专利名称：小尺度活性生物样品实时跟踪检测模拟实验系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种实验系统，特别是涉及一种小尺度活性生物样品实时跟踪检 测模拟实验系统。
背景技术：
低频声通常是指频率低于300Hz的声波，其中包括频率在0. 01Hz-20Hz范围的次 声。低频声广泛存在于自然界，随着人类科技进步，工作和生活的范围延伸，低频声干扰随 处可见，日益显著。有些国家已经制订了相关的卫生标准，以降低低频声波对周围环境的 干扰和生物的影响。因此，急需一种定量研究低频声辐射环境下小尺度活性生物样品的专 用实验系统装置，为研究低频声波对环境生物的影响提供依据。目前国内外现有的低频 声(含次声)密封舱生物效应实验系统，由低频声压力腔室、电声驱动部分和测控部分组 成；其中低频声压力腔室为经厚钢板封闭处理的谐振腔；电声驱动部分包括低频信号源、 低频信号放大器以及几个并联的扬声器组成；测控部分包括次声或低频声滤波器和声级 计、以及用于测控和分析的计算机构成；几个扬声器对称放置在谐振腔壁上，依次与低频 信号放大器、低频信号源和计算机连接；谐振腔内装有次声或低频声传声器，次声或低频 声传声器与次声或低频声滤波器和声级计相连接，次声或低频声密封舱系统的频率范围为 0. OlHz-lOOHz,不仅模拟产生的低频声场最高声压级较低，需要应用多种高分辨率光学显 微镜，而且不能在模拟的真实声场环境下实时跟踪观测小尺度活性生物样品的形态结构变 化。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种小尺度活性生物样品实时跟踪检测模拟实验系 统，其能在真实声场模拟环境下，实时跟踪测量活性生物样品信息的实验系统。为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案一种小尺度活性生物样 品实时跟踪检测模拟实验系统，包括压缩空气管路系统、低频声波发生器、声波导管和生化 培养箱，所述压缩空气管路系统、低频声波发生器、声波导管和生化培养箱通过管路依次连 接。所述压缩空气管路系统包括依次连接的贮气罐、空气压缩机、手动球阀、分水滤气 器和油雾器，所述油雾器连接所述低频声波发生器。所述低频声波发生器为旋笛式结构低频发声器。所述声波导管是一个拉瓦尔管。所述分水滤气器和油雾器之间连接有一电磁阀。所述低频声波发生器包括一电动或气动球阀。所述实验系统还包括PLC调频控制柜，所述PLC调频控制柜连接所述电磁阀和所 述球阀。所述生化培养箱内安装有监测生化培养箱内部声场强度和样品变化信息的信号
3采集系统。所述生化培养箱内设有CO2浓度传感器，所述生化培养箱外设有通过电磁阀连接 生化培养箱的CO2钢瓶，所述CO2浓度传感器连接所述电磁阀，所述信号采集系统包括低频 声波和视频动态数据采集处理装置，所述低频声波动态数据采集处理装置直接连至生化培 养箱内部控制显示单元，所述视频动态数据采集装置通过特制扁平信号电缆连接至生化培 养箱外部实验配置使用的光学显微镜视频接口。本实用新型的有益效果本实用新型实验系统与传统相似的实验系统相比，由于 在低频发声原理和方式、以及系统结构和控制方面的改进，能够较圆满地模拟不同参数值 的发射声场，并在设定的声场模拟环境下动态跟踪监测小尺度活性生物样品。
