CN110749353A - Ivc笼盒的多参数监测传感器 - Google Patents
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Abstract
IVC笼盒的多参数监测传感器,属于传感器领域,本发明为解决现有开环控制IVC笼盒饲养环境存在控制不准确的问题。本发明方案:控制箱体为密封箱体,上盖扣合在控制箱体的顶板上,一对进出风口在上盖与控制箱体形成空腔中形成风道;控制箱体的下表面设置铁底板,与笼盒侧壁外部的吸铁石外板相吸合;控制箱体的内部设置有电路板和控制单元;控制箱体的顶板上沿风道走向依次设置有气体流速传感器、氨气传感器、二氧化碳传感器、温湿度传感器、噪声传感器、压力传感器和颗粒物浓度传感器;控制单元将所有传感器采集的数据由控制单元通过无线的方式发送给上位机控制系统。
Description
技术领域
本发明属于传感器领域,涉及多参数检测的传感器结构。
背景技术
IVC笼盒(Individual Ventilated Cages,独立通气笼盒)是大量应用于饲养小鼠的密闭独立笼盒,常用结构如图1所示,多个IVC笼盒统一摆放在IVC笼架上,控制系统应给IVC笼盒的小鼠提供稳定的饲养环境,饲养环境要求温度20~25℃,相对湿度在40~70%,换气次数20~60次/h,内外压差20~50Pa,空气洁净度≤10000级,动物照度15~20LX,噪声≤60dB,气流速度≤0.14m/s,落下菌数≤2.45个/皿。
为了实现上述功能,笼架上为所有IVC笼盒铺设统一的进风管和排风管,控制系统为多个IVC笼盒提供一定压力、温湿度的空气、回收IVC笼盒排出的废气,外部空气经过多级过滤之后通过送风管道分别送入各独立IVC笼盒使饲养环境保持一定的压力和洁净度,用于避免环境污染动物或者动物污染环境。
IVC笼盒要求的饲养参数由控制系统在源头上控制,每天都会检查控制系统所有表头的参数是否符合机组运行要求,包括排送风电机的电压状态、风量、差压及压差仪显示、温湿度等,但无反馈数据来支撑IVC笼盒内的饲养环境已满足要求,即现有控制属于开环控制,非闭环控制,这样的控制方式并不能准确的知道IVC笼盒的真实饲养环境参数。在实践操作过程中,笼架中会选择一至两个空闲IVC笼盒在距底部5cm左右高度开设一圆形检测孔作为检测盒(检测盒一般不用于饲养小鼠),参见图2所示,检测过程:将某一种仪器探头(温湿度、声级计、照度计探头、梯度压差探头或气流速度探头等)伸入笼盒后,再将检测孔处于密闭状态,因打开检测孔会发生气流扰动,笼盒内环境被破坏,因此需静置一段时间使笼盒内环境渐渐稳定下来后再读取检测到的专项数据,检测完一项参数后,再更换另一种探头检测下一项参数,依次检测所有参数作为检测结果,但检测盒只是众多IVC笼盒中的一个,并不能完全代表其它饲养小鼠的IVC笼盒的真实饲养环境参数数据,仍无法改变开环控制方式的弊端,不可避免的会出现因控制不当而导致某IVC笼盒的饲养环境不达标,严重时会威胁小鼠生命。
这种检测方式无法作为饲养小鼠的IVC笼盒的实时检测手段,一是因为检测孔是破坏笼盒结构的开放式孔洞,每次在检测孔处更换检测探头都会破坏IVC笼盒的内环境,静置一段时间才能恢复,这样检测不但所需检测时间长,而且影响小鼠的日常生活;再者小鼠为啮齿类动物,裸露的探头从探测孔直接伸进去会被小鼠咬坏,不容易实现检测目的。
发明内容
本发明目的是为了解决现有开环控制IVC笼盒饲养环境存在控制不准确的问题,且从检测孔伸进探头检测饲养环境参数的手段无法作为饲养小鼠的IVC笼盒的实时检测手段,提供了一种IVC笼盒的多参数监测传感器。
本发明所述IVC笼盒的多参数监测传感器包括上盖1、控制箱体2、铁底板3、吸铁石外板5、气体流速传感器6、氨气传感器7、二氧化碳传感器8、温湿度传感器9、噪声传感器10、压力传感器11、颗粒物浓度传感器12、电路板13和控制单元;
控制箱体2为密封箱体,上盖1扣合在控制箱体2的顶板上,上盖1的左右侧壁对称开有进出风口101,一对进出风口101在上盖1与控制箱体2形成空腔中形成风道;
控制箱体2的下表面设置铁底板3,与笼盒侧壁14外部的吸铁石外板5相吸合;
控制箱体2的内部设置有电路板13和控制单元;控制箱体2的顶板204上沿风道走向依次设置有六个传感器安装孔201和颗粒物沉降孔202,气体流速传感器6、氨气传感器7、二氧化碳传感器8、温湿度传感器9、噪声传感器10和压力传感器11沿风道走向依次安装在六个传感器安装孔201中,该六个传感器探头露在风道中,该六个传感器的底部与电路板13固定且电气连接;颗粒物浓度传感器12的底部与电路板13固定且电气连接,颗粒物浓度传感器12的探头置于颗粒物沉降孔202的底端开口处;
