一種實(shí)時(shí)反饋多模式氧控制系統(tǒng)技術(shù)方案

本實(shí)用新型專利技術(shù)涉及一種實(shí)時(shí)反饋多模式氧控制系統(tǒng)，包括壓縮氧氣瓶、壓縮氮?dú)馄俊嚎s空氣瓶、動(dòng)物艙體和單片機(jī)控制系統(tǒng)，所述壓縮氧氣瓶的出口通過氧氣管、壓縮氮?dú)馄康某隹谕ㄟ^氮?dú)夤芤约皦嚎s空氣瓶通過空氣管匯集到進(jìn)氣管后向動(dòng)物艙體內(nèi)提供氣體；在所述氧氣管、氮?dú)夤芎涂諝夤苌戏謩e設(shè)有第一氣體控制裝置、第二氣體控制裝置和第三氣體控制裝置，所述單片機(jī)控制系統(tǒng)通過調(diào)節(jié)氣體控制裝置可以使動(dòng)物艙體內(nèi)的環(huán)境變?yōu)殚g歇低氧模式、持續(xù)低氧模式、常氧模式或者持續(xù)高氧模式。本實(shí)用新型專利技術(shù)的有益效果是：以血氧飽和度、氧濃度及艙體內(nèi)氣壓作為反饋信息，通過調(diào)節(jié)供氣流量和模式，使艙體內(nèi)氣體迅速均勻分布并達(dá)到所需供氧狀態(tài)，模擬不同的供氧環(huán)境。

A real time feedback multi-mode oxygen control system

The utility model relates to a real-time feedback control system including multiple modes of oxygen, compressed oxygen cylinder, compressed nitrogen cylinder, compressed air bottle, animal cabin and microcomputer control system, the compressed oxygen cylinder outlet compressed nitrogen cylinder through the oxygen tube, the outlet tube through the nitrogen and compressed air through the air inlet pipe to the collection bottle after the tube to provide gas in vivo animal tank; the oxygen pipe, gas pipe and air pipe are respectively provided with a first gas control device, gas control device second and third gas control device, the MCU control system through regulating the gas control device can make the animal capsule in vivo environment into intermittent hypoxia model, continuous hypoxia mode, normoxic mode or hyperoxia model. The utility model has the advantages: the pressure oxygen saturation, oxygen concentration and cabin as feedback information, by adjusting the flow rate of the gas and the gas in the tank model, rapid uniform distribution and achieve the desired state of oxygen, oxygen supply in different environment simulation.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種實(shí)時(shí)反饋多模式氧控制系統(tǒng)
本技術(shù)涉及醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域，具體涉及一種實(shí)時(shí)反饋多模式氧控制系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
