CN112790889A - 一种间歇性缺氧动物模型制备用混合气体制备方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种间歇性缺氧动物模型制备用混合气体制备方法及系统，主要涉及医学实验技术领域，包括产生低氧气体的气体混合装置以及经由气体混合装置供气的放置实验动物的笼盒，还包括废气处理装置，废气处理装置通过废气出气管与笼盒连通，气体混合装置通过混合进气管与笼盒连通，气体混合装置的数量为多个，多个气体混合装置并联在混合进气管上。本发明通过在气体混合装置内将气体进行预先的混合，再将混合气体输入至笼盒中进行动物造模，可以缩短气体混合的时间，更有利于进行动物造模，造模效率高且成功率高，同时可以进行批量性的动物造模，缩短了造模时间且降低了成本适用范围广，利用两种气流布局针对体型大小不同的实验动物，实用性强。
Description
技术领域
本发明涉及医学实验技术领域，具体而言，涉及一种间歇性缺氧动物模型制备用混合气体制备方法及系统。
背景技术
如今人们越来越重视关于睡眠相关疾病的研究，阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征是重要的睡眠呼吸疾病，是指各种原因导致睡眠状态下反复出现呼吸暂停和(或)低通气、高碳酸血症、睡眠中断，从而使机体发生一系列病理生理改变的临床综合征，睡眠中的慢性间歇性缺氧是导致一系列病理生理改变的重要原因，为探讨间歇性缺氧发生及其系列病理改变的机制，需要用实验动物制备间歇性缺氧动物模型。例如现有技术CN104173119B所公开的一种间歇性缺氧系统，其包括密封箱体、氧气浓度测控器以及均与PLC连接的氮气流量控制阀、空气流量控制阀、箱体内气体置换控制阀、空气泵，氧气浓度测控器设置于密封箱体的顶部且远离密封盖，密封箱体的左右两侧壁设有氮气接入口，与外部连接带氮气流量控制阀的氮气气源连接，密封箱体的前侧壁设有空气接入口，与外部连接带空气流量控制阀的空气泵连接，密封箱体的后侧壁设有空气出口，与设置于外部的箱体内气体置换控制阀连接。模拟间歇性缺氧的实验环境时，直接将氮气和空气分别输入密封箱中，在密封箱中进行气体混合，使得密封箱内氧气浓度达到要求。
但是，这种动物模型制备装置在进行气体混合时和混合气体切换时所需的时间较长，并且现有的动物模型制备装置只能进行少数造模，不能同时进行批量的动物造模，造模成本高、成功率也较低。
发明内容
本发明提供了一种间歇性缺氧动物模型制备用混合气体制备方法及系统，用以解决现有技术中存在的在进行气体混合时和混合气体切换时所需的时间较长，并且现有的动物模型制备装置只能进行少数造模，不能同时进行批量的动物造模，造模成本高、成功率也较低的问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种间歇性缺氧动物模型制备系统，包括产生低氧气体的气体混合装置以及经由气体混合装置供气的放置实验动物的笼盒。
进一步地，还包括废气处理装置，废气处理装置通过废气出气管与笼盒连通，气体混合装置通过混合进气管与笼盒连通，气体混合装置的数量为多个，多个气体混合装置并联在混合进气管上。
进一步地，混合进气管包括进气主管，进气主管上连通有多根进气支管，每根进气支管上均设置有多个进气嘴，进气嘴垂直于进气主管与进气支管所在的水平面；
废气出气管包括出气主管，出气主管上连通有多根出气支管，每根出气支管上均设置有多个出气嘴，出气嘴垂直于出气主管与出气支管所在的水平面；
其中，每根进气支管上的进气嘴的数量和间距与每根出气支管上的出气嘴的数量和间距相等，笼盒的数量为多个，每个笼盒上均设置有进气口和出气口，进气支管与出气支管错位分布，相邻的一根进气支管与一根出气支管组成一组支管，一组支管上的一个进气嘴和相邻的一个出气嘴用于一个笼盒内气体的输入和输出。
