Ivc系統(tǒng)籠盒環(huán)境檢測設(shè)備及其標(biāo)定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種生物醫(yī)療領(lǐng)域的實驗室設(shè)備，特別是涉及一種IVC系統(tǒng)籠盒環(huán)境檢測設(shè)備。本發(fā)明還涉及一種利用所述IVC系統(tǒng)籠盒環(huán)境檢測設(shè)備進(jìn)行IVC系統(tǒng)籠盒環(huán)境參數(shù)標(biāo)定的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]獨立通氣籠(IVC，Indexed Vertex Cache)是指在封閉獨立單元(籠盒或籠具)內(nèi)，送入清潔空氣，將廢氣集中排放出去的，可在超凈工作臺內(nèi)操作和飼養(yǎng)SPF實驗動物的飼養(yǎng)和實驗設(shè)備。該設(shè)備由凈化空氣處理主機(jī)、通氣籠架、幾十至上百個飼養(yǎng)動物的密閉籠盒組成完整的動物飼養(yǎng)系統(tǒng)。根據(jù)國家實驗動物環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)GB17925-2010的要求，對實驗動物的環(huán)境有著明確的參數(shù)指標(biāo)要求，但由于籠盒是密閉結(jié)構(gòu)，因此很難應(yīng)用現(xiàn)有的測量儀器去采集到盒內(nèi)的換氣、壓力、溫濕度等對飼養(yǎng)動物密切有關(guān)的參數(shù)，導(dǎo)致了籠盒內(nèi)動物微環(huán)境指標(biāo)的反映不精確，活體實驗標(biāo)本的環(huán)境參數(shù)誤差大等問題，現(xiàn)實中還缺乏一種專用檢測設(shè)備采集測量盒內(nèi)環(huán)境指標(biāo)。
[0003]而隨著一種具備(獨立換氣籠的控制系統(tǒng)中流量及籠盒對外壓差測量方法及控制方法ZL201310488630.3)的系統(tǒng)主機(jī)的面市(簡稱IVC-MS)，其運(yùn)行時所檢測的換氣次數(shù)與盒內(nèi)對外壓差數(shù)值準(zhǔn)確表達(dá)，提升了實驗動物飼養(yǎng)環(huán)境的質(zhì)量，給用戶應(yīng)用與管理提供了一套便捷的實驗設(shè)備。但是隨著用戶對IVC-MS系統(tǒng)的需求量逐步增大，智能化設(shè)備在使用前的運(yùn)行參數(shù)的初始標(biāo)定，運(yùn)行一段時間后的參數(shù)校驗的必要工作，具有復(fù)雜與繁瑣的特征，需要采用多種標(biāo)準(zhǔn)測量儀器，耗費(fèi)大量的時間和人力來進(jìn)行系統(tǒng)標(biāo)定或校驗，如何對IVC系統(tǒng)進(jìn)行快速、準(zhǔn)確的初始化標(biāo)定以及校驗(運(yùn)行期間)，變成了一個亟待解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供的一種能精確采集IVC系統(tǒng)籠盒內(nèi)微環(huán)境參數(shù)數(shù)據(jù)的IVC系統(tǒng)籠盒環(huán)境檢測設(shè)備。所述環(huán)境參數(shù)至少包括空氣流量、壓力參數(shù)、溫度和濕度。
[0005]本發(fā)明要解決的另一技術(shù)問題是提供一種IVC系統(tǒng)籠盒環(huán)境參數(shù)標(biāo)定的方法。
[0006]為解決上述技術(shù)問題本發(fā)明提供的IVC系統(tǒng)籠盒環(huán)境檢測設(shè)備，包括:籠盒外殼、操作面板模塊、空氣流量測量模塊、壓差測量模塊、溫濕度測量模塊、電量儲存模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、盒內(nèi)對外接線模塊；
