CN207305693U - 多功能氧气生物实验培养仓 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多功能氧气生物实验培养仓，包括计算机系统，以及分别与计算机系统连接的氮氢空一体机、空气压缩装置、清洁装置、二氧化碳吸附装置、空气抽风机、二氧化碳传感器、氧气传感器、气体压强传感器、温度传感器、湿度传感器和可自动伸缩的隔离门，还包括内部设置有空腔的培养仓本体；培养仓本体内部分为外侧的实验区和内侧的排污区，且实验区和排污区之间设置有隔离门；实验区内设置有食槽和水槽，培养仓本体的正面分别设置有连接食槽的第一U型管和连接水槽的第二U型管。本实用新型扩增了低压、高压、常压三种功能，自动或手控清洁功能、喂食功能，为实验提供更加完善的方案。

Description

多功能氧气生物实验培养仓

技术领域

本实用新型涉及一种生物实验培养仓，将氮氢空一体机、空气抽风机、清洁装置、二氧化碳吸附装置、传感器等与计算机系统连接，组成一套具有反馈调节机制的自动调节系统，具体涉及一种用于模拟生物在常压低氧状态下适应性过程的研究，并取其器官或组织进行培养和解剖的多功能氧气生物实验培养仓。

背景技术

在低氧环境下运动对人有一定的好处，可以提高身体红细胞的含氧能力，提高身体机能，这是已经证实了的。目前的低氧培养仓，基本是以人、小型动物如老鼠在仓中进行培养，未考虑到体型偏大的生物在其中生活，并且，未考虑到因生物自身新陈代谢产生的排泄物清理或者清理比较困难的问题，同时还存在功能性较单一。

通常情况下，生物医学实验会采用老鼠模仿人类的部分器官在低氧下的适应情况，但是对于猪、羊等骨骼结构类似于人体型偏大的动物在低氧状态的研究、低压、常压、高压状态下的心肌细胞、软组织等其他部位组织或细胞的再生的情况研究较少或者缺乏研究。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型提出了一种扩增了低压、高压、常压三种功能，自动或手控清洁功能和喂食功能的多功能氧气生物实验培养仓。

本实用新型的技术方案是：一种多功能氧气生物实验培养仓，包括计算机系统，以及分别与计算机系统连接的氮氢空一体机、空气压缩装置、清洁装置、二氧化碳吸附装置、空气抽风机、二氧化碳传感器、氧气传感器、气体压强传感器、温度传感器、湿度传感器和可自动伸缩的隔离门，还包括内部设置有空腔的培养仓本体；

所述培养仓本体的一个侧面分别通过管道连接氮氢空一体机和空气压缩装置，培养仓本体的另一个侧面的下端通过管道依次连接二氧化碳吸附装置和空气抽风机，空气抽风机的出风口设置于培养仓本体内；所述培养仓本体内部分为外侧的实验区和内侧的排污区，且实验区和排污区之间设置有所述隔离门；所述排污区的底部设置有排污通道；

所述实验区内设置有食槽和水槽，培养仓本体的正面分别设置有连接食槽的第一U型管和连接水槽的第二U型管；

所述培养仓本体的内腔顶部设置有电风扇，电风扇连接有控制器，控制器连接计算机系统；

所述二氧化碳传感器、氧气传感器、气体压强传感器、温度传感器和湿度传感器均设置于培养仓本体的内部。

进一步优选的是，所述排污通道为由高到低向外排污的倾斜通道。

更进一步优选的是，所述排污通道的出口设置有调节阀，调节阀进口的排污通道内设置有水压力传感器，调节阀和水压力传感器均连接所述计算机系统。

更进一步优选的是，所述食槽和水槽由一个凹槽通过隔板分隔而成，隔板的高度低于凹槽的高度。

更进一步优选的是，所述空气压缩装置为鼓风机。

更进一步优选的是，所述二氧化碳传感器、氧气传感器、气体压强传感器、温度传感器和湿度传感器分别设置于培养仓本体内部的正面、反面、两个侧面和顶部。

本实用新型的有益效果是：

本装置以实验区和排污区共同组成，两者之间以一道自动伸缩隔离门隔开。首先，本装置提供一个长期至少一个月的稳定的低氧状态，期间可以改变仓内的压强状态，增大压强或者减小压强，也可以线性的降氧或升氧到某一指定值。其次，以U型管设计作为培养仓内生物食物的食槽，从外界直接提供食物和水给生物，避免食槽与外界交换带来的培养仓气体泄漏。然后，由于生物需要在培养仓内长时间的生存，便会产生一定的代谢废物，不能长时间堆积在培养仓内。使用自动或手控清洁装置清洁仓内废物，清扫至排污区再至外部污水收集装置，将仓内废物排出，最后在污水收集装置的废物达到一定量后再更换，重复使用。