控制单元将所有传感器采集的数据由控制单元通过无线的方式发送给上位机控制系统。
优选地,还包括橡胶垫片4,所述橡胶垫片4设置在铁底板3与笼盒侧壁14之间。
优选地,还包括扩展接口203,所述扩展接口203设置在控制箱体2的顶板204上,用于外部设备与电路板13的连接。
优选地,进出风口101为宽度小于6mm的圆孔、椭圆孔或长条孔。
优选地,气体流速传感器6、氨气传感器7、二氧化碳传感器8、温湿度传感器9、噪声传感器10、压力传感器11和颗粒物浓度传感器12沿风流动的方向排布,气体流速传感器6设置在进风口,颗粒物浓度传感器12设置在出风口;
气体流速传感器6、氨气传感器7、二氧化碳传感器8、温湿度传感器9、噪声传感器10和压力传感器11沿直线排列或交错排列。
优选地,压力传感器11采用表压传感器来检测IVC笼盒内部压力,所述IVC笼盒内部压力与外部环境压力的差值作为IVC笼盒的压差参数发送给上位机控制系统。
本发明的有益效果:本发明所述IVC笼盒的多参数监测传感器可灵活的设置在饲养小鼠的IVC宠盒的侧壁的任意位置,所有传感器的探头均设置盒体内部,以防小鼠啃咬,盒体上盖的进出风孔之间形成风道,风道走向与IVC笼盒的风向保持一致。
本发明所述传感器分内外两部分,笼盒内的部分用于检测饲养环境参数,笼盒外的部分用于固定传感器在笼盒侧壁的位置,内外两部分采用磁铁与金属铁相吸合的方式进行固定。
本发明所述传感器不破坏IVC笼盒的盒体结构,采集的实时数据通过无线方式发送给控制系统,作为实时反馈数据,形成的闭环系统大大提升了控制系统的控制准确性。
附图说明
图1是IVC笼盒结构示意图;
图2是现有技术在IVC笼盒制作检测孔进行检测的示意图;
图3是IVC笼盒安装本发明所述VC笼盒的多参数监测传感器的结构示意图;
图4是本发明所述IVC笼盒的多参数监测传感器的外部结构示意图;
图5是本发明所述IVC笼盒的多参数监测传感器的控制箱体的结构示意图;
图6是本发明所述IVC笼盒的多参数监测传感器的控制箱体的另一实施例;
图7是本发明所述IVC笼盒的多参数监测传感器的剖视图;
图8是采用本发明传感器进行检测的控制原理框图。
具体实施方式
以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式,借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题,并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是,只要不构成冲突,本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合,所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。
具体实施方式一:下面结合图3至图8说明本实施方式,本实施方式所述IVC笼盒的多参数监测传感器,其特征在于,包括上盖1、控制箱体2、铁底板3、吸铁石外板5、气体流速传感器6、氨气传感器7、二氧化碳传感器8、温湿度传感器9、噪声传感器10、压力传感器11、颗粒物浓度传感器12、电路板13和控制单元;
控制箱体2为密封箱体,上盖1扣合在控制箱体2的顶板上,上盖1的左右侧壁对称开有进出风口101,一对进出风口101在上盖1与控制箱体2形成空腔中形成风道;
控制箱体2的下表面设置铁底板3,与笼盒侧壁14外部的吸铁石外板5相吸合;
控制箱体2的内部设置有电路板13和控制单元;控制箱体2的顶板204上沿风道走向依次设置有六个传感器安装孔201和颗粒物沉降孔202,气体流速传感器6、氨气传感器7、二氧化碳传感器8、温湿度传感器9、噪声传感器10和压力传感器11沿风道走向依次安装在六个传感器安装孔201中,该六个传感器探头露在风道中,该六个传感器的底部与电路板13固定且电气连接;颗粒物浓度传感器12的底部与电路板13固定且电气连接,颗粒物浓度传感器12的探头置于颗粒物沉降孔202的底端开口处;
控制单元将所有传感器采集的数据由控制单元通过无线的方式发送给上位机控制系统。
本实施方式所述多参数监测传感器设置在IVC笼盒下部小鼠生活的仓体内,固定在侧壁上,可灵活改变在仓体侧壁的监测位置。
气体流速传感器6采用FS7002流速传感器,这种传感器适用于小气体的风速检测。
