CN113648158A - 用于活体荧光成像仪的病毒防护生物安全仓 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于活体荧光成像仪的病毒防护生物安全仓，包括：仓体组件，其包括盒体、密封上盖、设置进气高效过滤器与出气高效过滤器、进气单向阀、出气单向阀以及恒温板；仓内电子模块，其包括控制芯片、第一电池、微动开关和气压传感器；仓外电子模块，其包括第一显示屏、蜂鸣器、第二电池和第一开关；以及气泵模块。本发明通过设置仓外电子模块，能够实时显示盒体的气压值，且具有气压异常报警功能；本发明中通过对密封上盖与盒体之间的密封结构进行优化，能够极大提高密封性能，能防止有害气体从密封上盖与盒体的连接处泄露，采用单层的仓体结构即可保证密封要求，从而可简化装置结构、减小整体装置的体积，且操作更为简便。

Description

用于活体荧光成像仪的病毒防护生物安全仓

技术领域

本发明涉及生物安全防护技术领域，特别涉及一种用于活体荧光成像仪的病毒防护生物安全仓。

背景技术

生物安全实验室是研究人类感染性疾病病毒必不可少的实验条件。在研究具有活性的病毒时，对研究人员和周围环境的有效保护是研究的基础，是作为科学研究的基本保障。

为了能够在生物安全防护条件下的实现活体小动物的转移、成像，以实现高致病性病毒的动物活体成像实验，研制具有生物安全防护功能的活体小动物转运装置具有重要意义。这种装置要求具有如下功能：可将活体小动物保存在密闭空间内，且能进行活体成像，内部需保持负压，防止致病菌泄露。专利CN201910477729.0公开了一种用于活体动物荧光成像的生物安全转运仓，其包括转运外仓1及设置在转运外仓1内部的转运内仓2、生物防护过滤系统3、负压维持系统4；其能实现上述功能，可进行活体动物转运与成像。当该转运仓存在以下缺陷：其采用内、外仓的双层结构，转运内仓2用于放置活体动物，转运外仓1设置其他元器件，内外双层结构导致其结构较复杂、操作更麻烦，且体积较大；另外，其缺乏气压显示与报警功能，使用方便性不够。

所以现在需要一种更可靠的方案。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种用于活体荧光成像仪的病毒防护生物安全仓。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种用于活体荧光成像仪的病毒防护生物安全仓，包括：

仓体组件，其包括盒体、设置在所述盒体上的密封上盖、设置在所述盒体内的进气高效过滤器与出气高效过滤器、设置在所述盒体的外壁上且与所述进气高效过滤器连通的进气单向阀、设置在所述盒体的外壁上且与所述出气高效过滤器连通的出气单向阀以及设置在所述盒体的底板上的用于放置活体动物的恒温板；

仓内电子模块，其设置在所述盒体内，所述仓内电子模块包括控制芯片、第一电池、微动开关和气压传感器；

仓外电子模块，其设置在所述盒体外部且与所述仓内电子模块无线通信连接，所述仓外电子模块包括第一显示屏、蜂鸣器、第二电池和第一开关；

以及气泵模块，其设置在所述盒体外部且与所述出气高效过滤器连接，用于对所述盒体进行抽气；

所述进气单向阀用于连接麻醉气体管路，以对盒体内的活体动物进行麻醉。

优选的是，所述密封上盖的中部具有透明的窗口片，所述密封上盖的一端通过铰链与所述盒体可转动连接，所述盒体上还设置有若干用于锁紧所述密封上盖的锁扣。

优选的是，所述密封上盖扣合在所述盒体上后，所述微动开关导通，所述仓内电子模块启动工作，所述气压传感器监测所述盒体内的气压，并将监测结果传输至所述仓外电子模块，通过所述第一显示屏显示盒体内的气压值；

当所述密封上盖打开时，所述微动开关断开，所述仓内电子模块断电停止工作。

优选的是，所述控制芯片与所述气压传感器连接，所述蜂鸣器用于实现报警功能，所述仓内电子模块启动工作后，当所述气压传感器监测到所述盒体内的气压超过设定范围时，所述控制芯片控制所述蜂鸣器发出声音报警信号。