图1为本实用新型一种小尺度活性生物样品实时跟踪检测模拟实验系统的结构 示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步的说明。本实用新型一种小尺度活性生物样品实时跟踪检测模拟实验系统主要包括压缩 空气管路系统、低频声波发生器4、声波导管2、PLC调频控制柜16和生化培养箱1五部分。 压缩空气管路系统、低频声波发生器4、声波导管2和生化培养箱1通过管路依次连接。压缩空气管路系统的作用主要是对工作介质(贮气罐14气体)进行压缩处理， 然后进行调压和过滤。它为实验系统设备提供清洁、干燥、恒压和足够流量的压缩空气，它 是实验系统的能源装置。该系统包括依次连接的贮气罐14、空气压缩机15、手动球阀11、 分水滤气器10和油雾器6。其中空气压缩机15 —股采用无油空压机或螺杆式空压机，贮 气罐14起到缓冲和稳定压力的作用，手动球阀11负责开启和关闭气路。压缩空气主要通 过空气压缩机15将空气压缩后取得，在压缩空气管路系统中从空气压缩机15直接排出的 空气中含有很多杂质，其中主要由水、油及颗粒杂质所构成，如果不对其进行处理而直接使 用，空气中的杂质会对系统中的元件造成很大的危害，使设备的维护成本上升，使用寿命缩 短。分水滤气器10属空气净化设备，其作用是将压缩空气里的杂质、油污、水分等过滤掉， 存放在过滤器里，达到使压缩空气干燥、清洁的目的。油雾器6是一种特殊的注油装置，当 压缩空气流过时，它将润滑油喷射成雾状，随压缩空气一起流渗透需要润滑的部件，达到润 滑的目的。低频声波发生器4是能量转换装置，本实用新型的低频声波发生器采用DSQ系列 旋笛式结构低频发声器，其是本系统的核心部分，工作介质由低频声波发生器4进行稳压、 提速、经放大后调制出高强声波。本实验系统采用了理论上气-声转换效率最高，目前市场 上发声功率最大的DSQ系列旋笛式结构低频发声器4，利用其多喷口特点，反复开关气流的 喷口实现了气流由直流到交流的转换，提高了可控低频发射声场的声压级阈值上限，扩展 了可控低频发射声场的声压动态范围。声波导管2是一个拉瓦尔管，其一端通过卡箍3 (含声路石棉垫)连接至低频声波 发生器4，另一端通过法兰盘20与生化培养箱1顶壁管接。低频声波发生器4调制的声波在声波导管2里被放大并导入生化培养箱1内。声波导管2设计曲线可根据生化培养箱1 的具体结构形状进行调整，以达到最佳声压放大状态。PLC调频控制柜16采用先进的变频技术，连接并控制电磁阀8和电(气)动球阀 17,现实对低频声波发生器4进行全自动的分时和循环控制，同时设有故障报警及保护功 能，保证低频声波发生器4运行在最佳状态，达到满意声场效果。生化培养箱1内安装有信号采集系统，将箱体内部声场强度和样品变化信息，输 出至系统检测装置，以便作定量研究分析处理。本实验系统采用罗氏诊断用品公司的扁平 视频电缆连接线，在不影响实验系统气密性的情况下，将生化培养箱体内活性生物样品通 过内置的摄像头实时采集的动态图像输出至箱外含有视频接口的各种高分辨率显微镜进 行动态跟踪监测。生化培养箱1内设有CO2浓度传感器能够实时监测生化培养箱1内0)2浓 度，若生化培养箱1内CO2浓度降低至正常设定标准要求以下时，则CO2浓度传感器自动将 气体成分变化转换成电信号，通过生化培养箱1内C02气体浓度控制电路，打开电磁阀18， 将CO2钢瓶19中的CO2气体自动补充至生化培养箱1内，以提高生化培养箱1内CO2气体 浓度，当生化培养箱1内CO2浓度升至正常设定标准要求时，CO2气体浓度控制电路将自动 关闭电磁阀18。本实验系统的声能来源于空压机15产生的直流低压气体，由旋笛式结构低频声 波发生器4调制产生的高强度低频声能，实现了气流由直流到交流的转换，通过法兰盘20 与生化培养箱1壁相连的声波导管2传输至生化培养箱1内形成声能量场。