CN112946106B - 一种低扰动的积木式气味刺激调制器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低扰动的积木式气味刺激调制器，包括刺激气流支路、主载气流支路和气味混合器，刺激气流支路包括刺激气泵、第一气体流量计、切换件和气味装载器，主载气流支路包括主气泵、第二气体流量计和分流件。切换件用于接收切换命令并根据切换命令控制输出端的打开或者关闭，切换命令包括无刺激命令和刺激命令。本发明能够在洁净恒湿无静电的无扰动稳定气流中，产生定时定量的脉冲气味刺激，提高气味生理分析的准确度。
Description
技术领域
本发明涉及挥发性物质电生理活性分析领域，尤其是一种低扰动的积木式气味刺激调制器。
背景技术
在挥发性物质电生理活性分析领域，昆虫触角电位、动物嗅觉电生理、单嗅觉感受器电生理等分析记录均需要一种合理的刺激气流调制装置。已有的气流刺激方式中，提供气味刺激的同时，会引入较大的气流机械波动、气流温湿度变化、气流携带静电等。当引入气流机械波动时，在一些气流振动感受生理与气味化学感受生理不能分离的情况下，会同时测得两种感受生理的反应，不能单纯测得气味的活性；在引入温湿度变化时，温湿度的感受生理也会影响测量准确度；引入气流摩擦产生的静电时，静电荷很容易引起高灵敏电生理分析探头的响应，严重干扰气味生理分析的灵敏度。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明提供了一种低扰动的积木式气味刺激调制器，其目的在于提高气味活性生理分析结果的准确度。
本发明提供了一种低扰动的积木式气味刺激调制器，包括刺激气流支路、主载气流支路和气味混合器；所述刺激气流支路包括刺激气泵、第一气体流量计、切换件和气味装载器；所述主载气流支路包括主气泵、第二气体流量计和分流件；切换件用于接收切换命令并根据切换命令控制输出端的打开或者关闭，所述切换命令包括无刺激命令和刺激命令，所述切换件包括第一输出端和第二输出端；
当切换件接收到无刺激命令时，切换件的第一输出端关闭、第二输出端打开，刺激气泵驱动空气依次通过第一气体流量计、切换件和分流件后进入气味混合器；主气泵驱动空气依次通过第二气体流量计和分流件后进入气味混合器；
当切换件接收到刺激命令时，切换件的第一输出端打开、第二输出端关闭，刺激气泵驱动空气依次通过第一气体流量计、切换件和气味装载器后进入气味混合器；主气泵驱动空气依次通过第二气体流量计和分流件后进入气味混合器。
优选地，所述刺激气流支路还包括第一气体过滤器和第一气体加湿器，所述第一气体过滤器的输入端与切换件的第一输出端连接，第一气体过滤器的输出端与第一气体加湿器的输入端连接，第一气体加湿器的输出端与气味装载器的输入端连接；
所述主载气流支路还包括第二气体过滤器和第二气体加湿器，所述第二气体过滤器的输入端与分流件的输出端连接，第二气体过滤器的输出端与第二气体加湿器的输入端连接，第二气体加湿器的输出端与气味混合器的输入端连接。
优选地，所述刺激气流支路还包括第一气流静电过滤器，所述第一气流静电过滤器的输入端与第一气体加湿器的输出端连接，第一气流静电过滤器的输出端与气味装载器的输入端连接；所述第一气流静电过滤器接地；
所述主载气流支路还包括第二气流静电过滤器，所述第二气流静电过滤器的输入端与第二气体加湿器的输出端连接，第二气流静电过滤器的输出端与气味混合器的输入端连接；所述第二气流静电过滤器接地。
优选地，所述气味刺激调制器包括多条刺激气流支路。
优选地，还包括触发定时开关模块，所述触发定时开关模块用于根据用户命令产生切换命令并发送至切换件。
优选地，所述切换件采用电磁气阀。
优选地，所述分流件采用三通连接件。
优选地，所述触发定时开关模块采用单片机。
本发明提供的一种低扰动的积木式气味刺激调制器，能够在洁净恒湿无静电的无扰动稳定气流中，产生定时定量的脉冲气味刺激，以便分析电生理变化与刺激的时间和刺激强度的相关性，提高了气味活性生理分析结果的精度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1为单路气味调制器的结构示意图；
图2为试验例1的响应图；
图3为试验例2的响应图；
图4为试验例3的响应图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
如图1所示，本发明实施例提供了一种低扰动的积木式气味刺激调制器，包括刺激气流支路、主载气流支路和气味混合器。刺激气流支路包括刺激气泵、第一气体流量计、切换件和气味装载器，主载气流支路包括主气泵、第二气体流量计和分流件。切换件用于接收切换命令并根据切换命令控制输出端的打开或者关闭，切换命令包括无刺激命令和刺激命令，切换件的输出端包括常闭端和常开端。