综上所述，本实验装置在兼顾已有低氧实验仓功能下，扩增了低压、高压、常压三种功能，自动或手控清洁功能、喂食功能，为实验提供更加完善的方案，可以任意的调整尺寸，并且操作方便，适用范围广。

附图说明

图1为本实用新型的多功能氧气生物实验培养仓一个视角的示意图；

图2为本实用新型的多功能氧气生物实验培养仓另一个视角的示意图；

图3为本实用新型的多功能氧气生物实验培养仓剖视图。

附图标记：1-培养仓本体，2-氮氢空一体机，3-空气压缩装置，4-二氧化碳吸附装置，5-第一U型管，6-第二U型管，7-水槽，8-隔离门，9-排污通道，10-电风扇。

具体实施方式

以下对本实用新型的技术方案进行详细的说明，应当说明的是，以下仅是本实用新型的优选实施方式，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些应当都属于本实用新型的保护范围。

如图1、图2和图3所示，一种多功能氧气生物实验培养仓，包括计算机系统，以及分别与计算机系统连接的氮氢空一体机2、空气压缩装置3、清洁装置、二氧化碳吸附装置4、空气抽风机、二氧化碳传感器、氧气传感器、气体压强传感器、温度传感器、湿度传感器和可自动伸缩的隔离门8，还包括内部设置有空腔的培养仓本体1；

所述培养仓本体1的一个侧面分别通过管道连接氮氢空一体机2和空气压缩装置3，培养仓本体1的另一个侧面的下端通过管道依次连接二氧化碳吸附装置4和空气抽风机，空气抽风机的出风口设置于培养仓本体1内；所述培养仓本体1内部分为外侧的实验区和内侧的排污区，且实验区和排污区之间设置有所述隔离门8；所述排污区的底部设置有排污通道9；

所述实验区内设置有食槽和水槽7，培养仓本体1的正面分别设置有连接食槽的第一U型管5和连接水槽的第二U型管6；U型管的结构设计可以使食物和水缓慢的流入指定槽内，使食物和水的添加更稳定。

所述培养仓本体1的内腔顶部设置有电风扇10，电风扇10连接有控制器，控制器连接计算机系统；

所述二氧化碳传感器、氧气传感器、气体压强传感器、温度传感器和湿度传感器均设置于培养仓本体1的内部。

优选的，所述排污通道9为由高到低向外排污的倾斜通道。这样产生的污渍可以沿着倾斜通道自主的流向排污口，使清理更方便。

优选的，所述排污通道9的出口设置有调节阀，调节阀进口的排污通道9内设置有水压力传感器，调节阀和水压力传感器均连接所述计算机系统。当水压力传感器感应到的压力达到预先设置的值时，计算机系统控制调节阀自动打开进行排污，提高了整体的自动化程度和便捷性。

优选的，所述食槽和水槽7由一个凹槽通过隔板分隔而成，隔板的高度低于凹槽的高度。提高了便捷性，必要时可用水槽里的水清洗食槽，只要水槽中的水位高于隔板的高度自然就会流向食槽，操作方便。

优选的，所述空气压缩装置3为鼓风机。以方便抽取培养仓内的空气，以及向培养仓内输入空气，来调节培养仓内的空气质量。

优选的是，所述二氧化碳传感器、氧气传感器、气体压强传感器、温度传感器和湿度传感器分别设置于培养仓本体1内部的正面、反面、两个侧面和顶部。具体为二氧化碳传感器设置于培养仓本体内部的正面，氧气传感器设置于培养仓本体内部的反面，气体压强传感器和温度传感器分别设置于培养仓本体内部的两个侧面，湿度传感器设置于培养仓本体内部的顶部，但实际中位置可以调换，可以不做具体限定。分开设置，便于感应不同位置的不同数据。