[0007]籠盒外殼是與被檢測IVC系統(tǒng)籠盒完全一致的密封結(jié)構(gòu)，籠盒外殼正面設(shè)置操作面板模塊，籠盒外殼背面具有兩個通氣口，其中空氣流量測量模塊設(shè)置于進(jìn)風(fēng)通氣口 ；
[0008]完全一致是指籠盒外殼的材質(zhì)、尺寸等所有對環(huán)境產(chǎn)生影響的因素，與被檢測IVC系統(tǒng)籠盒一致，籠盒外殼能完全模擬被檢測IVC系統(tǒng)籠盒，對籠盒環(huán)境參數(shù)檢測不產(chǎn)生影響。
[0009]壓差測量模塊包括:固定在籠盒外殼底部的壓力測量裝置通過軟管和密封接頭與籠盒外殼側(cè)壁的通氣孔連通；
[0010]溫濕度測量模塊，固定在籠盒外殼底部靠近籠盒外殼背面的一側(cè)空氣流量測量模塊的下方，并與其他模塊具有間隔距離；
[0011]電量儲存模塊，固定在籠盒外殼底部靠近籠盒外殼背面的一側(cè)空氣流量測量模塊的下方；
[0012]數(shù)據(jù)處理模塊，懸空固定在籠盒外殼底部靠近籠盒外殼正面的一側(cè)，與操作面板模塊、空氣流量測量模塊、壓差測量模塊、溫濕度測量模塊、電量儲存模塊和盒內(nèi)對外接線模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊；
[0013]盒內(nèi)對外接線模塊與籠盒外殼形成密封結(jié)構(gòu)，位于籠盒外殼正面操作面板模塊下方。
[0014]其中，所述空氣流量測量模塊包括順序固定連接的:籠盒連接部件、風(fēng)阻調(diào)節(jié)部件和空氣流量計。
[0015]其中，所述空氣流量測量模塊的內(nèi)徑與籠盒外殼背面的通氣孔內(nèi)徑相同。
[0016]其中，所述籠盒外殼背面具有兩個通氣口均設(shè)置有空氣流量測量模塊。
[0017]其中，兩個空氣流量測量模塊之間設(shè)置有排氣流隔板。
[0018]其中，所述間隔距離為大于等于5CM。
[0019]其中，所述籠盒外殼分為固定密封連接的上蓋和下蓋。
[0020]本發(fā)明提供的IVC系統(tǒng)籠盒環(huán)境的標(biāo)定方法，包括:
[0021]第一步，利用上述任意一項所述IVC系統(tǒng)籠盒環(huán)境檢測設(shè)備對所有IVC系統(tǒng)籠位進(jìn)行檢測，測得各籠位的環(huán)境參數(shù)值；
[0022]第二步，IVC系統(tǒng)籠盒環(huán)境檢測設(shè)備將測得的各籠位環(huán)境參數(shù)值取算數(shù)平均數(shù)獲得環(huán)境參數(shù)基準(zhǔn)值，選取環(huán)境參數(shù)實測值與環(huán)境參數(shù)基準(zhǔn)值最接近的籠位作為代表籠位；
[0023]第三步，將IVC系統(tǒng)籠盒環(huán)境檢測設(shè)備放置在代表籠位上，并與IVC系統(tǒng)主機(jī)建立數(shù)據(jù)通訊；
[0024]第四步，通過IVC系統(tǒng)籠盒環(huán)境檢測設(shè)備控制IVC主機(jī)的進(jìn)風(fēng)機(jī)控制電壓與排風(fēng)機(jī)控制電壓調(diào)整至最小值，IVC系統(tǒng)籠盒環(huán)境檢測設(shè)備記錄測量數(shù)據(jù)包括:進(jìn)風(fēng)機(jī)控制電壓參數(shù)、排風(fēng)機(jī)控制電壓參數(shù)、進(jìn)風(fēng)箱對外壓差參數(shù)、排風(fēng)箱對外壓差參數(shù)以及實際檢測的籠盒換氣流量和籠盒內(nèi)對外壓差；
[0025]第五步，通過IVC系統(tǒng)籠盒環(huán)境檢測設(shè)備控制IVC主機(jī)的排風(fēng)機(jī)控制電壓上調(diào)第一預(yù)設(shè)伏值，并再次記錄第四步中所述各項數(shù)據(jù)；
