动物实验室的便携式环境监测装置及方法制造方法及图纸

技术编号:19021420 阅读:158 留言:0更新日期:2018-09-26 18:34
本发明专利技术公开了一种动物实验室的便携式环境监测装置及方法,该装置包括主控模块、氨气传感器、温度传感器、湿度传感器、传感器适配器。氨气传感器、温度传感器和湿度传感器分别连接至传感器适配器,传感器适配器连接主控模块,氨气传感器包括感应电极、负电极和参考电极,参考电极连接外部稳压电路以稳定感应电极的电动势。温度传感器和湿度传感器的信号用以矫正氨气浓度数据。本发明专利技术的动物实验室的便携式环境监测装置及方法能够应用于实验室消毒情况下的实验室氨气浓度的测量。

【技术实现步骤摘要】
动物实验室的便携式环境监测装置及方法
本专利技术涉及实验室环境监测装置及其方法,更具体地说,涉及一种动物实验室的便携式环境监测装置及方法。
技术介绍
实验动物在人工环境中生长、繁殖和接受试验处理,特定场所及其周围空间为实验动物环境,生物医学研究中,要得到准确、可靠试验数据,要避免环境因素对动物的生理生化活动不利影响,创造一个良好的试验动物环境,各项监测指标对动物生活环境起到至关重要的作用。尤为重要的就是空气洁净度和颗粒物污染;空气洁净度指标针对动物饲养室内部空气漂浮颗粒物(微生物较多附着在颗粒物上)与有害气体,主要来源是动物排泄物发酵分解。其中分解物包括氨、甲基硫醇。硫化氢、苯乙烯、乙醛等。动物饲养环境温度上升、饲养密度增加、通风条件不良、排泄物和垫料未及时处理都会导致氨浓度急剧上升。而氨作为刺激性物质浓度升高时会刺激动物眼结膜。鼻腔粘膜和呼吸道粘膜引起流泪、咳嗽。严重者产生急性肺水肿引起动物死亡。长期处于高浓度氨环境下动物上呼吸道出现慢性炎症,严重影响动物健康。颗粒物指标随颗粒物大小而不同,颗粒物主要来源有两种途径:室外空气经过滤处理不当直接带入及动物皮毛、皮屑、饲料和垫料等往往被气流携带或动物扬起在空气中漂浮。对于动物来说,与人类相似,对其影响较大的是直径小于5μm以下的粉尘,这类粉尘在空气中漂浮时间久,经呼吸道吸入到达细支气管与肺泡从而引起呼吸道疾病;颗粒物除本身对动物产生不良影响外,其作为微生物载体对动物健康造成影响更大。实验动物设施是连续运行的,各种环境因素一直处在变动之中,也需要经常性的监测和维护。同时实验动物所处实验房中各项环境指标要求非常严格,各种测量装置及人员在进入之前都需要进行消毒处理,传统氨气测量设备无法直接面对目前的消毒需求。根据中国医学科学院医学实验动物研究所、北京实验动物研究中心等机构的实验动物研究中发现:我国实验动物的种类多为鼠(大鼠、小鼠、地鼠、豚鼠、免疫缺陷鼠、疾病模型鼠等)、兔、鸡、犬、猪、猪(小型猪等)、树鼩、猴(猕猴等)等,此类实验动物都具有繁殖能力强、体型较小的特点。同时实验动物设施是连续运行的,各种环境因素一直处在变动之中,也需要经常性的监测和维护。对试验动物环境及设施条件,国家有标准化的规定,根据GB14925-2010《实验动物环境及设施》规定,检测项目包括温度、相对湿度、空气洁净度、氨浓度、噪声、照度和换气量等。因此其实验环境必须针对不同动物设有不同标准,从而最大限度降低实验动物本身对实验的影响。现有的测定空气中氨的化学方法有次氯酸钠—水杨酸分光光度法、纳氏试剂分光光度法、靛酚蓝试剂比色法等。这些化学方法测量具有响应时间短、测量灵敏等优点,但是缺点也相当明显,测量方法及操作步骤繁杂,需要借助专业的实验室器皿,同时也只能进行单点测量,对于测量检测系统来说不可取。传统的电化学传感器被一层电解质薄膜分开,并由一个低阻抗的外部电路连通。扩散进入传感器的气体在感应电极表面发生氧化或还原反应,在两电极间产生一个内部电流,电流值对应于氧气浓度。然而当被测气体浓度持续增加时,感应电极电动势将超过允许范围,传感器输出将变成非线性的,因而限制了气体的测量浓度。
技术实现思路
针对现有技术中存在的氨测量方法不能适用于实验室检测的问题,本专利技术的目的是提供一种动物实验室的便携式环境监测装置及方法。为实现上述目的,本专利技术采用如下技术方案:一种动物实验室的便携式环境监测装置,包括主控模块、氨气传感器、温度传感器、湿度传感器、传感器适配器。氨气传感器、温度传感器和湿度传感器分别连接至传感器适配器,传感器适配器连接主控模块,氨气传感器包括感应电极、负电极和参考电极,参考电极连接外部稳压电路以稳定感应电极的电动势。温度传感器和湿度传感器的信号用以矫正氨气浓度数据。进一步地,主控模块包括多个A/D接口、氨气传感器输出模拟信号,并通过主控模块配置为8位或12位数字格式。进一步地,还包括显示模块,显示模块连接至主控模块,主控模块将氨气浓度数据传输至显示模块。进一步地,传感器适配器、主控模块设置于一壳体中,氨气传感器、温度传感器和湿度传感器设置于壳体的同一方向的侧面。进一步地,氨气传感器的气敏材料为二氧化锡。