氨气传感器7采用MQ-137模块,当氨气过量时,进行报警或相应执行机构动作,以保证小鼠的饲养环境安全。所述相应执行机构动作的实施例为自动打开IVC笼盒的生命窗。
二氧化碳传感器8采用CCS811传感器,当二氧化碳过量,进行报警或相应执行机构动作,以保证小鼠的饲养环境安全。所述相应执行机构动作的实施例为自动打开IVC笼盒的生命窗。
温湿度传感器9采用HDC1080型号温湿度传感器,对IVC笼盒内的温湿度进行实时检测,并反馈给上位机控制系统,形成闭环控制。根据每个IVC笼盒反馈的真实数据调整源头的控制量。
噪声传感器10采用YL-56声级计,小鼠属于啮齿类动作,对噪声特别敏感,因此噪音监测很重要,若噪声超标,需进行相应措施改善。比如更换静音电机等措施。
颗粒物浓度传感器12采用GP2Y1014AU尘埃粒子计数器,该探头置于颗粒物沉降孔202底端开口处,能检测经过充分沉降的空气,以便准确检测空气中的颗粒浓度。当颗粒物浓度超标时,需更换过滤网或清洗IVC笼盒等。
压力传感器11采用MS5803-01BA型压力传感器,本实施方式中压力传感器11采用表压传感器来检测IVC笼盒内部压力,另外在IVC笼盒外部设置一个环境压力传感器,用于测量外部环境压力,该数据用于每个IVC笼盒压差数据的计算,所述IVC笼盒内部压力与外部环境压力的差值作为IVC笼盒的压差参数发送给上位机控制系统。这种检测方式与直接采用压差传感器的区别为:不用破坏IVC笼盒侧壁。压差传感器有两个压力软管接口,一个软管接入内部空气测内部压力,另一个软管需破壁伸出IVC笼盒外测外部环境压力,压差传感器直接输出二者的压差作为检测参数,为了测量外部环境压力需引入外部空气进入压差传感器,不可避免的要在IVC笼盒侧壁打孔才能实现。这种打孔手段存在的弊端多:一是容易因孔周围密封不严而破坏IVC笼盒内环境,二是软管外引与多参数监测传感器内部的压差传感器相连存在物理连接结构,该软管易被小鼠啃咬,同时也限制了多参数监测传感器的位置只能在孔附近,不能灵活监测IVC笼盒其它位置的数据。
本实施方式中所有传感器探头均藏于内部,啮齿类的小鼠无法对其造成破坏,探头摆放在风道沿线上,能准确检测IVC笼盒饲养环境参数。
本实施方式的多参数监测传感器的上盖1的边缘采用圆弧打磨技术手段,尽量减轻小鼠啃咬对其造成的破坏程度,上盖1和控制箱体2采用抗咬材料,延长其使用寿命。
一对进出风口101的摆放方向与IVC笼盒内的风流动方向保持一致,图1给出的笼盒的风流动方向为上下方向,则一对进出风口101为上下方向。这样设置风道中能顺利的进入气流,让各传感器准确测量,尤其是气体流速传感器6的测量数据更准确。
本实施方式中内部铁底板3与外部吸铁石外板5相吸合,使多参数监测传感器固定在笼盒侧壁14的两侧,而且可根据需要灵活改变多参数监测传感器的位置,以获得尽可能客观的数据反馈给上位机控制系统。这种吸合固定方式不需要在IVC笼盒上打孔,不破坏其内环境,可作为实时检测的技术进行推广。将IVC笼盒饲养环境参数的真实数据反馈给上位机控制系统形成闭环控制以期更精准的控制。
定期对IVC笼盒进行消毒清洗时,多参数监测传感器可以轻松取下来,对后续消毒工作无任何影响。
具体实施方式二:本实施方式与实施方式一的不同之处在于,还包括橡胶垫片4,所述橡胶垫片4设置在铁底板3与笼盒侧壁14之间。
本实施方式增设的橡胶垫片4有两个作用:一是增加传感器与笼盒侧壁14的摩擦力,使得传感器不易滑动,这样能保证进出风口101形成的风道尽量与风流动方向一致;二是能起到缓冲减振的作用,避免噪声传感器10与IVC笼盒直接声传导,保证噪声检测的准确性。
具体实施方式三:本实施方式与实施方式一的不同之处在于,还包括扩展接口203,所述扩展接口203设置在控制箱体2的顶板204上,用于外部设备与电路板13的连接。
在多参数监测传感器被拿出IVC笼盒外进行升级或维护时,外部设备通过该扩展接口203与内部进行电连接及通讯。
具体实施方式四:本实施方式与实施方式一的不同之处在于,进出风口101为宽度小于6mm的圆孔、椭圆孔或长条孔。
本实施方式限定尺寸的目的是禁止小鼠进入风道中,对传感器内部传感器进行保护。
具体实施方式五:本实施方式与实施方式一的不同之处在于,气体流速传感器6、氨气传感器7、二氧化碳传感器8、温湿度传感器9、噪声传感器10、压力传感器11和颗粒物浓度传感器12沿风流动的方向排布,气体流速传感器6设置在进风口,颗粒物浓度传感器12设置在出风口;