优选的是，所述仓外电子模块还包括安装外壳，所述蜂鸣器、第二电池均设置在所述安装外壳内部，所述第一显示屏设置在所述安装外壳的前面板上，所述第一开关设置在所述安装外壳的侧板上；

所述安装外壳的背板上设置有T型挂钩，所述盒体的外壁上设置有用于与所述T型挂钩配合连接的安装块，所述安装块上开设有供所述T型挂钩配合插入的T型槽。

优选的是，所述恒温板包括水平板体、设置在所述水平板体底部的若干支撑脚、设置在所述水平板体上的电热膜以及与所述电热膜连接的热敏电阻；

所述水平板体的底部外周设置有若干倒钩，通过在所述倒钩上连接绑线来固定放置在所述水平板体上的活体动物；

所述盒体的底板上开设有若干供所述支撑脚配合插入的定位孔。

优选的是，所述盒体的上端边的中部开设有一圈第一环形密封槽，所述第一环形密封槽内设置有密封圈，所述密封上盖的底面设置有用于扣压在所述密封圈上的环形压条。

优选的是，所述密封圈为内部中空结构，所述密封圈从横截面上看，由内向外依次包括内圈、第一连接部、中圈、第二连接部和外圈，所述内圈、第一连接部、中圈、第二连接部和外圈均内部中空且依次连通；

所述密封圈内充填有气体，该气体的体积随温度升高而增大；

所述第一环形密封槽的底部设置有导热层，所述导热层的下方设置有第一加热装置。

优选的是，所述内圈和外圈均呈圆形，所述中圈呈椭圆形，所述中圈的下表面与所述导热层配合接触，所述第一加热装置与所述导热层的下部接触；

所述第一环形密封槽的底面设置有用于容纳所述内圈的下内圈槽、用于容纳所述中圈的下中圈槽以及用于容纳所述外圈的下外圈槽；

所述环形压条的底面设置有用于容纳所述内圈的上内圈槽、用于容纳所述中圈的上中圈槽以及用于容纳所述外圈的上外圈槽。

优选的是，处于所述第一环形密封槽两侧的所述盒体的上端边上均设置环形定位凸边，从横截面上看所述环形定位凸边具有上窄下宽的结构；

所述密封上盖的底面开设有供所述环形定位凸边配合插入的环形定位槽，从横截面上看所述环形定位槽具有上窄下宽的结构；

所述环形定位凸边内设置有第二加热装置，所述环形定位凸边的体积随温度升高而增大。

优选的是，所述盒体内开设有导线孔，与所述第一加热装置和第二加热装置连接的导线通过所述导线孔与外部的电源连接。

本发明的有益效果是：

本发明的用于活体荧光成像仪的病毒防护生物安全仓，通过设置仓外电子模块，能够实时显示盒体的气压值，且具有气压异常报警功能，使得该安全仓具有更好的使用效果；

本发明中通过对密封上盖与盒体之间的密封结构进行优化，能够极大提高密封性能，能防止有害气体从密封上盖与盒体的连接处泄露，采用单层的仓体结构即可保证密封要求，从而可简化装置结构、减小整体装置的体积，且操作更为简便。

