧化碳流经二氧化碳流量调节阀19、二氧化碳消音装置20进入试验舱舱体1，同时开启混和风机3，将灌充到试验舱内的气体快速充分混合，二氧化碳浓度升高到5％～6％，关闭二氧化碳电动阀18，二氧化碳浓度如有变化，程序自动控制二氧化碳电动阀18调整。

实施例3

原始状态为常压常氧，开启试验程序，氮气瓶4内的高压氮气经过氮气汇集装置5汇总后并作初步压力调节，输入到氮气减压器6，氮气压力再一次调节到0.3KPa，程序控制氮气电动阀7开启，氮气流经氮气流量调节阀8、氮气消音装置9进入试验舱舱体1，同时开启混和风机3，将灌充到试验舱内的气体快速充分混合，氧浓度降低到8%左右，历时30s，氮气电动阀关闭，停止向试验舱舱体1灌注氮气，灌注氮气期间，期间单向阀2自动开启将试验舱内多余气体排除舱外，保持舱内常压自动开启将试验舱内多余气体排除舱外，保持舱内常压，同时电脑控制系统开启氮气雾化电动阀21，将氮气通过雾化流量调节阀23、雾化装置24雾化，以保证试验舱内进氮气期间湿度在50±10%，停止供氮气后，单向阀2自动关闭，保证舱外气体不会回流到舱内，影响设备性能以及试验结果，同时氮气雾化电动阀21也关闭，在开启氮气输入装置的同时二氧化碳瓶16内的高压二氧化碳经过二氧化碳减压器17，二氧化碳压力调节到0.3KPa，程序控制二氧化碳电动阀18开启，二氧化碳流经二氧化碳流量调节阀19、二氧化碳消音装置20进入试验舱舱体1，同时开启混和风机3，将灌充到试验舱内的气体快速充分混合，二氧化碳浓度升高到7％，历时30s，关闭二氧化碳电动阀。

经过5min30s后，程序控制氧气电动阀13、氮气电动阀7同时开启，将氧气瓶10内高压氧气、氮气瓶4内高压氮气、分别经过氧气汇集装置11、氮气汇集装置5汇总后并作初步压力调节，输入到减压器，压力再一次调节到0.3KPa后经流量调节阀、消音装置进入试验舱舱体1，同时开启混和风机3，将灌充到试验舱内的气体快速充分混合，氧浓度升高到21%左右，氮气浓度达79%左右，二氧化碳浓度低于0.4%，历时12s，氧气电动阀13关闭，氮气电动阀7关闭，停止向试验舱舱体1灌注氧气，使二氧化碳浓度保持低于0.4%，再经过5min48s后，开始循环整个过程。

实施例4

原始状态为常压常氧，程序控制氧气电动阀13开启，将氧气瓶10内高压氧气经过氧气汇集装置11汇总后并作初步压力调节，输入到氧气减压器12，压力再一次调节到0.3KPa后经氧气流量调节阀14、氧气消音装置15进入试验舱舱体1，期间先将氧气流量调至 5L/min，使氧气迅速充满氧箱，氧浓度达 70%后将流量降至1L/min，使浓度缓慢上升至 75%，氧气电动阀13关闭，再调低流量至 0.5 L/min 左右通过电脑控制系统控制氧气电动阀13维持氧浓度稳定在 75±2%范围内，期间氧气分析仪25时刻监控舱内氧浓度，把信号反馈给上位机，并保存在电脑中。二氧化碳分析仪26时刻监控舱内二氧化碳浓度，把信号反馈给上位机，并保存在电脑中。数字湿度测控仪27测量试验舱内湿度，把信号反馈给上位机，并保存在电脑中。