进一步地，进气支管和出气支管均沿水平方向设置。
进一步地，进气支管和出气支管均沿竖直方向设置。
进一步地，进气口和出气口均连通有笼嘴，笼嘴远离笼盒的一端开设有通槽，通槽靠近笼盒的一端设置有弹簧密闭片，弹簧密闭片的上端与笼嘴连接。
进一步地，笼嘴与笼盒的连接处设置有散风百叶窗。
进一步地，废气处理装置包括活性炭层和滤网。
进一步地，笼盒的两侧分别设置有前扣和后扣。
一种间歇性缺氧动物模型用混合气体的制备方法，包括以下步骤：
S1：混合气阀关闭，氮气管连接氮气源向混合仓内充入氮气，压力传感器和氮气浓度传感器检测混合仓内的压力值和氮气浓度含量，并发送至逻辑控制单元；
S2：当逻辑控制单元判断出混合仓内的压力值和氮气浓度含量不足时，打开氮气阀和空气阀，启动氮气压缩机和空气压缩机；
S3：直至混合仓内的压力值和氮气浓度含量达到预定值后，关闭氮气阀、空气阀、氮气压缩机和空气压缩机，得到混合气体。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明通过在气体混合装置内将气体进行预先的混合，再将混合气体输入至笼盒中进行动物造模，可以缩短气体混合的时间，并且原来在饲养实验动物的密封箱内进行混合气体氧气浓度调节时，由于是直接在密封箱内进行气体混合，会对实验动物的生存情况造成影响，而本发明预先调节好混合气体的氧气浓度，将调节好的混合气体输入饲养实验动物的笼盒内，更有利于进行动物造模，造模效率高且成功率高。
(2)本发明通过多个气体混合装置与混合进气管并联，每个气体混合装置混合出不同氧气浓度的混合气体，根据实验的情况，将不同氧气浓度的混合气体按照顺序分别输入笼盒中，进行动物造模，在切换氧气浓度不同的混合气体时，不用等待气体混合，更加缩短混合气体切换的时间，提高造模效率。
(3)本发明中设置多个笼盒，每个笼盒分别连通一个进气嘴和一个出气嘴，多个进气嘴同时向对应的笼盒输入混合气体，进行批量性的动物造模，缩短了造模时间且降低了成本。
(4)本发明中进气支管和出气支管沿水平方向或竖直方向设置，属于两种气流布局模式，可分别针对小型实验动物和中型实验动物进行造模研究，适用范围广，实用性更强。
(5)本发明在进行实验时，将进气嘴和出气嘴穿过对应笼嘴的通槽，弹簧密闭片向前推开，对笼盒进行供气和出气，需要对笼盒进行密封时，退回进气嘴和出气嘴，弹簧密闭片复位，即可完成笼盒的密封。
(6)本发明通过在笼嘴与笼盒的连接处设置散风百叶窗，有助于笼盒内气体的切换，使得气体切换的更快更完全。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明中沿水平方向设置进气支管和出气支管的结构示意图；
图3为本发明中采用“下进上排”气流布局时笼盒内的气流示意图；
图4为本发明中沿竖直方向设置进气支管和出气支管的结构示意图；
图5为本发明中采用“上进上排”气流布局时笼盒的俯视图；
图6为本发明中采用“上进上排”气流布局时笼盒内的气流图；
图7为本发明中笼嘴的结构示意图；
图8为本发明中废气处理装置的结构示意图；
图9为本发明中混合气体制备的逻辑控制示意图。
其中，附图标记为：
10-气体混合装置；11-笼盒；12-混合进气管；121-进气主管；122-进气支管；123-进气嘴；13-废气出气管；131-出气主管；132-出气支管；133-出气嘴；14-废气处理装置；15-笼嘴；16-通槽；17-弹簧密闭片；18-散风百叶窗；19-活性炭层；20-滤网；21-前扣；22-后扣。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例1
如图1和图9所示，一种间歇性缺氧动物模型制备系统，包括产生低氧气体的气体混合装置10以及经由气体混合装置10供气的放置实验动物的笼盒11。
