專利名稱：小尺度活性生物樣品實時跟蹤檢測模擬實驗系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種實驗系統(tǒng)，特別是涉及一種小尺度活性生物樣品實時跟蹤檢 測模擬實驗系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
低頻聲通常是指頻率低于300Hz的聲波，其中包括頻率在0. 01Hz-20Hz范圍的次 聲。低頻聲廣泛存在于自然界，隨著人類科技進步，工作和生活的范圍延伸，低頻聲干擾隨 處可見，日益顯著。有些國家已經(jīng)制訂了相關(guān)的衛(wèi)生標準，以降低低頻聲波對周圍環(huán)境的 干擾和生物的影響。因此，急需一種定量研究低頻聲輻射環(huán)境下小尺度活性生物樣品的專 用實驗系統(tǒng)裝置，為研究低頻聲波對環(huán)境生物的影響提供依據(jù)。目前國內(nèi)外現(xiàn)有的低頻 聲(含次聲)密封艙生物效應(yīng)實驗系統(tǒng)，由低頻聲壓力腔室、電聲驅(qū)動部分和測控部分組 成；其中低頻聲壓力腔室為經(jīng)厚鋼板封閉處理的諧振腔；電聲驅(qū)動部分包括低頻信號源、 低頻信號放大器以及幾個并聯(lián)的揚聲器組成；測控部分包括次聲或低頻聲濾波器和聲級 計、以及用于測控和分析的計算機構(gòu)成；幾個揚聲器對稱放置在諧振腔壁上，依次與低頻 信號放大器、低頻信號源和計算機連接；諧振腔內(nèi)裝有次聲或低頻聲傳聲器，次聲或低頻 聲傳聲器與次聲或低頻聲濾波器和聲級計相連接，次聲或低頻聲密封艙系統(tǒng)的頻率范圍為 0. OlHz-lOOHz,不僅模擬產(chǎn)生的低頻聲場最高聲壓級較低，需要應(yīng)用多種高分辨率光學(xué)顯 微鏡，而且不能在模擬的真實聲場環(huán)境下實時跟蹤觀測小尺度活性生物樣品的形態(tài)結(jié)構(gòu)變 化。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種小尺度活性生物樣品實時跟蹤檢測模擬實驗系 統(tǒng)，其能在真實聲場模擬環(huán)境下，實時跟蹤測量活性生物樣品信息的實驗系統(tǒng)。為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用如下技術(shù)方案一種小尺度活性生物樣 品實時跟蹤檢測模擬實驗系統(tǒng)，包括壓縮空氣管路系統(tǒng)、低頻聲波發(fā)生器、聲波導(dǎo)管和生化 培養(yǎng)箱，所述壓縮空氣管路系統(tǒng)、低頻聲波發(fā)生器、聲波導(dǎo)管和生化培養(yǎng)箱通過管路依次連 接。所述壓縮空氣管路系統(tǒng)包括依次連接的貯氣罐、空氣壓縮機、手動球閥、分水濾氣 器和油霧器，所述油霧器連接所述低頻聲波發(fā)生器。所述低頻聲波發(fā)生器為旋笛式結(jié)構(gòu)低頻發(fā)聲器。所述聲波導(dǎo)管是一個拉瓦爾管。所述分水濾氣器和油霧器之間連接有一電磁閥。所述低頻聲波發(fā)生器包括一電動或氣動球閥。所述實驗系統(tǒng)還包括PLC調(diào)頻控制柜，所述PLC調(diào)頻控制柜連接所述電磁閥和所 述球閥。所述生化培養(yǎng)箱內(nèi)安裝有監(jiān)測生化培養(yǎng)箱內(nèi)部聲場強度和樣品變化信息的信號