实施例5

原始状态为常压常氧，开启试验程序，氮气瓶4内的高压氮气经过氮气汇集装置5汇总后并作初步压力调节，输入到氮气减压器6，氮气压力再一次调节到0.3KPa，程序控制氮气电动阀7开启，氮气流经氮气流量调节阀8、氮气消音装置9进入试验舱舱体1，同时开启混和风机3，将灌充到试验舱内的气体快速充分混合，氧浓度降低到10%左右，历时30s，氮气电动阀关闭，停止向试验舱舱体1灌注氮气，灌注氮气期间，期间单向阀2自动开启将试验舱内多余气体排出舱外，保持舱内常压，此时如果氧浓度升高，程序控制氮气电动阀7开启，重复上述动作，如果氧浓度降低程序控制氧气电动阀13开启，将氧气瓶10内高压氧气经过氧气汇集装置11汇总后并作初步压力调节，输入到氧气减压器12，压力再一次调节到0.3KPa后经氧气流量调节阀14、氧气消音装置15进入试验舱舱体1，同时开启混和风机3，将灌充到试验舱内的气体快速充分混合，氧浓度升高到10%左右。试验舱舱体1内放置碱石灰吸附CO₂，使CO₂浓度始终<0.01%。

本发明所提供试验舱的控制方法的有益效果为：能够为上面提到的5种模型提供相对应的控制方法，且控制精确、能够保证氧气和二氧化碳浓度保持稳定，提高整个试验过程数据的精准性，对实验过程参数变化实时记录保存便于日后查看引用。

Claims

1.一种复合式大小鼠试验模拟舱，其特征在于：本装置包括试验舱舱体（1）、氮气输入装置、氧气输入装置、二氧化碳输入装置、浓度湿度检测装置、雾化装置、单向阀（2）、混合风机（3）、PLC以及上位机，所述氮气输入装置、氧气输入装置和二氧化碳输入装置都输出连向试验舱舱体（1），所述浓度湿度检测装置的检测端与试验舱舱体内部连接，浓度湿度检测装置的信息输出端连向PLC信息输入端, PLC的信息输出端连接上位机，PLC的输出控制端分别与氮气输入装置、氧气输入装置、二氧化碳输入装置、雾化装置、混合风机控制连接，所述单向阀（2）安装在试验舱舱体（1）上，所述混合风机（3）安装在试验舱舱体内。

2.根据权利要求1所述的一种复合式大小鼠试验模拟舱，其特征在于：所述氮气输入装置依次由氮气瓶组（4）、氮气汇集装置（5）、氮气减压器（6）、氮气电动阀（7）、氮气流量调节阀（8）和氮气消音装置（9）组成，所述氧气输入装置依次由氧气瓶组（10）、氧气汇集装置（11）、氧气减压器（12）、氧气电动阀（13）、氧气流量调节阀（14）和氧气消音装置（15）组成，所述二氧化碳输入装置依次由二氧化碳瓶（16）、二氧化碳减压器（17）、二氧化碳电动阀（18）、二氧化碳流量调节阀（19）以及二氧化碳消音装置（20）组成。

3.根据权利要求2所述的一种复合式大小鼠试验模拟舱，其特征在于：所述氮气减压器（6）和氮气电动阀（7）之间连出一个氮气雾化电动阀（21），所述氧气减压器（12）和氧气电动阀（13）之间连出一个氧气雾化电动阀（22），所述氮气雾化电动阀（21）和氧气雾化电动阀（22）都依次通过雾化流量调节阀（23）和雾化装置（24）连向试验舱舱体（1），雾化流量调节阀（23）受PLC控制。

4.根据权利要求1或2所述的一种复合式大小鼠试验模拟舱，其特征在于：所述浓度湿度检测装置包括氧气分析仪（25）、二氧化碳分析仪（26）和数字湿度测控仪（27），氧气分析仪（25）、二氧化碳分析仪（26）和数字湿度测控仪（27）各自的检测端与试验舱舱体内部连接，氧气分析仪（25）、二氧化碳分析仪（26）和数字湿度测控仪（27）各自的信息输出端连向PLC信息输入端，PLC的信息输出端连向上位机。