本发明通过在气体混合装置10内将气体进行预先的混合，再将混合气体输入至笼盒11中进行动物造模，可以缩短气体混合的时间，并且原来在饲养实验动物的密封箱内进行混合气体氧气浓度调节时，由于是直接在密封箱内进行气体混合，会对实验动物的生存情况造成影响，而本发明预先调节好混合气体的氧气浓度，将调节好的混合气体输入饲养实验动物的笼盒11内，更有利于进行动物造模，造模效率高且成功率高。
优选地，还包括废气处理装置14，废气处理装置14通过废气出气管13与笼盒11连通，气体混合装置10通过混合进气管12与笼盒11连通，气体混合装置10的数量为多个，多个气体混合装置10并联在混合进气管12上。
优选地，气体混合装置10的数量为三个，依次为气体混合装置A、气体混合装置B和气体混合装置C，气体混合装置A包括混合仓A、氮气压缩机A1、氮气阀A2、空气阀A3、压力传感器A41、氮气浓度传感器A42、混合气阀A5和空气压缩机A6，气体混合装置B包括混合仓B、氮气压缩机B1、氮气阀B2、空气阀B3、压力传感器B41、氮气浓度传感器B42、混合气阀B5和空气压缩机B6，气体混合装置C包括混合仓C、氮气压缩机C1、氮气阀C2、空气阀C3、压力传感器C41、氮气浓度传感器C42、混合气阀C5和空气压缩机C6。
间歇性供缺氧气体的实现方式一(持续供气)：
需要造模的气体为氮气和空气按不同比例混合成的三种不同氮气浓度的气体A、B、C，A、B、C气体通过逻辑控制单元根据设定的要求，分别打开混合气阀A5、混合气阀B5、混合气阀C5每个时间段打开一个，持续性的对笼盒11进行供气，A气体通气时间为a1，造模维持时间为a2，B气体通气时间为b1，造模维持时间为b2，C气体通气时间为c1，造模维持时间为c2，每种气体从混合仓到笼盒11内的时间为n，a1＜60s、b1＜60s、c1＜60s，n＜20s，a2+n＜60s，b2+n＜60s，c2+n＜60s。
间歇性供缺氧气体的实现方式二(间断供气)：
需要造模的气体为氮气和空气按不同比例混合成的三种不同氮气浓度的气体，依次为混合气体A、混合气体B和混合气体C，混合气体A、混合气体B和混合气体C气体通过逻辑控制单元根据设定的要求，分别打开混合气阀A5、混合气阀B5混合气阀C5，每个时间段打开一个，间断性的对笼盒11进行供气，混合气体A由混合进气管12到废气出气管13的时间x1，造模维持时间为a2，混合气体B由混合进气管12到废气出气管13的时间为y1，造模维持时间为b2，混合气体C由混合进气管12到废气出气管13的时间为z1，造模维持时间为c2，逻辑控制单元打开混合气阀A5，持续时间x1后关闭混合气阀A5，其他气阀均关闭，持续时间a2后，打开混合气阀B5，持续时间y1后关闭混合气阀B5，其他阀门均关闭，持续时间b2，以此循环。
间歇性缺氧动物模型造模的一种技术路线就是在一定时间内使饲养笼内有不同的氧含量，本发明通过多个气体混合装置10与混合进气管12并联，每个气体混合装置10混合出不同氧气浓度的混合气体，根据实验的情况，将不同氧气浓度的混合气体按照顺序分别输入笼盒11中，进行动物造模，就能满足这种技术路线需求，在切换氧气浓度不同的混合气体时，不用等待气体混合，更加缩短混合气体切换的时间，提高造模效率。
实施例2
本实施例是在实施例1的基础上，对本发明做出进一步地优化说明。
如图2-6所示，混合进气管12包括进气主管121，进气主管121上连通有多根进气支管122，每根进气支管122上均设置有多个进气嘴123，进气嘴123垂直于进气主管121与进气支管122所在的水平面；
废气出气管13包括出气主管131，出气主管131上连通有多根出气支管132，每根出气支管132上均设置有多个出气嘴133，出气嘴133垂直于出气主管131与出气支管132所在的水平面；