3采集系統(tǒng)。所述生化培養(yǎng)箱內(nèi)設(shè)有CO2濃度傳感器，所述生化培養(yǎng)箱外設(shè)有通過電磁閥連接 生化培養(yǎng)箱的CO2鋼瓶，所述CO2濃度傳感器連接所述電磁閥，所述信號采集系統(tǒng)包括低頻 聲波和視頻動態(tài)數(shù)據(jù)采集處理裝置，所述低頻聲波動態(tài)數(shù)據(jù)采集處理裝置直接連至生化培 養(yǎng)箱內(nèi)部控制顯示單元，所述視頻動態(tài)數(shù)據(jù)采集裝置通過特制扁平信號電纜連接至生化培 養(yǎng)箱外部實驗配置使用的光學(xué)顯微鏡視頻接口。本實用新型的有益效果本實用新型實驗系統(tǒng)與傳統(tǒng)相似的實驗系統(tǒng)相比，由于 在低頻發(fā)聲原理和方式、以及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和控制方面的改進，能夠較圓滿地模擬不同參數(shù)值 的發(fā)射聲場，并在設(shè)定的聲場模擬環(huán)境下動態(tài)跟蹤監(jiān)測小尺度活性生物樣品。

圖1為本實用新型一種小尺度活性生物樣品實時跟蹤檢測模擬實驗系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步的說明。本實用新型一種小尺度活性生物樣品實時跟蹤檢測模擬實驗系統(tǒng)主要包括壓縮 空氣管路系統(tǒng)、低頻聲波發(fā)生器4、聲波導(dǎo)管2、PLC調(diào)頻控制柜16和生化培養(yǎng)箱1五部分。 壓縮空氣管路系統(tǒng)、低頻聲波發(fā)生器4、聲波導(dǎo)管2和生化培養(yǎng)箱1通過管路依次連接。壓縮空氣管路系統(tǒng)的作用主要是對工作介質(zhì)(貯氣罐14氣體)進行壓縮處理， 然后進行調(diào)壓和過濾。它為實驗系統(tǒng)設(shè)備提供清潔、干燥、恒壓和足夠流量的壓縮空氣，它 是實驗系統(tǒng)的能源裝置。該系統(tǒng)包括依次連接的貯氣罐14、空氣壓縮機15、手動球閥11、 分水濾氣器10和油霧器6。其中空氣壓縮機15 —股采用無油空壓機或螺桿式空壓機，貯 氣罐14起到緩沖和穩(wěn)定壓力的作用，手動球閥11負責開啟和關(guān)閉氣路。壓縮空氣主要通 過空氣壓縮機15將空氣壓縮后取得，在壓縮空氣管路系統(tǒng)中從空氣壓縮機15直接排出的 空氣中含有很多雜質(zhì)，其中主要由水、油及顆粒雜質(zhì)所構(gòu)成，如果不對其進行處理而直接使 用，空氣中的雜質(zhì)會對系統(tǒng)中的元件造成很大的危害，使設(shè)備的維護成本上升，使用壽命縮 短。分水濾氣器10屬空氣凈化設(shè)備，其作用是將壓縮空氣里的雜質(zhì)、油污、水分等過濾掉， 存放在過濾器里，達到使壓縮空氣干燥、清潔的目的。油霧器6是一種特殊的注油裝置，當 壓縮空氣流過時，它將潤滑油噴射成霧狀，隨壓縮空氣一起流滲透需要潤滑的部件，達到潤 滑的目的。低頻聲波發(fā)生器4是能量轉(zhuǎn)換裝置，本實用新型的低頻聲波發(fā)生器采用DSQ系列 旋笛式結(jié)構(gòu)低頻發(fā)聲器，其是本系統(tǒng)的核心部分，工作介質(zhì)由低頻聲波發(fā)生器4進行穩(wěn)壓、 提速、經(jīng)放大后調(diào)制出高強聲波。本實驗系統(tǒng)采用了理論上氣-聲轉(zhuǎn)換效率最高，目前市場 上發(fā)聲功率最大的DSQ系列旋笛式結(jié)構(gòu)低頻發(fā)聲器4，利用其多噴口特點，反復(fù)開關(guān)氣流的 噴口實現(xiàn)了氣流由直流到交流的轉(zhuǎn)換，提高了可控低頻發(fā)射聲場的聲壓級閾值上限，擴展 了可控低頻發(fā)射聲場的聲壓動態(tài)范圍。聲波導(dǎo)管2是一個拉瓦爾管，其一端通過卡箍3 (含聲路石棉墊)連接至低頻聲波 發(fā)生器4，另一端通過法蘭盤20與生化培養(yǎng)箱1頂壁管接。低頻聲波發(fā)生器4調(diào)制的聲波在聲波導(dǎo)管2里被放大并導(dǎo)入生化培養(yǎng)箱1內(nèi)。