阻塞性睡眠呼吸暫停低通氣綜合征(OSAHS)以患者睡眠中反復(fù)發(fā)生上氣道完全和(或)不完全阻塞導(dǎo)致呼吸暫停或低通氣為特征，其關(guān)鍵的病理生理環(huán)節(jié)為慢性間歇低氧(chronicintermittenthypoxia，CIH)。因其對(duì)心腦血管等系統(tǒng)的損害而逐漸受到人們關(guān)注，且成為近年來研究的熱點(diǎn)問題之一。建立理想的OSAHS動(dòng)物模型存在很大難度，因此實(shí)際研究中大多應(yīng)用睡眠呼吸暫停模式的間歇低氧動(dòng)物模型，模擬周期性缺氧再氧合過程，以研究OSAHS的多系統(tǒng)損害。實(shí)現(xiàn)慢性間歇低氧(CIH)的方式主要為間歇吸入低氧混合氣體與間歇通氣阻斷法。其中前者是目前應(yīng)用最廣的CIH模型。上述模型的原理是通過各種方法實(shí)現(xiàn)動(dòng)物體內(nèi)SaO2周期性降低和恢復(fù)，從而模擬OSAHS病人體內(nèi)的慢性間歇低氧過程。根據(jù)供氧方式不同，目前建立慢性間歇低氧動(dòng)物實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷膶?shí)驗(yàn)裝置有不同類型:①往復(fù)運(yùn)動(dòng)式低氧艙，是低氧艙在動(dòng)物艙之間往復(fù)運(yùn)動(dòng)，使動(dòng)物艙間歇進(jìn)入低氧環(huán)境，可基本模擬反復(fù)缺氧－復(fù)氧的病理生理特征，但對(duì)設(shè)備要求高，操作復(fù)雜，且不能排除反復(fù)移動(dòng)動(dòng)物對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的影響；②低壓低氧艙，通過改變氧艙升降速率模擬不同的海拔高度，產(chǎn)生不同的壓力和氧濃度，從而達(dá)到低氧－復(fù)氧的效果，對(duì)設(shè)備的要求較高，不能準(zhǔn)確反映常壓下缺氧的情況；③低O2高CO2箱，采用單片機(jī)技術(shù)和反饋原理，自動(dòng)調(diào)節(jié)氧艙內(nèi)O2、CO2濃度，建立低氧和CO2潴留模型，不能排除CO2在低氧－復(fù)氧機(jī)制研究中的干擾作用；④低氧混合氣體艙，亦是采用單片機(jī)技術(shù)和反饋原理，自動(dòng)調(diào)節(jié)氧艙內(nèi)O2濃度，通過間歇提供低氧混合氣體及常氧氣體，模擬間歇低氧過程，同時(shí)通過快速換氣或在艙體內(nèi)放置石灰石吸附CO2維持艙體內(nèi)CO2保持在低水平。上述裝置均可通過計(jì)算機(jī)程序自動(dòng)控制可根據(jù)需要快速方便地調(diào)節(jié)低氧的程度、頻率以及持續(xù)時(shí)間等參數(shù)，滿足不同程度及不同持續(xù)時(shí)間CIH的要求，但上述裝置仍存在一定缺點(diǎn)，如：(1)單面進(jìn)氣、快速間歇給予低氧氣體可能引起艙內(nèi)氧濃度分布不均導(dǎo)致每只動(dòng)物體內(nèi)缺氧程度不一致，供氣裝置缺陷導(dǎo)致缺氧復(fù)氧過程艙體內(nèi)壓力變化大，不能模擬常壓實(shí)驗(yàn)狀態(tài)；(2)缺乏對(duì)每只實(shí)驗(yàn)動(dòng)物SaO2的長(zhǎng)期實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，不能明確是否造模成功；(3)由于動(dòng)物艙體及氣體控制裝置的限制，每次只能進(jìn)行同一組實(shí)驗(yàn)組造模，時(shí)間成本高；(4)更關(guān)鍵的是上述實(shí)驗(yàn)裝置均是通過檢測(cè)艙體內(nèi)氧濃度作為評(píng)判低氧程度的指標(biāo)，并通過艙體內(nèi)氧濃度反饋調(diào)節(jié)供氧濃度，但艙體內(nèi)氧濃度并不能代表動(dòng)物體內(nèi)的實(shí)際氧合情況，機(jī)體血氧飽和度主要取決于動(dòng)脈血樣分壓，受肺泡通氣量、供氧濃度等多因素影響，艙體內(nèi)氧濃度不均勻、動(dòng)物個(gè)體差異等因素均可導(dǎo)致動(dòng)物體內(nèi)氧合程度不同，使同組實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生誤差，故使用艙體內(nèi)氧濃度作為評(píng)估實(shí)驗(yàn)動(dòng)物缺氧程度并不符合生理要求。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
綜上所述，為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本技術(shù)所要解決的技術(shù)問題是提供一種實(shí)時(shí)反饋多模式氧控制系統(tǒng)。