[發明專利]一種應用于吸入暴露系統的主控制器、設備及方法

在審

• 申請號: 201911056305.3
• 申請日: 2019-10-31
• 公開（公告）號: CN110693626A
• 公開（公告）日: 2020-01-17
• 發明（設計）人: 董超
• 申請（專利權）人: 上海瑞曼信息科技有限公司
• 主分類號: A61D7/04
• 分類號: A61D7/04;G05B19/042;G01D21/02
• 代理公司: 31225 上海科盛知識產權代理有限公司
• 代理人: 蔡彭君

本發明涉及一種應用于吸入暴露系統的主控制器、設備及方法，其中主控制器包括微控制單元、均與微控制單元連接的氣源壓力監測傳感器、發生器壓力監測傳感器，發生器氣流開關電磁閥、發生器質量流量控制器、稀釋氣開關電磁閥、稀釋氣質量流量控制器，采樣泵和采樣質量流量控制器，以及暴露腔環境監測單元通訊接口、廢氣處理裝置通訊接口、氣溶膠濃度監測裝置通訊接口和上位機通訊接口。與現有技術相比，本發明集成了多個開關電磁閥、質量流量控制器、壓力傳感器、以及采樣泵的主控制器使得整個吸入暴露系統外部管路和電氣連接得到大幅度簡化，系統在實驗室的組裝、調試以及維護更簡易。

技術領域

本發明涉及一種吸入暴露系統，尤其是涉及一種應用于吸入暴露系統的主控制器、設備及方法。

背景技術

吸入暴露系統是一種實驗室設備，用于吸入給藥或吸入毒理的研究。呼吸系統是氧氣進入人體的主要途徑，藥物或毒性物質也可以通過呼吸系統進入人體。吸入暴露系統，就是在實驗室條件下以可控的方式讓實驗動物吸入藥物或毒性物質，進行藥物安全性和有效性或毒理作用等方面的研究。

吸入暴露系統通常由發生器、監測與控制部分、暴露腔體、以及廢氣處理等幾個部分組成。實驗藥物以粉塵形式，或溶于液體之后以溶液形式，在發生器中生成粉塵氣溶膠或液體氣溶膠，或揮發為氣體進入暴露腔體，以供實驗動物吸入。

在實驗過程中，藥物劑量(氣溶膠濃度、流量)的控制、暴露腔體內氣流平衡的控制、實驗時間的控制、暴露腔環境參數(氧氣、二氧化碳濃度、溫濕度、暴露腔體內的壓力等)的監測，以及氣溶膠采樣分析等等，需要一套自動化系統來完成。這套自動化系統就是吸入暴露系統的監測與控制部分。

目前吸入暴露系統的監測與控制都是以工控機為主控制器，暴露腔環境參數監測使用的各個傳感器、稀釋氣流量控制器、發生器氣流流量控制器、采樣控制器，以及控制暴露腔內氣流平衡的排氣泵等外部功能部件都必須通過各種變送器或通訊轉換器最終以USB接口的形式接入工控機。

由于暴露系統的監測和控制功能較為復雜，這種用工控機充當吸入暴露系統的主控制器的方案，具有以下幾方面的缺陷：

1、整個系統組裝和調試非常繁瑣，外部管路和線纜連接關系復雜，容易造成某個環節的故障。

2、工控機對于暴露系統控制功能而言并非專用控制系統，主機上通常運行桌面操作系統，存在大量的與吸入暴露無關的進程，長時間運行后系統的流暢性和穩定性難以保證。

3、本應該運行用戶操作界面的上位機充當了主控制器，不易實現操作界面遠程化。對于某些對人體有危害甚至是有劇毒的氣體暴露實驗，上位機操作界面與吸入暴露系統隔離在不同的房間很有必要。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種應用于吸入暴露系統的主控制器、設備及方法，集成了多個開關電磁閥、質量流量控制器、壓力傳感器、以及采樣泵的主控制器使得整個吸入暴露系統外部管路和電氣連接得到大幅度簡化，系統在實驗室的組裝、調試以及維護更簡易。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種應用于吸入暴露系統的主控制器，包括微控制單元，包括均與微控制單元連接的氣源壓力監測傳感器、發生器壓力監測傳感器，發生器氣流開關電磁閥、發生器質量流量控制器、稀釋氣開關電磁閥、稀釋氣質量流量控制器，采樣泵和采樣質量流量控制器，以及暴露腔環境監測單元通訊接口、廢氣處理裝置通訊接口、氣溶膠濃度監測裝置通訊接口和上位機通訊接口。

所述氣源壓力監測傳感器和發生器壓力監測傳感器為模擬信號輸出的傳感器，所述主控制器還包括依次連接的信號調理電路和AD轉換器，所述氣源壓力監測傳感器和發生器壓力監測傳感器均與信號調理電路連接。

所述AD轉換器為微控制單元的片上AD轉換器或外置AD轉換器