气体流速传感器6、氨气传感器7、二氧化碳传感器8、温湿度传感器9、噪声传感器10和压力传感器11沿直线排列或交错排列。
所有传感器都设置在风道沿线上,以便于准确采集数据,气体流速传感器6设置在进风口,其前方无阻挡,风速测量更准确。颗粒物浓度传感器12设置在出风口,颗粒物沉降孔202为深度超过5mm、直径大于20mm的通孔,通过对打孔深度的设计避免了颗粒物浓度传感器在采集空间中自由扩散状态下的颗粒物时易受外界气流影响导致输出不稳的缺点。且该颗粒物沉降孔202设置在出风口,能充分的令颗粒物沉降在该孔内,使测试数据更准确。
气体流速传感器6、氨气传感器7、二氧化碳传感器8、温湿度传感器9、噪声传感器10和压力传感器11沿直线排列在风道沿线,参见图4所示。也可以是交错排布,如图5所示,第二种方式测试效果更好。
虽然本发明所揭露的实施方式如上,但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式,并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员,在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下,可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化,但本发明的专利保护范围,仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。
Claims (6)
1.IVC笼盒的多参数监测传感器,其特征在于,包括上盖(1)、控制箱体(2)、铁底板(3)、吸铁石外板(5)、气体流速传感器(6)、氨气传感器(7)、二氧化碳传感器(8)、温湿度传感器(9)、噪声传感器(10)、压力传感器(11)、颗粒物浓度传感器(12)、电路板(13)和控制单元;
控制箱体(2)为密封箱体,上盖(1)扣合在控制箱体(2)的顶板上,上盖(1)的左右侧壁对称开有进出风口(101),一对进出风口(101)在上盖(1)与控制箱体(2)形成空腔中形成风道;
控制箱体(2)的下表面设置铁底板(3),与笼盒侧壁(14)外部的吸铁石外板(5)相吸合;
控制箱体(2)的内部设置有电路板(13)和控制单元;控制箱体(2)的顶板(204)上沿风道走向依次设置有六个传感器安装孔(201)和颗粒物沉降孔(202),气体流速传感器(6)、氨气传感器(7)、二氧化碳传感器(8)、温湿度传感器(9)、噪声传感器(10)和压力传感器(11)沿风道走向依次安装在六个传感器安装孔(201)中,该六个传感器探头露在风道中,该六个传感器的底部与电路板(13)固定且电气连接;颗粒物浓度传感器(12)的底部与电路板(13)固定且电气连接,颗粒物浓度传感器(12)的探头置于颗粒物沉降孔(202)的底端开口处;
控制单元将所有传感器采集的数据由控制单元通过无线的方式发送给上位机控制系统。
2.根据权利要求1所述IVC笼盒的多参数监测传感器,其特征在于,还包括橡胶垫片4,所述橡胶垫片4设置在铁底板(3)与笼盒侧壁(14)之间。
3.根据权利要求1所述IVC笼盒的多参数监测传感器,其特征在于,还包括扩展接口(203),所述扩展接口(203)设置在控制箱体(2)的顶板(204)上,用于外部设备与电路板(13)的连接。
4.根据权利要求1所述IVC笼盒的多参数监测传感器,其特征在于,进出风口(101)为宽度小于6mm的圆孔、椭圆孔或长条孔。
5.根据权利要求1所述IVC笼盒的多参数监测传感器,其特征在于,气体流速传感器(6)、氨气传感器(7)、二氧化碳传感器(8)、温湿度传感器(9)、噪声传感器(10)、压力传感器(11)和颗粒物浓度传感器(12)沿风流动的方向排布,气体流速传感器(6)设置在进风口,颗粒物浓度传感器(12)设置在出风口;
气体流速传感器(6)、氨气传感器(7)、二氧化碳传感器(8)、温湿度传感器(9)、噪声传感器(10)和压力传感器(11)沿直线排列或交错排列。
6.根据权利要求1所述IVC笼盒的多参数监测传感器,其特征在于,压力传感器(11)采用表压传感器来检测IVC笼盒内部压力,所述IVC笼盒内部压力与外部环境压力的差值作为IVC笼盒的压差参数发送给上位机控制系统。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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