在进行实验时，必须保证实验区和排污区之间的隔离门为关闭状态，排污区内的排污口也必须为关闭状态，其余与装置连接处必须保证为密封状态、不漏水。因此将本装置一共分为三部分，第一部分低氧环境控制；第二部分清洁装置控制；第三部分，其他控制。

第一部分低氧环境控制。

低氧环境控制分为降氧控制、稳定氧浓度控制和升氧控制。

降氧控制时间较长，一般设定时间为两周，线性均匀的降低氧气浓度到指定值。在计算机系统中打开氮氢空一体机控制开关，选择输入氮气选项。此时仓内所有的传感器装置都是处于待机状态。氮气持续不断送到培养仓本体内，降低仓内氧气浓度，氧气传感器不断实时的将氧气浓度反馈给计算机系统，如果低于设定的氧气值，计算机系统控制关闭氮氢空一体机，打开空气压缩装置的控制开关，输入空气直至调节到指定氧气浓度，在此期间，电风扇也将间断性的开启，起到均匀搅拌仓内气体的作用。若系统显示浓度高于设定值，则一直持续性的输送氮气直至到指定值。

稳定氧浓度控制，在氧气浓度达到指定值后，一直稳定在这个浓度范围内。这个周期根据实验规划来设定维持时间的长短，以一个月为例。生物在培养仓内的生活环境是逐渐消耗氧气的，氧气浓度一旦减少，便会经过氧气传感器实时反馈给系统，系统变化打开氮氢空一体机，进行空气输送，逐渐微调到设定氧气浓度。反复不断的重复这个过程直到升氧过程。

升氧控制，在结束稳定的浓度控制的设定时间后，便开始线性的回升氧气浓度到正常值21％或者实验所要求的正常值。在这个过程，周期可以设置为一周左右。氧气浓度传感器实时监控仓内氧气变化情况，此时空气压缩装置需要不断的开启，向仓内注入空气使氧气浓度逐渐回升。如果空气注入过多，超过设定的氧气浓度，则会关闭空气压缩装置，开启氮氢空一体机，注入氮气，直到达到设定值；若氧气传感器反馈回的氧气值低于设定值，则空气压缩装置继续开启，直到达到设定值。这个反馈调节机制是不断重复循环的，稳定到设定值。

在以上三个过程中，氧气是不断被消耗的，同时也会产生二氧化碳，而二氧化碳浓度过高对生物的生存环境将会产生威胁，因此在系统中已经设定了二氧化碳浓度危险值，在二氧化碳传感器检测到的仓内二氧化碳浓度高于设定值后，直接开启二氧化碳吸附装置，经过吸附装置过滤后的气体再次回到仓内。不造成仓内气体浓度的损耗。这个过程中，二氧化碳吸附装置是随着二氧化碳浓度达到设定为危险值时开启，属于独立的控制模块。

清洁装置控制。

清洁装置主要是将清洁仓内的食物残渣、生物产生的代谢废物等通过清洁刷排到排污区，经排污区的排污口排出。排污装置包括伸缩杆、电池阀、清洁刷和喷淋装置，使用自动清扫装置将实验仓内的食物残渣、生物产生的粪便等清扫到排污仓，经排污仓排出。实验区与排污区中间用一道电动伸缩门的隔离门控制，保护实验仓内环境稳定。考虑到实验区内有生物，清洁刷的运动速度较慢，平均0.01m/s，但是速度也是可以自行设置的。工作方式如下：

(1)自动控制

根据仓内的环境，可以自行的设定清洁刷与喷淋装置的工作频率，在降氧过程与升氧过程可以把清洁的设置频率提高；在维持低氧状态时，可以相对的降低设置清洁频率，亦可根据情况设定清洁的频率。

清洁伊始，清洁刷自动放下，喷淋装置同时也开启，清洁刷的清洁方向为从左向右直至清洁刷运行到电动伸缩门处时停止，伸缩杆抬起，使清洁刷略高于底板并回到最开始的位置，重复这个行动。

往复运动清洁刷两到三次(可根据情况自行调整次数)即可将培养仓清洁完毕。所有清洁物都会集中在排污区内的排污道中，此时，关闭实验区与排污区之间的隔离门，排污口的水压力传感器开始工作，打开排污口的调节阀，最后由污水收集装置将排污区内的污水抽走。此时排污口的水压力传感器测得压力值小于了设定值，排污口处的阀门关闭，电动收缩隔离门收起，清洁完毕。