[0026]第六步，重復(fù)第五步直至排風(fēng)機(jī)控制電壓達(dá)到控制電壓極值，并記錄第四步所述各項數(shù)據(jù)后，將進(jìn)風(fēng)機(jī)控制電壓上升第一預(yù)設(shè)伏值，并將排風(fēng)機(jī)控制電壓調(diào)為最低，再次記錄第四步中所述各項數(shù)據(jù)；
[0027]第七步，重復(fù)第五步、第六步直至進(jìn)風(fēng)機(jī)與排風(fēng)機(jī)的控制電壓均到達(dá)控制電壓極值；
[0028]第八步，IVC系統(tǒng)籠盒環(huán)境檢測設(shè)備將第五?第七步記錄的所有數(shù)據(jù)，根據(jù)伯努利原理，計算出上述各項數(shù)據(jù)的伯努利方程組，并將伯努利方程組系數(shù)傳輸入IVC主機(jī)中；
[0029]p+1/2 P v2+P gh = C，這個式子被稱為伯努利方程。式中p為流體中某點的壓強(qiáng)，V為流體該點的流速，P為流體密度，g為重力加速度，h為該點所在高度，C是一個常量。它也可以被表述為 Pi+1/2 p v^+p gh!= p 2+1/2 p v22+p gh2。
[0030]計算出關(guān)于進(jìn)風(fēng)機(jī)控制電壓I、排風(fēng)機(jī)控制電壓V2、進(jìn)風(fēng)箱對外壓差Pi、排風(fēng)箱對外壓差p2與籠盒內(nèi)換氣流量Q的二次方程組，以及前四個數(shù)據(jù)與籠盒內(nèi)對外壓差P的一次方程組，并將方程組系數(shù)傳輸入IVC主機(jī)中。
[0031]在公式？+1/2 0￥2+0 811 =(：中，我們認(rèn)為P gh為一個常數(shù)，變化基本可以忽略，而C在整個IVC系統(tǒng)中僅僅由乂1與V 2影響，可以認(rèn)為C = f(V p V2)。流量Q與風(fēng)速V的關(guān)系式為Q = v*S，S對的IVC系統(tǒng)為一個不變的常數(shù)，所以V = Q/So
[0032]綜上針對本發(fā)明計算進(jìn)風(fēng)箱的伯努利方程應(yīng)該為：
[0033]P.+1/2P (Q/S)2= f(V!, V2)-P gh
[0034]計算排風(fēng)箱的伯努利方程應(yīng)該為：
[0035]P2+1 /2 P (Q/S)2 = f，（V !，V2) - P gh
[0036]兩式相加得出；
[0037]P!+P2+ P (Q/S)2 = f (V !，V2) +f，(Vi，V2) _2 P gh。
[0038]由此可以看出（Pi+P2)與Q有二次關(guān)系，故可以通過調(diào)整I，V2來獲得多組參數(shù)，通過線性回歸法，得出（Pi+P2)與Q之間的二次方程組。標(biāo)定結(jié)束后，只要將UPpP#入方程組就能得到換氣量Q。
[0039]對于盒內(nèi)對外壓差，我們認(rèn)為籠盒中的伯努利方程為
[0040]P+1/2P (Q/S)2= f” (Vi, v2)-p gh。
[0041]將籠盒方程乘以2減去進(jìn)風(fēng)箱與排風(fēng)箱的方程和可以得出，
[0042]2P-(P!+P2) = 2f” (Vi, V2)-f^, V2)-f，(V^ V2)，
[0043]式中可以得知P與（Pi+P2)之間為一次關(guān)系，故可以通過調(diào)整VpV2來獲得多組參數(shù)，通過線性回歸法，得出（Pi+P2)與P之間的一次方程組。標(biāo)定結(jié)束后，只要將Vi，V2，Pi，匕代入方程組就能得到籠盒內(nèi)對外壓差P。
[0044]第九步，斷開檢測籠盒與IVC主機(jī)的通訊，重啟主機(jī)，完成標(biāo)定工作。
[0045]其中，實施第一步時，對一個籠架的左上、左下、右上、右下及中間五籠位測量環(huán)境參數(shù)。
[0046]其中，第一預(yù)設(shè)伏值取值范圍為排風(fēng)機(jī)控制電壓極值的1% _10%。
[0047]本發(fā)明的IVC系統(tǒng)籠盒環(huán)境