聲波導(dǎo)管2設(shè)計曲線可根據(jù)生化培養(yǎng)箱1 的具體結(jié)構(gòu)形狀進行調(diào)整，以達到最佳聲壓放大狀態(tài)。PLC調(diào)頻控制柜16采用先進的變頻技術(shù)，連接并控制電磁閥8和電(氣)動球閥 17,現(xiàn)實對低頻聲波發(fā)生器4進行全自動的分時和循環(huán)控制，同時設(shè)有故障報警及保護功 能，保證低頻聲波發(fā)生器4運行在最佳狀態(tài)，達到滿意聲場效果。生化培養(yǎng)箱1內(nèi)安裝有信號采集系統(tǒng)，將箱體內(nèi)部聲場強度和樣品變化信息，輸 出至系統(tǒng)檢測裝置，以便作定量研究分析處理。本實驗系統(tǒng)采用羅氏診斷用品公司的扁平 視頻電纜連接線，在不影響實驗系統(tǒng)氣密性的情況下，將生化培養(yǎng)箱體內(nèi)活性生物樣品通 過內(nèi)置的攝像頭實時采集的動態(tài)圖像輸出至箱外含有視頻接口的各種高分辨率顯微鏡進 行動態(tài)跟蹤監(jiān)測。生化培養(yǎng)箱1內(nèi)設(shè)有CO2濃度傳感器能夠?qū)崟r監(jiān)測生化培養(yǎng)箱1內(nèi)0)2濃 度，若生化培養(yǎng)箱1內(nèi)CO2濃度降低至正常設(shè)定標準要求以下時，則CO2濃度傳感器自動將 氣體成分變化轉(zhuǎn)換成電信號，通過生化培養(yǎng)箱1內(nèi)C02氣體濃度控制電路，打開電磁閥18， 將CO2鋼瓶19中的CO2氣體自動補充至生化培養(yǎng)箱1內(nèi)，以提高生化培養(yǎng)箱1內(nèi)CO2氣體 濃度，當生化培養(yǎng)箱1內(nèi)CO2濃度升至正常設(shè)定標準要求時，CO2氣體濃度控制電路將自動 關(guān)閉電磁閥18。本實驗系統(tǒng)的聲能來源于空壓機15產(chǎn)生的直流低壓氣體，由旋笛式結(jié)構(gòu)低頻聲 波發(fā)生器4調(diào)制產(chǎn)生的高強度低頻聲能，實現(xiàn)了氣流由直流到交流的轉(zhuǎn)換，通過法蘭盤20 與生化培養(yǎng)箱1壁相連的聲波導(dǎo)管2傳輸至生化培養(yǎng)箱1內(nèi)形成聲能量場。由PLC調(diào)頻控 制柜16系統(tǒng)手動/自動設(shè)定控制電磁閥8和電動球閥17的工作狀態(tài)，從而保證低頻聲波 發(fā)生器4始終運行在最佳工況。本實驗系統(tǒng)經(jīng)過稍加變動即可擴展其應(yīng)用范圍，若將生化培養(yǎng)箱的法蘭盤關(guān)閉， 實驗系統(tǒng)的前端低頻聲波發(fā)射部分可接至各種小型鍋爐節(jié)能清灰(鍋爐內(nèi)部)和工藝疏通 (灰斗、料斗、煤倉儲多斗、倉)，后端可作為生化培養(yǎng)箱獨立使用?？傊?，小尺度活性生物樣品實時跟蹤檢測模擬實驗系統(tǒng)為現(xiàn)有技術(shù)中聲壓級最 高，唯一能在真實聲場模擬環(huán)境下，實時跟蹤測量活性生物樣品信息的實驗系統(tǒng)。雖然上文結(jié)合實施例對本實用新型的內(nèi)容進行了詳細的說明，但是本領(lǐng)域普通技 術(shù)人員應(yīng)該理解，在不背離附后的權(quán)利要求書所要求保護的范圍和精神的前提下，本實用 新型還可以有各種變化和實施方式。
權(quán)利要求一種小尺度活性生物樣品實時跟蹤檢測模擬實驗系統(tǒng)，其特征在于包括壓縮空氣管路系統(tǒng)、低頻聲波發(fā)生器(4)、聲波導(dǎo)管(2)和生化培養(yǎng)箱(1)，所述壓縮空氣管路系統(tǒng)、低頻聲波發(fā)生器(4)、聲波導(dǎo)管(2)和生化培養(yǎng)箱(1)通過管路依次連接。