污水收集装置是在场地没有下水管道时使用，若场地有下水管道，可以直接在排污口处接一根管道直通下水管道，将污水排出。

(2)手动控制

手动控制是针对临时处理仓内的代谢垃圾或者食物残渣，其工作方式需要操作员直接在计算机系统上点击手动控制后，清洁装置便开始工作，与自动控制不冲突。

第三部分，其他控制部分。

喂食装置采用U型管设计，U型管一端连接到培养仓外，另一端直接与培养仓内的食槽和水槽相连，并且直接在外界通过U型管直接注入食物和水，以此防止仓内气体泄漏。

培养仓内低压、常压、高压环境的制造，直接通过氮氢空一体机、空气压缩装置、二氧化碳吸附装置和空气抽风机进行调控，实现低压环境，主要通过空气压缩装置进行抽培养仓内的气体，在通过氮氢空一体机、二氧化碳吸附装置和空气抽风机进行微调。实验高压则要经过空气压缩装置不断注入空气或者氮氢空一体机直接注入气体，通过二氧化碳吸附装置和空气抽风机进行微调。

本装置以实验区和排污区共同组成，两者之间以一道自动伸缩隔离门隔开。首先，本装置提供一个长期至少一个月的稳定的低氧状态，期间可以改变仓内的压强状态，增大压强或者减小压强，也可以线性的降氧或升氧到某一指定值。其次，以U型管设计作为培养仓内生物食物的食槽，从外界直接提供食物和水给生物，避免食槽与外界交换带来的培养仓气体泄漏。然后，由于生物需要在培养仓内长时间的生存，便会产生一定的代谢废物，不能长时间堆积在培养仓内。使用自动或手控清洁装置清洁仓内废物，清扫至排污区再至外部污水收集装置，将仓内废物排出，最后在污水收集装置的废物达到一定量后再更换，重复使用。

综上所述，本实验装置在兼顾已有低氧实验仓功能下，扩增了低压、高压、常压三种功能，自动或手控清洁功能、喂食功能，为实验提供更加完善的方案，可以任意的调整尺寸，并且操作方便，适用范围广。

需要注意的是，本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

根据本说明书的记载即可较好的实现本实用新型的技术方案。

Claims (6)

1.一种多功能氧气生物实验培养仓，包括计算机系统，以及分别与计算机系统连接的氮氢空一体机、空气压缩装置、清洁装置、二氧化碳吸附装置、空气抽风机、二氧化碳传感器、氧气传感器、气体压强传感器、温度传感器、湿度传感器和可自动伸缩的隔离门，其特征在于，还包括内部设置有空腔的培养仓本体；

所述培养仓本体的一个侧面分别通过管道连接氮氢空一体机和空气压缩装置，培养仓本体的另一个侧面的下端通过管道依次连接二氧化碳吸附装置和空气抽风机，空气抽风机的出风口设置于培养仓本体内；所述培养仓本体内部分为外侧的实验区和内侧的排污区，且实验区和排污区之间设置有所述隔离门；所述排污区的底部设置有排污通道；

所述实验区内设置有食槽和水槽，培养仓本体的正面分别设置有连接食槽的第一U型管和连接水槽的第二U型管；

所述培养仓本体的内腔顶部设置有电风扇，电风扇连接有控制器，控制器连接计算机系统；

所述二氧化碳传感器、氧气传感器、气体压强传感器、温度传感器和湿度传感器均设置于培养仓本体的内部。

2.根据权利要求1所述的多功能氧气生物实验培养仓，其特征在于，所述排污通道为由高到低向外排污的倾斜通道。

3.根据权利要求1所述的多功能氧气生物实验培养仓，其特征在于，所述排污通道的出口设置有调节阀，调节阀进口的排污通道内设置有水压力传感器，调节阀和水压力传感器均连接所述计算机系统。

4.根据权利要求1所述的多功能氧气生物实验培养仓，其特征在于，所述食槽和水槽由一个凹槽通过隔板分隔而成，隔板的高度低于凹槽的高度。

5.根据权利要求1所述的多功能氧气生物实验培养仓，其特征在于，所述空气压缩装置为鼓风机。

6.根据权利要求1所述的多功能氧气生物实验培养仓，其特征在于，所述二氧化碳传感器、氧气传感器、气体压强传感器、温度传感器和湿度传感器分别设置于培养仓本体内部的正面、反面、两个侧面和顶部。