其中，每根进气支管122上的进气嘴123的数量和间距与每根出气支管132上的出气嘴133的数量和间距相等，笼盒11的数量为多个，每个笼盒11上均设置有进气口和出气口，进气支管122与出气支管132错位分布，相邻的一根进气支管122与一根出气支管132组成一组支管，一组支管上的一个进气嘴123和相邻的一个出气嘴133用于一个笼盒11内气体的输入和输出。
本发明中设置多个笼盒11，每个笼盒11分别连通一个进气嘴123和一个出气嘴133，多个进气嘴123同时向对应的笼盒11输入混合气体，进行批量性的动物造模，缩短了造模时间且降低了成本。
优选地，进气支管122和出气支管132均沿水平方向设置；该气流布局为“下进上排”，混合气体通过下端进气口进入笼盒11，在间歇切换气体种类时，可即时作用于笼盒11中的动物，该布局用于小型动物。
优选地，进气支管122和出气支管132均沿竖直方向设置；该气流布局为“上进上排”，混合气体通过上端进气口进入笼盒11，在间歇切换气体种类时，可通过朝向向下的进气管作用于笼盒11中的动物，该布局用于中型动物。
本发明中进气支管122和出气支管132沿水平方向或竖直方向设置，属于两种气流布局模式，可分别针对小型实验动物和中型实验动物进行造模研究，适用范围广，实用性更强。
实施例3
本实施例是在上述实施例基础上，对本发明做出进一步地优化说明。
如图3-图8所示，进气口和出气口均连通有笼嘴15，笼嘴15远离笼盒11的一端开设有通槽16，通槽16靠近笼盒11的一端设置有弹簧密闭片17，弹簧密闭片17的上端与笼嘴15连接。
本发明在进行实验时，进气嘴123和出气嘴133穿过对应笼嘴15的通槽16，将弹簧密闭片17向前推开，对笼盒11进行供气和出气，需要对笼盒11进行密封时，退回进气嘴123和出气嘴133，弹簧密闭片17复位，即可完成笼盒11的密封。
需要说明的是，进气嘴123和出气嘴133可以采用伸缩结构，在需要供气和出气时，对进气嘴123和出气嘴133进行伸缩来完成工作。
进一步地，笼嘴15与笼盒11的连接处设置有散风百叶窗18；有助于笼盒11内气体的切换，使得气体切换的更快更完全。
进一步地，废气处理装置14包括活性炭层19和滤网20，能够有效过滤和吸附废气中的有害气体，避免污染环境。
进一步地，笼盒11的两侧分别设置有前扣21和后扣22，便于放入和拿出笼盒11内的实验动物。
实施例4
本实施例是在上述实施例基础上，关于本发明中混合气体的制备方法做出说明。
如图9所示，一种间歇性缺氧动物模型用混合气体的制备方法，包括以下步骤：
S1：混合气阀关闭，氮气管连接氮气源向混合仓内充入氮气，压力传感器和氮气浓度传感器检测混合仓内的压力值和氮气浓度含量，并发送至逻辑控制单元；
S2：当逻辑控制单元判断出混合仓内的压力值和氮气浓度含量不足时，打开氮气阀和空气阀，启动氮气压缩机和空气压缩机；
S3：直至混合仓内的压力值和氮气浓度含量达到预定值后，关闭氮气阀、空气阀、氮气压缩机和空气压缩机，得到混合气体。
混合气体A、混合气体B和混合气体C的混合控制方式相同，氮气管先连接到氮气源，逻辑控制单元通过压力传感器和氮气浓度传感器的感应反馈信息控制氮气压缩机、空气压缩机、氮气阀、空气阀，以混合气体A为例，设备运行开始，混合气阀A5关闭，逻辑控制单元通过压力传感器A41和氮气浓度传感器A42感应到混合仓A中压力和氮气浓度不足，打开氮气阀A2和空气阀A3，启动氮气压缩机A1和空气压缩机A6，使得混合仓A的压力值和氮气浓度达到预定值，待达到预定值后关闭氮气阀A2、空气阀A3、氮气压缩机A1、空气压缩机A6；设备运行时，混合气阀A5用气导致混合仓A内的压力降低，逻辑控制单元通过压力传感器A41感应到混合仓A内的压力降低，打开发氮气阀A2和空气阀A3，启动氮气压缩机A1和空气压缩机A6，通过氮气浓度传感器A42控制进入比例，使得混合仓A内的压力值和氮气浓度达到预定值；以此循环。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种间歇性缺氧动物模型制备系统，其特征在于，包括产生低氧气体的气体混合装置(10)以及经由气体混合装置(10)供气的放置实验动物的笼盒(11)。