2.如權(quán)利要求1所述小尺度活性生物樣品實時跟蹤檢測模擬實驗系統(tǒng)，其特征在于 所述壓縮空氣管路系統(tǒng)包括依次連接的貯氣罐(14)、空氣壓縮機(15)、手動球閥(11)、分 水濾氣器(10)和油霧器(6)，所述油霧器(6)連接所述低頻聲波發(fā)生器(4)。
3.如權(quán)利要求1所述小尺度活性生物樣品實時跟蹤檢測模擬實驗系統(tǒng)，其特征在于 所述低頻聲波發(fā)生器(4)為旋笛式結(jié)構(gòu)低頻發(fā)聲器。
4.如權(quán)利要求1所述小尺度活性生物樣品實時跟蹤檢測模擬實驗系統(tǒng)，其特征在于 所述聲波導(dǎo)管(2)是一個拉瓦爾管。
5.如權(quán)利要求2所述小尺度活性生物樣品實時跟蹤檢測模擬實驗系統(tǒng)，其特征在于 所述分水濾氣器(10)和油霧器(6)之間連接有一電磁閥(8)。
6.如權(quán)利要求5所述小尺度活性生物樣品實時跟蹤檢測模擬實驗系統(tǒng)，其特征在于 所述低頻聲波發(fā)生器(4)包括一電動或氣動球閥(17)。
7.如權(quán)利要求6所述小尺度活性生物樣品實時跟蹤檢測模擬實驗系統(tǒng)，其特征在于 所述實驗系統(tǒng)還包括PLC調(diào)頻控制柜(16)，所述PLC調(diào)頻控制柜(16)連接所述電磁閥(8) 和所述球閥(17)。
8.如權(quán)利要求1至7中任一項所述小尺度活性生物樣品實時跟蹤檢測模擬實驗系統(tǒng)， 其特征在于所述生化培養(yǎng)箱(1)內(nèi)安裝有監(jiān)測生化培養(yǎng)箱(1)內(nèi)部聲場強度和樣品變化 信息的信號采集系統(tǒng)。
9.如權(quán)利要求8所述小尺度活性生物樣品實時跟蹤檢測模擬實驗系統(tǒng)，其特征在于 所述生化培養(yǎng)箱(1)內(nèi)設(shè)有CO2濃度傳感器，所述生化培養(yǎng)箱(1)外設(shè)有通過電磁閥(18) 連接生化培養(yǎng)箱(1)的CO2鋼瓶(19)，所述CO2濃度傳感器連接所述電磁閥(18)，所述信號 采集系統(tǒng)包括低頻聲波和視頻動態(tài)數(shù)據(jù)采集處理裝置，所述低頻聲波動態(tài)數(shù)據(jù)采集處理裝 置直接連至生化培養(yǎng)箱(1)內(nèi)部控制顯示單元，所述視頻動態(tài)數(shù)據(jù)采集裝置通過特制扁平 信號電纜連接至生化培養(yǎng)箱(1)外部實驗配置使用的光學(xué)顯微鏡視頻接口。
專利摘要本實用新型涉及一種小尺度活性生物樣品實時跟蹤檢測模擬實驗系統(tǒng)，包括壓縮空氣管路系統(tǒng)、低頻聲波發(fā)生器、聲波導(dǎo)管和生化培養(yǎng)箱體，所述壓縮空氣管路系統(tǒng)、低頻聲波發(fā)生器、聲波導(dǎo)管和生化培養(yǎng)箱體通過管路依次連接。本實用新型實驗系統(tǒng)與傳統(tǒng)相似的實驗系統(tǒng)相比，由于在低頻發(fā)聲原理和方式、以及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和控制方面的改進，能夠較圓滿地模擬不同參數(shù)值的發(fā)射聲場，并在設(shè)定的聲場模擬環(huán)境下動態(tài)跟蹤監(jiān)測小尺度活性生物樣品。
文檔編號C12M1/42GK201737945SQ201020244579

公開日2011年2月9日 申請日期2010年7月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月1日
發(fā)明者黃洋清 申請人:西安交通大學(xué)