进一步地,氨气传感器包括4个引脚,其信号从2、4引脚传出,4号引脚信号直接输出模拟电压信号,2号引脚信号则通过放大器放大并由可调节电阻分压后输出数字电压信号。为实现上述目的,本专利技术还采用如下技术方案:一种动物实验室的环境监测方法,包括以下步骤:打开电磁阀放入气体;触发氨气采集事件;稳定氨气传感器参考电极的电压,以及感应电极的电动势;接收氨气传感器、温度传感器以及湿度传感器的信号;根据温度传感器和湿度传感器的信号矫正氨气浓度数据。进一步地,还包括预处理步骤:启动装置抽气并打开电磁阀;抽气完成关闭电磁阀,并进行消毒处理。在上述技术方案中,本专利技术的动物实验室的便携式环境监测装置及方法能够应用于实验室消毒情况下的实验室氨气浓度的测量。附图说明图1是本专利技术环境监测装置的结构示意图;图2是氨气传感器及其外围电路的电路图;图3是本专利技术环境监测方法的流程图。具体实施方式下面结合附图和实施例进一步说明本专利技术的技术方案。参照图1,本专利技术首先公开一种动物实验室的便携式环境监测装置,其主要模块包括主控模块1、氨气传感器3、温度传感器4、湿度传感器5、传感器适配器2、存储模块6、显示模块7、无线通信模块8。上述模块集成于一壳体中,壳体尺寸为263*184*95mm,采用塑料防水材质,同时具有较强耐腐蚀性,也避免了金属壳体的信号屏蔽,保证了信号的正常传递。出气阀采用塑料电缆防水接头,防水等级可达到IP67。如图1所示,氨气传感器3、温度传感器4和湿度传感器5分别连接至传感器适配器2,传感器适配器2连接主控模块1,氨气传感器3包括感应电极、负电极和参考电极,参考电极连接外部稳压电路以稳定感应电极的电动势。温度传感器4和湿度传感器5的信号用以矫正氨气浓度数据。显示模块7为LCD模块,其连接至主控模块1,主控模块1将氨气浓度数据传输至显示模块7。无线通信模块8以供装置远程获取数据,由于本便携装置可携带性强,流动性大,则传输距离可能很大,同时传输数据较小,因此选择了GPRS传输方式,同时鉴于不同的运用场所可以添加不同的无线通信模块8,例如WIFI模块通过路由器传输、蓝牙模块等等。作为一个便携式设备,传感器适配器2、主控模块1均设置于一壳体中,氨气传感器3、温度传感器4和湿度传感器5设置于壳体的同一方向的侧面。由于本专利技术的装置针对动物实验室进行测量,其对象是动物的排泄物释放的带有氨气的混合气体,而这样的混合气体量少、分布不均匀、具有指向性和区域性。因此,本专利技术这样做的优点在于,温度传感器4和湿度传感器5和氨气传感器3充分接近,在矫正氨气传感器3的度数方面更为有利。在本专利技术中,主控制模块以STM32F103微控制器为核心,使用高性能的ARMCortex-M332位的RISC内核,工作频率为72MHz,内置高速存储器(高达128K字节的闪存和20K字节的SRAM),丰富的增强I/O端口和联接到两条APB总线的外设。器件包含2个12位的ADC、3个通用16位定时器和一个PWM定时器,还包含标准和先进的通信接口:多达2个I2C和S本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种动物实验室的便携式环境监测装置,其特征在于,包括:主控模块、氨气传感器、温度传感器、湿度传感器、传感器适配器;所述氨气传感器、温度传感器和湿度传感器分别连接至所述传感器适配器,所述传感器适配器连接所述主控模块;所述氨气传感器包括感应电极、负电极和参考电极,所述参考电极连接外部稳压电路以稳定感应电极的电动势;所述温度传感器和湿度传感器的信号用以矫正氨气浓度数据。

【技术特征摘要】
1.一种动物实验室的便携式环境监测装置,其特征在于,包括:主控模块、氨气传感器、温度传感器、湿度传感器、传感器适配器;所述氨气传感器、温度传感器和湿度传感器分别连接至所述传感器适配器,所述传感器适配器连接所述主控模块;所述氨气传感器包括感应电极、负电极和参考电极,所述参考电极连接外部稳压电路以稳定感应电极的电动势;所述温度传感器和湿度传感器的信号用以矫正氨气浓度数据。2.如权利要求1所述的动物实验室的便携式环境监测装置,其特征在于,所述主控模块包括多个A/D接口、所述氨气传感器输出模拟信号,并通过主控模块配置为8位或12位数字格式。3.如权利要求1所述的动物实验室的便携式环境监测装置,其特征在于,还包括显示模块,所述显示模块连接至所述主控模块,所述主控模块将氨气浓度数据传输至所述显示模块。4.如权利要求1所述的动物实验室的便携式环境监测装置,其特征在于,所述传感器适配器、主控模块...

【专利技术属性】
技术研发人员:滕华强范春吴海卿赵勇王思远吴维华许雪军刘沪姚亮
申请(专利权)人:上海仪器仪表研究所
类型:发明
国别省市:上海,31

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