本技術(shù)解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：一種實(shí)時(shí)反饋多模式氧控制系統(tǒng)，包括壓縮氧氣瓶、壓縮氮?dú)馄俊嚎s空氣瓶、動(dòng)物艙體和單片機(jī)控制系統(tǒng)，所述單片機(jī)控制系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)、單片機(jī)主機(jī)、壓力傳感器、氧濃度傳感器、血氧飽和度探頭以及數(shù)據(jù)處理模塊，在動(dòng)物艙體內(nèi)設(shè)置有氧濃度傳感器和壓力傳感器，所述動(dòng)物艙體內(nèi)的每一只實(shí)驗(yàn)動(dòng)物身上均綁定血氧飽和度探頭，所述血氧飽和度探頭、壓力傳感器和氧濃度傳感器通過數(shù)據(jù)線連接所述單片機(jī)控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理模塊；所述數(shù)據(jù)處理模塊用于接收、處理及轉(zhuǎn)換采集到的動(dòng)物艙體內(nèi)的氣壓、氧濃度和血氧飽和度原始數(shù)據(jù)，并將轉(zhuǎn)換過后的數(shù)據(jù)輸送給單片機(jī)主機(jī)進(jìn)行反饋調(diào)節(jié)，同時(shí)再經(jīng)單片機(jī)輸送到計(jì)算機(jī)經(jīng)計(jì)算機(jī)顯示屏顯示出來進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；所述壓縮氧氣瓶的出口通過氧氣管、所述壓縮氮?dú)馄康某隹谕ㄟ^氮?dú)夤芤约八鰤嚎s空氣瓶通過空氣管匯集到進(jìn)氣管，所述進(jìn)氣管再分成五個(gè)不同支路管分別向所述動(dòng)物艙體內(nèi)提供氣體；在所述氧氣管上設(shè)有控制氧氣進(jìn)入到所述動(dòng)物艙體內(nèi)的第一氣體控制裝置，在所述所述氮?dú)夤苌显O(shè)有控制氮?dú)膺M(jìn)入到所述動(dòng)物艙體內(nèi)的第二氣體控制裝置，在所述空氣管上設(shè)有控制空氣進(jìn)入到所述動(dòng)物艙體內(nèi)的第三氣體控制裝置，所述單片機(jī)控制系統(tǒng)通過所述第一氣體控制裝置、第二氣體控制裝置和第三氣體控制裝置來分別控制從所述壓縮氧氣瓶、所述壓縮氮?dú)馄亢退鰤嚎s空氣瓶輸送至所述動(dòng)物艙體內(nèi)相應(yīng)的氣體流量，并且所述單片機(jī)控制系統(tǒng)可以通過調(diào)節(jié)所述第一氣體控制裝置、所述第二氣體控制裝置和第三氣體控制裝置使動(dòng)物艙體內(nèi)實(shí)現(xiàn)間歇低氧模式、持續(xù)低氧模式、常氧模式或者持續(xù)高氧模式的供氧模式，從而實(shí)現(xiàn)在不同供氧環(huán)境下對(duì)所述動(dòng)物艙體內(nèi)的動(dòng)物進(jìn)行不同的醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)。本技術(shù)的有益效果是：該控制系統(tǒng)使用動(dòng)物體內(nèi)血氧飽和度、動(dòng)物艙體內(nèi)氧濃度及氣壓作為反饋信息，通過計(jì)算機(jī)向單片機(jī)設(shè)定所需的不同程度的血氧飽和度或氧濃度及持續(xù)時(shí)間并輸入單片機(jī)控制系統(tǒng)中的單片機(jī)控制程序，從而調(diào)節(jié)各氣體進(jìn)入到動(dòng)物艙體內(nèi)的氣體流量，使動(dòng)物艙體內(nèi)迅速達(dá)到所需供氧環(huán)境，同時(shí)通過多點(diǎn)多面供氣使動(dòng)物艙體內(nèi)氧濃度迅速均勻分布，進(jìn)而使動(dòng)物體內(nèi)血氧飽和度盡可能保持?jǐn)M合并維持在預(yù)設(shè)范圍，模擬不同的供氧環(huán)境進(jìn)行醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)，同時(shí)可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)動(dòng)物體內(nèi)的實(shí)際氧合情況。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本技術(shù)還可以做如下進(jìn)一步的改進(jìn)：進(jìn)一步，所述第一氣體控制裝置包括第一氣體流量計(jì)、第一電磁閥和第一定時(shí)器，所述第一氣體流量計(jì)入口連接所述壓縮氧氣瓶的出口，所述第一氣體流量計(jì)出口通過所述第一電磁閥連接所述氧氣管，在所述第一電磁閥上設(shè)有定時(shí)控制其開啟或者關(guān)閉的所述第一定時(shí)器，所述單片機(jī)控制系統(tǒng)通過控制所述第一定時(shí)器定時(shí)開關(guān)所述第一電磁閥；所述第二氣體控制裝置包括第二氣體流量計(jì)、第二電磁閥和第二定時(shí)器，所述第二氣體流量計(jì)入口連接所述壓縮氮?dú)馄康某隹冢龅诙怏w流量計(jì)出口通過所述第二電磁閥連接所述氮?dú)夤埽谒龅诙姶砰y上設(shè)有定時(shí)控制其開啟或者關(guān)閉的所述第二定時(shí)器，所述單片機(jī)控制系統(tǒng)通過控制所述第二定時(shí)器定時(shí)開關(guān)所述第二電磁閥；所述第三氣體控制裝置包括第三氣體流量計(jì)和第三電磁閥，所述第三氣體流量計(jì)出口通過所述第三電磁閥連接所述空氣管。