当切换件接收到无刺激命令时，切换件的常闭端关闭、常开端打开，刺激气泵驱动空气依次通过第一气体流量计、切换件和分流件后进入气味混合器，主气泵驱动空气依次通过第二气体流量计和分流件后进入气味混合器；当切换件接收到刺激命令时，切换件的常闭端打开、常开端关闭，刺激气泵驱动空气依次通过第一气体流量计、切换件和气味装载器后进入气味混合器，主气泵驱动空气依次通过第二气体流量计和分流件后进入气味混合器。主气泵和刺激气泵均选用压力大、噪音小且可提供平衡气流的微型气泵。第一气体流量计采用型号为LZB-3WB的流量计，第二气体流量计采用型号为LZB-4WB的流量计，LZB-3WB流量计和LZB-4WB流量计可以直接读数刺激气流支路的空气参数和主载气流支路的空气参数，并且通过流量计调整支路中的空气流量。切换件采用微动三通电磁气阀，分流件采用三通分流器，电磁气阀与三通分流器形成气流补偿式分流，减小切换气流时产生的气流扰动。气味装载器采用气味样品管，用于装载气味样品，样品可由洁净纸片负载后装入玻璃制的气味样品管。气味混合器采用气味混合管，用于将携带气味的刺激气流与主载气流混合，本实施例选用无气味无吸附的特富龙材质作为气味吸附管，可方便加工多孔接入气流。其中，刺激气流是指电磁气阀常闭端打开时，刺激支路的经过气味装载器转载过气味的气流，主载气流是指电磁气阀常开端关闭时，主载支路中的气流。本实施例中，所有部件的联接均使用无气味低吸附性材料的管路，优选使用特富龙材质的软管。
刺激气流支路还包括100mL气体过滤器、100mL气体加湿器和气流静电过滤器，主载气流支路包括500mL气体过滤器、500mL气体加湿器和气流静电过滤器。气体过滤器均选用活性炭过滤器，可以有效地去除气流中的异味，减少气流切换时发生气流中本底气味变化造成的扰动。气体加湿器均采用气流加湿洗瓶，将气流的湿度增加至90％，并保持温度恒定，可减少气流切换时发生气流湿度扰动。气流静电过滤器采用黄铜网，黄铜网具有良好的电气性能，接地后可以去除气流中携带的静电，消除气流摩擦产生静电对电生理活性分析装置的干扰。
本发明实施例中，气味刺激调制器包括多条刺激气流支路，还包括触发定时开关模块，各路刺激气流支路和主载气流支路使用不同的气泵提供，减少气流切换扰动的同时，也可进行积木式气味组合的调制。每个刺激气流支路和主载气流支路均设置独立的过滤器，减少气流切换时发生气流中本底气味变化造成的扰动。每个刺激气流支路和主载气流支路均设置独立的加湿器，减少气流切换时发生气流湿度扰动。每个刺激气流支路均设有触发定时开关，设置精度为0.1秒，每个刺激气流支路的触发定时开关相互独立，可设置每个开关的时间，编制积木式气味试验方案。
将本发明所提供的气味刺激调制器应用于昆虫触角电位测量进行试验，分别进行空白气味(即切换件接收到无刺激命令)测试和活性气味(即切换件接收到刺激命令)测试。
试验例1：
使用12V电源，12V 370-B 3.5L/分钟气泵作为主载支路气流源，12V 310-B1.2L/分钟气泵做刺激支路气流源，主载支路使用LZB-4WB玻璃转子流量计测速和调整流量，刺激气流使用LZB-3WB流量计测速和调整流量，使用触发定时延时开关模块控制0520D型无油电磁三通切换气阀切换刺激支路气流，三通用于不刺激时混合主载支路气流和刺激支路气流，两支路气流都分别接连使用了活性炭过滤器净化气体、超纯水加湿器稳定气流温湿度。当切换件接收到刺激命令时，刺激支路气流流通气味样品管，携带气味进入气味混合管。气管样品管和气味混合管进气端均装有黄铜过滤网，并通过导线接地，去除气流中的静电。对蜜蜂报警信息素触角电位测量单次剂量-响应图如图2所示(CK为空白气味对照)。
试验例2：
使用12V电源，12V 370-B 3.5L/分钟气泵作为主载支路气流源，12V 310-B1.2L/分钟气泵做刺激支路气流源，主载支路使用LZB-4WB玻璃转子流量计测速和调整流量，刺激支路使用LZB-3WB流量计测速和调整流量，使用触发定时延时开关模块控制0520D型无油电磁三通切换气阀切换刺激支路气流，三通用于不刺激时混合主载支路气流和刺激支路气流，两支路气流都分别接连使用了活性炭过滤器净化气体、超纯水加湿器稳定气流温湿度。当切换件接收到刺激命令时，刺激支路气流流通气味样品管，携带气味进入气味混合管。气管样品管和气味混合管进气端均装有黄铜过滤网，并通过导线接地，去除气流中的静电。对胡蜂性信息素触角电位测量单次剂量-响应图如图3所示(CK为空白气味对照)。
试验例3：