2.根据权利要求1所述的一种间歇性缺氧动物模型制备系统，其特征在于，还包括废气处理装置(14)，所述废气处理装置(14)通过废气出气管(13)与笼盒(11)连通，所述气体混合装置(10)通过混合进气管(12)与笼盒(11)连通，气体混合装置(10)的数量为多个，多个气体混合装置(10)并联在混合进气管(12)上。
3.根据权利要求2所述的一种间歇性缺氧动物模型制备系统，其特征在于，所述混合进气管(12)包括进气主管(121)，所述进气主管(121)上连通有多根进气支管(122)，每根所述进气支管(122)上均设置有多个进气嘴(123)，所述进气嘴(123)垂直于进气主管(121)与进气支管(122)所在的水平面；
所述废气出气管(13)包括出气主管(131)，所述出气主管(131)上连通有多根出气支管(132)，每根所述出气支管(132)上均设置有多个出气嘴(133)，所述出气嘴(133)垂直于出气主管(131)与出气支管(132)所在的水平面；
其中，每根进气支管(122)上的进气嘴(123)的数量和间距与每根出气支管(132)上的出气嘴(133)的数量和间距相等，所述笼盒(11)的数量为多个，每个笼盒(11)上均设置有进气口和出气口，所述进气支管(122)与出气支管(132)错位分布，相邻的一根进气支管(122)与一根出气支管(132)组成一组支管，一组支管上的一个进气嘴(123)和相邻的一个出气嘴(133)用于一个笼盒(11)内气体的输入和输出。
4.根据权利要求3所述的一种间歇性缺氧动物模型制备系统，其特征在于，所述进气支管(122)和出气支管(132)均沿水平方向设置。
5.根据权利要求3所述的一种间歇性缺氧动物模型制备系统，其特征在于，所述进气支管(122)和出气支管(132)均沿竖直方向设置。
6.根据权利要求3所述的一种间歇性缺氧动物模型制备系统，其特征在于，所述进气口和出气口均连通有笼嘴(15)，所述笼嘴(15)远离笼盒(11)的一端开设有通槽(16)，所述通槽(16)靠近笼盒(11)的一端设置有弹簧密闭片(17)，所述弹簧密闭片(17)的上端与笼嘴(15)连接。
7.根据权利要求6所述的一种间歇性缺氧动物模型制备系统，其特征在于，所述笼嘴(15)与笼盒(11)的连接处设置有散风百叶窗(18)。
8.根据权利要求3所述的一种间歇性缺氧动物模型制备系统，其特征在于，所述废气处理装置(14)包括活性炭层(19)和滤网(20)。
9.根据权利要求1所述的一种间歇性缺氧动物模型制备系统，其特征在于，所述笼盒(11)的两侧分别设置有前扣(21)和后扣(22)。
10.一种间歇性缺氧动物模型用混合气体的制备方法，其特征在于，采用了如权利要求1-9任一所述的一种间歇性缺氧动物模型制备系统，包括以下步骤：
S1：混合气阀关闭，氮气管连接氮气源向混合仓内充入氮气，压力传感器和氮气浓度传感器检测混合仓内的压力值和氮气浓度含量，并发送至逻辑控制单元；
S2：当逻辑控制单元判断出混合仓内的压力值和氮气浓度含量不足时，打开氮气阀和空气阀，启动氮气压缩机和空气压缩机；
S3：直至混合仓内的压力值和氮气浓度含量达到预定值后，关闭氮气阀、空气阀、氮气压缩机和空气压缩机，得到混合气体。
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