采用上述進(jìn)一步技術(shù)方案的有益效果為：通過相應(yīng)的氣體控制裝置調(diào)節(jié)輸入動(dòng)物艙體內(nèi)相應(yīng)氣體的輸入流量，從而實(shí)現(xiàn)向動(dòng)物艙體提供不同的供氧濃度，最終模擬不同的供氧環(huán)境進(jìn)行醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)。進(jìn)一步，所述動(dòng)物艙體為方體結(jié)構(gòu)，五個(gè)所述支路分別從所述動(dòng)物艙體的四個(gè)側(cè)面以及頂面連通到動(dòng)物艙體內(nèi)。采用上述進(jìn)一步技術(shù)方案的有益效果為：多面供氣使氣體在動(dòng)物艙體內(nèi)迅速均勻分布。進(jìn)一步，所述動(dòng)物艙體的底面可抽拉出動(dòng)物艙體外，在所述動(dòng)物艙體的一側(cè)設(shè)有用于對(duì)其內(nèi)部進(jìn)行操作的窗口。采用上述進(jìn)一步技術(shù)方案的有益效果為：便于對(duì)動(dòng)物艙體內(nèi)部的清理和操作。進(jìn)一步，在所述動(dòng)物艙體的一側(cè)設(shè)有用于排出其內(nèi)部氣體的出氣口，所述出氣口通過管道連接排氣流量計(jì)和排氣電磁閥。采用上述進(jìn)一步技術(shù)方案的有益效果為：使所述動(dòng)物艙體內(nèi)的氣壓始終保持在常壓狀態(tài)。進(jìn)一步，所述動(dòng)物艙體內(nèi)放置有用于吸附二氧化碳的碳酸鈣。采用上述進(jìn)一步技術(shù)方案的有益效果為：維持動(dòng)物艙體內(nèi)CO2在低水平，排除動(dòng)物艙體內(nèi)高CO2對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響。本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種實(shí)時(shí)反饋多模式氧控制系統(tǒng)，其特征在于，包括壓縮氧氣瓶(1)、壓縮氮?dú)馄?2)、壓縮空氣瓶(3)、動(dòng)物艙體(4)和單片機(jī)控制系統(tǒng)，所述單片機(jī)控制系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)、單片機(jī)主機(jī)、壓力傳感器、氧濃度傳感器、血氧飽和度探頭以及數(shù)據(jù)處理模塊，在動(dòng)物艙體(4)內(nèi)設(shè)置有氧濃度傳感器和壓力傳感器，所述動(dòng)物艙體(4)內(nèi)的每一只實(shí)驗(yàn)動(dòng)物身上均綁定血氧飽和度探頭，所述血氧飽和度探頭、壓力傳感器和氧濃度傳感器通過數(shù)據(jù)線連接所述單片機(jī)控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理模塊；所述數(shù)據(jù)處理模塊用于接收、處理及轉(zhuǎn)換采集到的動(dòng)物艙體(4)的氣壓、氧濃度和血氧飽和度原始數(shù)據(jù)，并將轉(zhuǎn)換過后的數(shù)據(jù)輸送給單片機(jī)主機(jī)進(jìn)行反饋調(diào)節(jié)，同時(shí)再經(jīng)單片機(jī)主機(jī)輸送到計(jì)算機(jī)經(jīng)計(jì)算機(jī)顯示屏實(shí)時(shí)顯示出來；所述壓縮氧氣瓶(1)的出口通過氧氣管(8)、所述壓縮氮?dú)馄?2)的出口通過氮?dú)夤?12)以及所述壓縮空氣瓶(3)通過空氣管(15)匯集到進(jìn)氣管(16)，所述進(jìn)氣管(16)再分成五個(gè)不同支路管分別向所述動(dòng)物艙體(4)內(nèi)提供氣體；在所述氧氣管(8)上設(shè)有控制氧氣進(jìn)入到所述動(dòng)物艙體(4)內(nèi)的第一氣體控制裝置，在所述所述氮?dú)夤?12)上設(shè)有控制氮?dú)膺M(jìn)入到所述動(dòng)物艙體(4)內(nèi)的第二氣體控制裝置，在所述空氣管(15)上設(shè)有控制空氣進(jìn)入到所述動(dòng)物艙體(4)內(nèi)的第三氣體控制裝置，所述單片機(jī)控制系統(tǒng)通過所述第一氣體控制裝置、第二氣體控制裝置和第三氣體控制裝置來分別控制從所述壓縮氧氣瓶(1)、所述壓縮氮?dú)馄?2)和所述壓縮空氣瓶(3)輸送至所述動(dòng)物艙體(4)內(nèi)相應(yīng)的氣體流量，并且所述單片機(jī)控制系統(tǒng)可以通過調(diào)節(jié)所述第一氣體控制裝置、所述第二氣體控制裝置和第三氣體控制裝置使動(dòng)物艙體(4)內(nèi)呈現(xiàn)間歇低氧、持續(xù)低氧、常氧模式或者持續(xù)高氧的多?種供氧環(huán)境，從而實(shí)現(xiàn)在不同供氧環(huán)境下對(duì)所述動(dòng)物艙體(4)內(nèi)的動(dòng)物進(jìn)行不同的醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)。...