附图说明

图1为本发明的用于活体荧光成像仪的病毒防护生物安全仓的结构示意图；

图2为本发明的仓体组件与仓外电子模块配合的结构示意图；

图3为本发明的仓外电子模块的俯视结构示意图；

图4为本发明的仓体组件的内部结构示意图；

图5为本发明的仓体组件的内部结构示意图(卸去了恒温板)；

图6为本发明的恒温板的结构示意图；

图7为本发明的恒温板的底部视角的结构示意图；

图8为本发明的气泵模块的结构示意图；

图9为本发明的气泵模块的内部结构示意图；

图10为本发明的密封圈的横截面的结构示意图；

图11为本发明的第一环形密封槽的横截面的结构示意图；

图12为本发明的环形压条的横截面的结构示意图；

图13为本发明的密封上盖、密封圈、盒体配合的结构示意图。

附图标记说明：

1—仓体组件；10—盒体；11—密封上盖；12—进气高效过滤器；13—出气高效过滤器；14—进气单向阀；15—出气单向阀；16—恒温板；110—窗口片；17—铰链；18—锁扣；19—安装块；190—T型槽；100—定位孔；101—第一环形密封槽；102—导热层；103—第一加热装置；104—下内圈槽；105—下中圈槽；106—下外圈槽；107—环形定位凸边；108—第二加热装置；109—导线孔；110—环形压条；111—上内圈槽；112—上中圈槽；113—上外圈槽；114—环形定位槽；160—水平板体；161—支撑脚；162—电热膜；163—倒钩；164—顶针连接器；165—插座；

2—仓内电子模块；20—微动开关；

3—仓外电子模块；30—第一显示屏；31—安装外壳；32—T型挂钩；

4—气泵模块；40—气泵；41—第二显示屏；

5—密封圈；50—内圈；51—第一连接部；52—中圈；53—第二连接部；54—外圈。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

实施例1

如图1-9所示，本实施例的一种用于活体荧光成像仪的病毒防护生物安全仓，包括：

仓体组件1，其包括盒体10、设置在盒体10上的密封上盖11、设置在盒体10内的进气高效过滤器12与出气高效过滤器13、设置在盒体10的外壁上且与进气高效过滤器12连通的进气单向阀14、设置在盒体10的外壁上且与出气高效过滤器13连通的出气单向阀15以及设置在盒体10的底板上的用于放置活体动物的恒温板16；

仓内电子模块2，其设置在盒体10内，仓内电子模块2包括控制芯片、第一电池、微动开关20和气压传感器；

仓外电子模块3，其设置在盒体10外部且与仓内电子模块2无线通信连接，仓外电子模块3包括第一显示屏30、蜂鸣器、第二电池和第一开关；

以及气泵40模块4，其设置在盒体10外部且与出气高效过滤器13连接，用于对盒体10进行抽气，以使盒体10内部维持负压状态；气泵40模块4包括气泵40和第二显示屏41，第二显示屏41可以显示气泵40的参数信息；

进气单向阀14用于连接麻醉气体管路，以对盒体10内的活体动物进行麻醉。

本发明的用于活体荧光成像仪的病毒防护生物安全仓的主要使用场景为：在p3实验室的生物安全柜中，将带有致病菌的小鼠放置到该病毒防护生物安全仓中，再将该病毒防护生物安全仓搬运到荧光成像仪中进行成像观察；此过程中要求该病毒防护生物安全仓内保持200-500Pa的负压，防止致病菌泄露。

本实施例中，密封上盖11的中部具有透明的窗口片110(如亚克力材质)，以供荧光成像仪拍照观察，密封上盖11的一端通过铰链17与盒体10可转动连接，盒体10上还设置有若干用于锁紧密封上盖11的锁扣18。密封上盖11通过铰链17可旋转打开，密封上盖11扣合后，通过多个锁扣18锁紧(本实施例中为4个)，配合密封圈5实现密封。

本实施例中，密封上盖11扣合在盒体10上后，微动开关20导通，仓内电子模块2启动工作，气压传感器监测盒体10内的气压，并将监测结果传输至仓外电子模块3，通过第一显示屏30显示盒体10内的气压值。控制芯片与气压传感器连接，蜂鸣器用于实现报警功能，仓内电子模块2启动工作后，当气压传感器监测到盒体10内的气压超过设定范围时，控制芯片控制蜂鸣器发出声音报警信号。

在搬运以及荧光成像过程中，密封上盖11始终保持扣合密封，在气泵40模块4的作用下，盒体10内保持负压状态；进气高效过滤器12与出气高效过滤器13能防止有害气体直接排放到外界，以防止致病菌泄露。通过第一显示屏30能实时获取盒体10内的气压值，通过蜂鸣器实现气压异常报警。

