[发明专利]一体式哺乳类动物缺氧实验模拟装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及医学实验领域，具体涉及一种一体式哺乳类动物缺氧实验模拟装置及方法。

背景技术

缺氧，可引起呼吸机能和肺形态的改变以及其它系统机能紊乱，甚至导致死亡。另外，年龄及机体神经系统机能状态改变，外界环境温度变化，以及CO₂浓度增高均可影响机体对缺氧的耐受性。

《小鼠低气压致病作用观察》实验就是通过观察动物在各种类型缺氧时，呼吸机能、肺形态、内脏及血液颜色的改变，了解不同类型缺氧的特点以及各种因素在缺氧发病中的重要性。

该实验既是病理生理学实验课中的经典实验，也是机能学综合实验课中经典实验部分唯一的病理生理实验。目前，大、中专医药院校也均开设此实验。低气压实验装置是《小鼠低气压致病作用的观察》实验中所用的必备设备，但几十年来一直使用传统的低气压实验装置，如图1所示。传统装置的方法是用两根橡皮管将真空干燥器分别与抽气机和水银减压计相连，按下配电盘的电源开关，开动抽气机，使气压分别逐渐降至507mmHg(相当于海拔3000m高度)，停止抽气，保持3～5分钟，观察、记录小白鼠的活动情况，呼吸深度和频率及末梢部位(耳、唇、尾、脚掌)皮肤颜色等指标，然后放开橡皮管上的螺旋夹，使气压恢复正常。而后再开动抽气机，使气压分别逐渐降至270mmHg(相当于海拔8000m高度)、150mmHg(相当于海拔10000m高度)，重复上述步骤。该装置的缺点是：抽气机笨重，准备实验时搬运难；抽气机无开关，靠配电盘上的开关开动抽气机，气压难以达到设定值；管路长，接头多，易老化，气压易泄漏；放气时气压控制不好，玻璃管中的水银猛然下落，易造成水银外泄，产生严重的实验室汞污染，这也是重大的实验室安全隐患。

发明内容

为解决现有技术存在的不足，本发明公开了一体式哺乳类动物缺氧实验模拟装置及方法，针对当前医学院校、科研机构的需求，本申请根据病理生理实验方法中缺氧原理研制了一体式哺乳类动物缺氧实验模拟装置，尤其适用于《小鼠低气压致病作用观察》实验。该装置能良好的控制气压，稳定气压在一个较低状态，数字化控制，方便使用。

为实现上述目的，本发明的具体方案如下：

一体式哺乳类动物缺氧实验模拟装置，包括处理器模块，所述处理器模块分别与显示模块、设置模块、传感器模块、电源模块及控制模块相连，所述控制模块与真空泵相连；

所述传感器模块通过气压传感器获得真空干燥器内的气压变化的模拟量，然后通过放大器将信号放大，再送入AD转化器，将模拟信号转化为数字量提供给处理器模块进行处理，处理器模块完成对传感器模块的数据的处理，计算分析出真空干燥器内的气压值，并与设定的气压值作对比，若达到设定气压则通过控制模块停止真空泵，若系统测得干燥瓶的气压比设定值的气压值高一定值时则启动真空泵再次抽气，处理器模块实时通过显示模块，显示真空干燥器内的气压值和用户设定的气压值。

所述处理器模块采用CIP-51微控制器内核的C8051F340处理器，处理器工作电压为3.3v，处理器的VDD端口与相并联的滤波电容C13，C14相连，处理器P0口用于对传感器模块的数据处理及真空泵的控制，P2口用于声光指示控制LED灯、蜂鸣器及RS232数据的传输，P3口用于对显示模块数据的传输与控制。

所述传感器模块采用MPXM2202压力传感芯片气压传感器，工作于+5V电压，将被测信号转换为输出电压，输出的是与气压值相对应的模拟电压信号，实现差分输入，将电压信号送至AD8220仪表放大器，通过增益终端电阻R7及RV1设置增益，然后将放大后的电压值经过AD转换，其中AD转换芯片采用AD7705该AD转换芯片是完整的16位双通道全差分模拟输入AD转换，放大信号接入7脚即AIN+脚,最终将转化数据通过13脚即DOUT脚串行将数据传送给单片机处理，其中外接晶体振荡器X1提供转换采样频率，LM431电路提供AD转换基准电压。

所述控制模块通过控制三极管Q10，Q11来控制继电器的通断，当给定高电平信号时两三极管导通继电器闭合从而控制真空泵的启停，其中二极管D5、D6为续流二极管，防止继电器在关断瞬间产生反向高于电源电压的电动势损坏电路其他器件，当真空泵启动的时候将会抽出干燥器内的空气使瓶内的气压降低；当真空泵停止的时候若进气阀完全关闭则干燥器内气压不会发生变化，可以通过调节“进气阀”旋钮使干燥器内气压变化。

所述显示模块采用数码管动态扫描的方式实时显示出当前值和设定值。