5.一种复合式大小鼠试验模拟舱的控制方法，其特征在于：

步骤1，试验舱舱体内常压常氧时，关闭试验舱舱体，启动上位机组态软件，组态软件启动PLC，PLC根据预选模式同时或者不同顺序一定间隔时间或者根据试验舱舱体内气体比值情况开启氮气输入装置、氧气输入装置和二氧化碳输入装置，氮气输入装置、氧气输入装置、雾化装置和二氧化碳输入装置分别向试验舱舱体输入氮气、氧气和二氧化碳，单向阀由于多余气体的微压差而自动开启；

步骤2，部分输入的氮气和氧气还需要通过带流量调节阀的雾化装置将干燥的气体湿化，以保证试验舱舱体内的气体有一定的湿度；

6.根据权利要求5所述的一种复合式大小鼠试验模拟舱的控制方法，其特征在于：所述步骤1中的预选模型为间歇性低氧模式时，先开启氮气输入装置，向试验舱舱体输入氮气，当试验舱舱体内氧气浓度降低到10%时，关闭氮气输入装置，同时单向阀自动关闭，然后经过30秒后，开启氧气输入装置，向试验舱舱体输入氧气，当氧气浓度升高到20%-22%时，关闭氧气输入装置，同时单向阀自动关闭，所述步骤2中的湿度值为50±10%。

7.根据权利要求5所述的一种复合式大小鼠试验模拟舱的控制方法，其特征在于：所述步骤1中的预选模型为慢性低氧、高二氧化碳模式时，先开启氮气输入装置，当试验舱舱体内氧气浓度降低到10%时，关闭氮气输入装置，同时单向阀自动关闭，此后如果氧气浓度升高，再次开启氮气输入装置，使氧气浓度降低到10%；如果氧气浓度降低，则开启氧气输入装置，使氧气浓度升高到10%，在开启氮气输入装置的同时，开启二氧化碳输入装置，当二氧化碳浓度升高到5%-6%时，关闭二氧化碳输入装置，当二氧化碳浓度低于5%时，再次开启二氧化碳输入装置，保证二氧化碳浓度。

8.根据权利要求5所述的一种复合式大小鼠试验模拟舱的控制方法，其特征在于：所述步骤1中的预选模型为间歇性低氧高二氧化碳模式时，先同时开启氮气输入装置和二氧化碳输入装置，当氧气浓度降到8%，关闭氮气输入装置，当二氧化碳浓度升高到7%，关闭二氧化碳输入装置，当氮气输入装置和二氧化碳输入装置都关闭后，单向阀自动关闭，进气过程中所述步骤2中的气体湿度保持在50±10%，然后经过5分48秒后，再同时开启氮气输入装置和氧气输入装置，当氧气浓度升高到21%，二氧化碳浓度低于0.4%时，关闭氧气输入装置和氮气输入装置，再经过5分48秒，重复上述整个过程。

9.根据权利要求5所述的一种复合式大小鼠试验模拟舱的控制方法，其特征在于：所述步骤1中的预选模型为持续高氧模式时，开启氧气输入装置，当试验舱舱体内氧气浓度升高到75±2%时，关闭氧气输入装置，当试验舱舱体内氧气浓度低于73%时，再次开启氧气输入装置，使得试验舱舱体内氧气浓度保持在75±2%范围内。

10.根据权利要求5所述的一种复合式大小鼠试验模拟舱的控制方法，其特征在于：所述步骤1中的预选模型为持续低氧模式时，开启氮气输入装置，当试验舱舱体内氧气浓度降低到10%以下时，关闭氮气输入装置，当试验舱舱体内氧气浓度高于10%时，再次开启氮气输入装置，使得试验舱舱体内氧气浓度低于10%，另外在试验舱舱体内放置碱石灰用于吸附CO₂，使得二氧化碳的浓度始终低于0.01%。