当密封上盖11打开时，微动开关20断开，仓内电子模块2断电停止工作。在p3实验室的生物安全柜中或其他安全防护的环境下，密封上盖11才能打开，此时仓内电子模块2不需要工作，打开后微动开关20断开从而使仓内电子模块2断电，防止此时蜂鸣器出现不必要的误报警。

在优选的实施例中，第一电池采用可充电电池，通过密封接头连接到仓外，可进行充电。

本实施例，仓外电子模块3还包括安装外壳31，蜂鸣器、第二电池均设置在安装外壳31内部，第一显示屏30设置在安装外壳31的前面板上，第一开关设置在安装外壳31的侧板上；

安装外壳31的背板上设置有T型挂钩32，盒体10的外壁上设置有用于与T型挂钩32配合连接的安装块19，安装块19上开设有供T型挂钩32配合插入的T型槽190。通过上述结构能够将仓外电子模块3方便的设置在盒体10上。

在优选的实施例中，仓外电子模块3通过蓝牙模块与仓内电子模块2通信连接。仓外电子模块3上还设置有按键，通过该按键能都对盒体10内的设定压力进行调整，以及对其他参数进行设置。

本实施例，恒温板16包括水平板体160、设置在水平板体160底部的若干支撑脚161、设置在水平板体160上的电热膜162以及与电热膜162(如聚酰亚胺电热膜162)连接的热敏电阻。盒体10上还设置有用于连接电源的插头，在搬运安全仓时，安全仓不插电，温控功能不开启；在安全仓搬运到成像仪内后，插头插电，温控功能开启，通过电热膜162和热敏电阻控制恒温板16保持在37℃作用，接近活体动物的体温，以防止温度因素影响荧光成像结果。

水平板体160的底部外周设置有若干倒钩163，通过在倒钩163上连接绑线来固定放置在水平板体160上的活体动物(如小鼠)；盒体10的底板上开设有若干供支撑脚161配合插入的定位孔100。

在优选的实施例中，水平板体160前端设置有顶针连接器164与盒体10底部的插座165对应连接，进行供电。

实施例2

作为实施例1的基础上的进一步改进，本实施例对密封上盖11与盒体10之间的密封结构进行了优化，能够极大提高密封性能，防止有害气体从密封上盖11与盒体10的连接处泄露。

参照图10-13，本实施例中，盒体10的上端边的中部开设有一圈第一环形密封槽101，第一环形密封槽101内设置有密封圈5，密封上盖11的底面设置有用于扣压在密封圈5上的环形压条110。

其中，密封圈5为内部中空结构，密封圈5从横截面上看，由内向外依次包括内圈50、第一连接部51、中圈52、第二连接部53和外圈54，内圈50、第一连接部51、中圈52、第二连接部53和外圈54均内部中空且依次连通；

其中，密封圈5内充填有气体，该气体的体积随温度升高而增大，例如二氧化碳；密封圈5采用具有一定弹性的橡胶材质，且具有很好的密封性内部的气体不会泄露。

在优选的实施例中，密封上盖11、环形压条110和盒体10的上端采用硬质的金属材料，如不锈钢或铝合金等。

第一环形密封槽101的底部设置有导热层102，导热层102的下方设置有第一加热装置103。

其中，内圈50和外圈54均呈圆形，中圈52呈椭圆形，中圈52的下表面与导热层102配合接触，第一加热装置103与导热层102的下部接触；

第一环形密封槽101的底面设置有用于容纳内圈50的下内圈槽104、用于容纳中圈52的下中圈槽105以及用于容纳外圈54的下外圈槽106；

环形压条110的底面设置有用于容纳内圈50的上内圈槽111、用于容纳中圈52的上中圈槽112以及用于容纳外圈54的上外圈槽113。

第一加热装置103与仓内电子模块2共用电源，与仓内电子模块2同步工作，即仓内电子模块2开始工作时(即密封盖板扣合后)，第一加热装置103也开始工作。且与控制芯片连接，通过控制芯片控制第一加热装置103加热的目标温度。在优选的实施例中，第一加热装置103处还设置有温度传感器，以保证温度闭环控制功能，即当温度传感器检测到超过设定温度范围后，控制芯片控制第一加热装置103停止加热。再一种实施例中，目标温度范围为70-85℃。