使用12V电源，12V 370-B 3.5L/分钟气泵作为主载支路气流源，12V 310-B1.2L/分钟气泵做刺激支路气流源，主载支路使用LZB-4WB玻璃转子流量计测速的调整流量，刺激支路使用LZB-3WB流量计测速和调整流量，使用触发定时延时开关模块控制0520D型无油电磁三通切换气阀切换刺激支路气流，三通用于不刺激时混合主载支路气流和刺激支路气流，两支路气流都分别接连使用了活性炭过滤器净化气体、超纯水加湿器稳定气流温湿度。当切换件接收到刺激命令时，刺激支路气流流通气味样品管，携带气味进入气味混合管。气管样品管和气味混合管进气端均装有黄铜过滤网，并通过导线接地，去除气流中的静电。对白蚁踪迹信息素触角电位测量单次剂量-响应图如图4所示(CK为空白气味对照)。
通过使用本发明所提供的气味刺激调制器应用于昆虫触角电位测量试验时，进行空白气味刺激测试时，没有明显的触角电位响应，但换作活性气味作为样品进行测试时，观察到了明显的反应。剂量反应测试时，气叶的活性下限可以低至皮克和飞克级别，说明本发明的装置有效地抑制了振动干扰、温湿度波动干扰和气流静电干扰。
本发明实施例提供的一种低扰动的积木式气味刺激调制器，不提供刺激时，刺激支路气流通过电磁阀常开端通过三通混入主载支路气流；刺激发生时，电磁气阀的常闭端打开，常开端关闭，刺激气流支路中的气流携带气味后，在气味混合管中再与主载支路的气流混合，气味混合管中的总气流为刺激支路气流与主载支路气流之和，不会发生波动改变，提高了分析结果的准确性；本发明实施例设有气体过滤器，减少气流切换时发生气流中本底气味变化造成的扰动；设有气体加湿器，可减少气流切换时发生气流湿度扰动；还设有气流静电过滤器，消除了气流摩擦产生静电对电生理活性分析装置的干扰。本实施例能够在洁净恒湿无静电的无扰动稳定气流中，产生定时定量的脉冲气味刺激，提高气味生理分析的准确度。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。
Claims (6)
1.一种低扰动的积木式气味刺激调制器，其特征在于：包括刺激气流支路、主载气流支路和气味混合器；所述刺激气流支路包括刺激气泵、第一气体流量计、切换件和气味装载器；所述主载气流支路包括主气泵、第二气体流量计和分流件；切换件用于接收切换命令并根据切换命令控制输出端的打开或者关闭，所述切换命令包括无刺激命令和刺激命令，所述切换件包括第一输出端和第二输出端；
当切换件接收到无刺激命令时，切换件的第一输出端关闭、第二输出端打开，刺激气泵驱动空气依次通过第一气体流量计、切换件和分流件后进入气味混合器；主气泵驱动空气依次通过第二气体流量计和分流件后进入气味混合器；
当切换件接收到刺激命令时，切换件的第一输出端打开、第二输出端关闭，刺激气泵驱动空气依次通过第一气体流量计、切换件和气味装载器后进入气味混合器；主气泵驱动空气依次通过第二气体流量计和分流件后进入气味混合器；
所述刺激气流支路还包括第一气体过滤器和第一气体加湿器，所述第一气体过滤器的输入端与切换件的第一输出端连接，第一气体过滤器的输出端与第一气体加湿器的输入端连接，第一气体加湿器的输出端与气味装载器的输入端连接；
所述主载气流支路还包括第二气体过滤器和第二气体加湿器，所述第二气体过滤器的输入端与分流件的输出端连接，第二气体过滤器的输出端与第二气体加湿器的输入端连接，第二气体加湿器的输出端与气味混合器的输入端连接；
所述刺激气流支路还包括第一气流静电过滤器，所述第一气流静电过滤器的输入端与第一气体加湿器的输出端连接，第一气流静电过滤器的输出端与气味装载器的输入端连接；所述第一气流静电过滤器接地；
所述主载气流支路还包括第二气流静电过滤器，所述第二气流静电过滤器的输入端与第二气体加湿器的输出端连接，第二气流静电过滤器的输出端与气味混合器的输入端连接；所述第二气流静电过滤器接地。
2.根据权利要求1所述的一种低扰动的积木式气味刺激调制器，其特征在于：所述气味刺激调制器包括多条刺激气流支路。
3.根据权利要求1所述的一种低扰动的积木式气味刺激调制器，其特征在于：还包括触发定时开关模块，所述触发定时开关模块用于根据用户命令产生切换命令并发送至切换件。
4.根据权利要求1所述的一种低扰动的积木式气味刺激调制器，其特征在于：所述切换件采用电磁气阀。
5.根据权利要求1所述的一种低扰动的积木式气味刺激调制器，其特征在于：所述分流件采用三通连接件。
6.根据权利要求3所述的一种低扰动的积木式气味刺激调制器，其特征在于：所述触发定时开关模块采用单片机。
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