由PLC调频控 制柜16系统手动/自动设定控制电磁阀8和电动球阀17的工作状态，从而保证低频声波 发生器4始终运行在最佳工况。本实验系统经过稍加变动即可扩展其应用范围，若将生化培养箱的法兰盘关闭， 实验系统的前端低频声波发射部分可接至各种小型锅炉节能清灰(锅炉内部)和工艺疏通 (灰斗、料斗、煤仓储多斗、仓)，后端可作为生化培养箱独立使用。总之，小尺度活性生物样品实时跟踪检测模拟实验系统为现有技术中声压级最 高，唯一能在真实声场模拟环境下，实时跟踪测量活性生物样品信息的实验系统。虽然上文结合实施例对本实用新型的内容进行了详细的说明，但是本领域普通技 术人员应该理解，在不背离附后的权利要求书所要求保护的范围和精神的前提下，本实用 新型还可以有各种变化和实施方式。
权利要求一种小尺度活性生物样品实时跟踪检测模拟实验系统，其特征在于包括压缩空气管路系统、低频声波发生器(4)、声波导管(2)和生化培养箱(1)，所述压缩空气管路系统、低频声波发生器(4)、声波导管(2)和生化培养箱(1)通过管路依次连接。
2.如权利要求1所述小尺度活性生物样品实时跟踪检测模拟实验系统，其特征在于 所述压缩空气管路系统包括依次连接的贮气罐(14)、空气压缩机(15)、手动球阀(11)、分 水滤气器(10)和油雾器(6)，所述油雾器(6)连接所述低频声波发生器(4)。
3.如权利要求1所述小尺度活性生物样品实时跟踪检测模拟实验系统，其特征在于 所述低频声波发生器(4)为旋笛式结构低频发声器。
4.如权利要求1所述小尺度活性生物样品实时跟踪检测模拟实验系统，其特征在于 所述声波导管(2)是一个拉瓦尔管。
5.如权利要求2所述小尺度活性生物样品实时跟踪检测模拟实验系统，其特征在于 所述分水滤气器(10)和油雾器(6)之间连接有一电磁阀(8)。
6.如权利要求5所述小尺度活性生物样品实时跟踪检测模拟实验系统，其特征在于 所述低频声波发生器(4)包括一电动或气动球阀(17)。
7.如权利要求6所述小尺度活性生物样品实时跟踪检测模拟实验系统，其特征在于 所述实验系统还包括PLC调频控制柜(16)，所述PLC调频控制柜(16)连接所述电磁阀(8) 和所述球阀(17)。
8.如权利要求1至7中任一项所述小尺度活性生物样品实时跟踪检测模拟实验系统， 其特征在于所述生化培养箱(1)内安装有监测生化培养箱(1)内部声场强度和样品变化 信息的信号采集系统。
9.如权利要求8所述小尺度活性生物样品实时跟踪检测模拟实验系统，其特征在于 所述生化培养箱(1)内设有CO2浓度传感器，所述生化培养箱(1)外设有通过电磁阀(18) 连接生化培养箱(1)的CO2钢瓶(19)，所述CO2浓度传感器连接所述电磁阀(18)，所述信号 采集系统包括低频声波和视频动态数据采集处理装置，所述低频声波动态数据采集处理装 置直接连至生化培养箱(1)内部控制显示单元，所述视频动态数据采集装置通过特制扁平 信号电缆连接至生化培养箱(1)外部实验配置使用的光学显微镜视频接口。
专利摘要本实用新型涉及一种小尺度活性生物样品实时跟踪检测模拟实验系统，包括压缩空气管路系统、低频声波发生器、声波导管和生化培养箱体，所述压缩空气管路系统、低频声波发生器、声波导管和生化培养箱体通过管路依次连接。本实用新型实验系统与传统相似的实验系统相比，由于在低频发声原理和方式、以及系统结构和控制方面的改进，能够较圆满地模拟不同参数值的发射声场，并在设定的声场模拟环境下动态跟踪监测小尺度活性生物样品。
文档编号C12M1/42GK201737945SQ201020244579
公开日2011年2月9日 申请日期2010年7月1日 优先权日2010年7月1日
发明者黄洋清 申请人:西安交通大学