【技術(shù)特征摘要】
1.一種實(shí)時(shí)反饋多模式氧控制系統(tǒng)，其特征在于，包括壓縮氧氣瓶(1)、壓縮氮?dú)馄?2)、壓縮空氣瓶(3)、動(dòng)物艙體(4)和單片機(jī)控制系統(tǒng)，所述單片機(jī)控制系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)、單片機(jī)主機(jī)、壓力傳感器、氧濃度傳感器、血氧飽和度探頭以及數(shù)據(jù)處理模塊，在動(dòng)物艙體(4)內(nèi)設(shè)置有氧濃度傳感器和壓力傳感器，所述動(dòng)物艙體(4)內(nèi)的每一只實(shí)驗(yàn)動(dòng)物身上均綁定血氧飽和度探頭，所述血氧飽和度探頭、壓力傳感器和氧濃度傳感器通過數(shù)據(jù)線連接所述單片機(jī)控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理模塊；所述數(shù)據(jù)處理模塊用于接收、處理及轉(zhuǎn)換采集到的動(dòng)物艙體(4)的氣壓、氧濃度和血氧飽和度原始數(shù)據(jù)，并將轉(zhuǎn)換過后的數(shù)據(jù)輸送給單片機(jī)主機(jī)進(jìn)行反饋調(diào)節(jié)，同時(shí)再經(jīng)單片機(jī)主機(jī)輸送到計(jì)算機(jī)經(jīng)計(jì)算機(jī)顯示屏實(shí)時(shí)顯示出來；所述壓縮氧氣瓶(1)的出口通過氧氣管(8)、所述壓縮氮?dú)馄?2)的出口通過氮?dú)夤?12)以及所述壓縮空氣瓶(3)通過空氣管(15)匯集到進(jìn)氣管(16)，所述進(jìn)氣管(16)再分成五個(gè)不同支路管分別向所述動(dòng)物艙體(4)內(nèi)提供氣體；在所述氧氣管(8)上設(shè)有控制氧氣進(jìn)入到所述動(dòng)物艙體(4)內(nèi)的第一氣體控制裝置，在所述所述氮?dú)夤?12)上設(shè)有控制氮?dú)膺M(jìn)入到所述動(dòng)物艙體(4)內(nèi)的第二氣體控制裝置，在所述空氣管(15)上設(shè)有控制空氣進(jìn)入到所述動(dòng)物艙體(4)內(nèi)的第三氣體控制裝置，所述單片機(jī)控制系統(tǒng)通過所述第一氣體控制裝置、第二氣體控制裝置和第三氣體控制裝置來分別控制從所述壓縮氧氣瓶(1)、所述壓縮氮?dú)馄?2)和所述壓縮空氣瓶(3)輸送至所述動(dòng)物艙體(4)內(nèi)相應(yīng)的氣體流量，并且所述單片機(jī)控制系統(tǒng)可以通過調(diào)節(jié)所述第一氣體控制裝置、所述第二氣體控制裝置和第三氣體控制裝置使動(dòng)物艙體(4)內(nèi)呈現(xiàn)間歇低氧、持續(xù)低氧、常氧模式或者持續(xù)高氧的多種供氧環(huán)境，從而實(shí)現(xiàn)在不同供氧環(huán)境下對(duì)所述動(dòng)物艙體(4)內(nèi)的動(dòng)物進(jìn)行不同的醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)時(shí)反饋多模式氧控制系統(tǒng)，其特征在于，所述第一氣體控制裝置包括第一氣體流量計(jì)(5)、第一定時(shí)器(6)和第一電磁閥(7)，所述第一氣體流量計(jì)(5)入口連接所述壓縮氧氣瓶(1)的出口，所述第一氣體流量計(jì)(5)出口通過所述第一電磁閥(7)連接所述氧氣管(8)，在所述第一電磁閥(11)上設(shè)有定時(shí)控制其開啟或者關(guān)閉的所述第一定時(shí)器(6)，所述單片機(jī)控制系統(tǒng)...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：葉賢偉，余紅，李丹，萬自芬，石慶柳，李瑩瑩，林潔如，張湘燕，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：葉賢偉，余紅，李丹，萬自芬，石慶柳，李瑩瑩，林潔如，張湘燕，
類型：新型
國(guó)別省市：貴州,52