密封圈5的密封原理为：

首先，密封圈5的横截面由内向外包括三层密封结构：内圈50、中圈52、外圈54，由于锁扣18的作用，对密封上盖11施加了向下的压紧作用，三层密封结构与上下接触面均通过弧形面紧密接触，能提高密封效果；由于气体填充的作用，使得密封圈5能保持稳定的舒展结构(如图10)，不会扁缩；

更重要的是，密封圈5内填充有气体，密封上盖11扣合后，第一加热装置103开启工作，密封圈5内的气体被加热后温度升高，气体膨胀，从而使得内圈50、中圈52、外圈54体积扩大，从而使得内圈50、中圈52、外圈54与上下接触面紧密贴合，实现很好的密封效果。

在进一步优选的实施例中，处于第一环形密封槽101两侧的盒体10的上端边上均设置环形定位凸边107，从横截面上看环形定位凸边107具有上窄下宽的结构；

密封上盖11的底面开设有供环形定位凸边107配合插入的环形定位槽114，从横截面上看环形定位槽114具有上窄下宽的结构；

环形定位凸边107内设置有第二加热装置108，环形定位凸边107的体积随温度升高而增大。

同样的，第二加热装置108与仓内电子模块2共用电源，与仓内电子模块2同步工作，即仓内电子模块2开始工作时(即密封盖板扣合后)，第二加热装置108也开始工作。且与控制芯片连接，通过控制芯片控制第二加热装置108加热的目标温度。在优选的实施例中，第二加热装置108处还设置有温度传感器，以保证温度闭环控制功能，即当温度传感器检测到超过设定温度范围后，控制芯片控制第二加热装置108停止加热。再一种实施例中，目标温度范围为70-85℃。

盒体10内开设有导线孔109，与第一加热装置103和第二加热装置108连接的导线通过导线孔109与外部的电源连接。

在优选的实施例中，环形定位凸边107采用硬质的橡胶材质，如PC、ABS等，且环形定位凸的热膨胀系数高于密封上盖11。

环形定位凸与环形定位槽114配合，一方面能实现密封上盖11在盒体10上的快速定位，另一方面还能实现辅助密封的效果，进一步提高密封性能。密封上盖11扣合后，第二加热装置108启动工作，对环形定位凸加热，环形定位凸升温后体积会稍有增大，使得环形定位凸与环形定位槽114之间配合更加紧密，密封和固定效果更好。由于环形定位凸与环形定位槽114均为锥形结构，密封上盖11打开时，两者能够顺利脱离。

本发明中，通过密封圈5、环形定位凸等结构能实现很好的密封，可有效防止盒体10内的气体泄漏，通过单层仓体结构即可实现需要的密封防护功能。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。

Claims (10)

1.一种用于活体荧光成像仪的病毒防护生物安全仓，其特征在于，包括：

仓体组件，其包括盒体、设置在所述盒体上的密封上盖、设置在所述盒体内的进气高效过滤器与出气高效过滤器、设置在所述盒体的外壁上且与所述进气高效过滤器连通的进气单向阀、设置在所述盒体的外壁上且与所述出气高效过滤器连通的出气单向阀以及设置在所述盒体的底板上的用于放置活体动物的恒温板；

仓内电子模块，其设置在所述盒体内，所述仓内电子模块包括控制芯片、第一电池、微动开关和气压传感器；

仓外电子模块，其设置在所述盒体外部且与所述仓内电子模块无线通信连接，所述仓外电子模块包括第一显示屏、蜂鸣器、第二电池和第一开关；

以及气泵模块，其设置在所述盒体外部且与所述出气高效过滤器连接，用于对所述盒体进行抽气。

2.根据权利要求1所述的用于活体荧光成像仪的病毒防护生物安全仓，其特征在于，所述密封上盖的中部具有透明的窗口片，所述密封上盖的一端通过铰链与所述盒体可转动连接，所述盒体上还设置有若干用于锁紧所述密封上盖的锁扣。

3.根据权利要求2所述的用于活体荧光成像仪的病毒防护生物安全仓，其特征在于，所述密封上盖扣合在所述盒体上后，所述微动开关导通，所述仓内电子模块启动工作，所述气压传感器监测所述盒体内的气压，并将监测结果传输至所述仓外电子模块，通过所述第一显示屏显示盒体内的气压值；

当所述密封上盖打开时，所述微动开关断开，所述仓内电子模块断电停止工作。

4.根据权利要求3所述的用于活体荧光成像仪的病毒防护生物安全仓，其特征在于，所述控制芯片与所述气压传感器连接，所述蜂鸣器用于实现报警功能，所述仓内电子模块启动工作后，当所述气压传感器监测到所述盒体内的气压超过设定范围时，所述控制芯片控制所述蜂鸣器发出声音报警信号。

5.根据权利要求1所述的用于活体荧光成像仪的病毒防护生物安全仓，其特征在于，所述仓外电子模块还包括安装外壳，所述蜂鸣器、第二电池均设置在所述安装外壳内部，所述第一显示屏设置在所述安装外壳的前面板上，所述第一开关设置在所述安装外壳的侧板上；

所述安装外壳的背板上设置有T型挂钩，所述盒体的外壁上设置有用于与所述T型挂钩配合连接的安装块，所述安装块上开设有供所述T型挂钩配合插入的T型槽。

6.根据权利要求1所述的用于活体荧光成像仪的病毒防护生物安全仓，其特征在于，所述恒温板包括水平板体、设置在所述水平板体底部的若干支撑脚、设置在所述水平板体上的电热膜以及与所述电热膜连接的热敏电阻；

所述水平板体的底部外周设置有若干倒钩，通过在所述倒钩上连接绑线来固定放置在所述水平板体上的活体动物；

所述盒体的底板上开设有若干供所述支撑脚配合插入的定位孔。

7.根据权利要求1-6中任意一项所述的用于活体荧光成像仪的病毒防护生物安全仓，其特征在于，所述盒体的上端边的中部开设有一圈第一环形密封槽，所述第一环形密封槽内设置有密封圈，所述密封上盖的底面设置有用于扣压在所述密封圈上的环形压条。

8.根据权利要求7所述的用于活体荧光成像仪的病毒防护生物安全仓，其特征在于，所述密封圈为内部中空结构，所述密封圈从横截面上看，由内向外依次包括内圈、第一连接部、中圈、第二连接部和外圈，所述内圈、第一连接部、中圈、第二连接部和外圈均内部中空且依次连通；

所述密封圈内充填有气体，该气体的体积随温度升高而增大；

所述第一环形密封槽的底部设置有导热层，所述导热层的下方设置有第一加热装置。

9.根据权利要求8所述的用于活体荧光成像仪的病毒防护生物安全仓，其特征在于，所述内圈和外圈均呈圆形，所述中圈呈椭圆形，所述中圈的下表面与所述导热层配合接触，所述第一加热装置与所述导热层的下部接触；

所述第一环形密封槽的底面设置有用于容纳所述内圈的下内圈槽、用于容纳所述中圈的下中圈槽以及用于容纳所述外圈的下外圈槽；

所述环形压条的底面设置有用于容纳所述内圈的上内圈槽、用于容纳所述中圈的上中圈槽以及用于容纳所述外圈的上外圈槽。

10.根据权利要求9所述的用于活体荧光成像仪的病毒防护生物安全仓，其特征在于，处于所述第一环形密封槽两侧的所述盒体的上端边上均设置环形定位凸边，从横截面上看所述环形定位凸边具有上窄下宽的结构；

所述密封上盖的底面开设有供所述环形定位凸边配合插入的环形定位槽，从横截面上看所述环形定位槽具有上窄下宽的结构；

所述环形定位凸边内设置有第二加热装置，所述环形定位凸边的体积随温度升高而增大。

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