Application note A054-ME09
高空環(huán)境模擬
人類在含氧量約為21%的大氣壓下表現(xiàn)突出。較低的氧氣壓力會(huì)帶來一些有害的心理和物理效應(yīng)。這些影響主要表現(xiàn)在總壓較低的高海拔地區(qū),這種現(xiàn)象被稱為缺氧。 |
政府部門將人體試驗(yàn)對(duì)象置于低壓室在醫(yī)療監(jiān)督下進(jìn)行缺氧調(diào)查研究。通過將絕對(duì)壓力降低到與特定高度相等的數(shù)值來模擬高空條件,但這對(duì)人體來說相當(dāng)苛刻。此外,由于人體內(nèi)的二氧化碳水平是呼吸的主要調(diào)節(jié)器,一種研究方法是在大氣條件下向人工呼吸空氣中添加二氧化碳。這在低壓下難以實(shí)現(xiàn)。Bronkhorst與一家系統(tǒng)集成公司合作研發(fā)了一套解決方案。 |
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應(yīng)用要求
作為低壓室的替代方案,必須找到在大氣壓下可以提供定義明確的氣體混合物的解決方案。因此,氧、氮和二氧化碳等空氣成分必須相互獨(dú)立地供應(yīng)給人體試驗(yàn)對(duì)象。
必須以準(zhǔn)確、可重復(fù)和良好控制的方式進(jìn)行供應(yīng),以確保所需的氮、氧、二氧化碳混合物確實(shí)已供應(yīng)。此外,還需要記錄試驗(yàn)條件和結(jié)果。 |
重要議題
- 空氣成分的精準(zhǔn)定量給料
- 記錄測(cè)試條件
- 可重復(fù)性
- 緊湊型裝置
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工藝方案
Bronkhorst提供三個(gè)熱式質(zhì)量流量控制器用于準(zhǔn)確地供應(yīng)氮?dú)?、氧氣、二氧化碳。系統(tǒng)集成公司將這些控制器與氣體混合器以及控制監(jiān)控系統(tǒng)(PLC)集成在一起。試驗(yàn)過程中,混合氣體通過覆蓋嘴鼻的面罩供應(yīng)給受試者。這樣,政府部門就得到了完整的解決方案。使用這種在大氣壓下工作的裝置,人體試驗(yàn)對(duì)象不再需要承受低的總壓力,對(duì)人體而言更加輕松,并且二氧化碳作為人工呼吸空氣的組成部分可以不同的比例供應(yīng)。
控制單元可以配置輸送任何所需的氮、氧和二氧化碳的混合物。該裝置可對(duì)特定的氣體混合物濃度進(jìn)行準(zhǔn)確分析,并且試驗(yàn)證明可重復(fù)進(jìn)行。此外,在不同的情況下,也就是說多個(gè)高度的等效值包括海平面,可以得到可重復(fù)的結(jié)果。使用該系統(tǒng)易于監(jiān)測(cè)過程并很好地記錄相關(guān)數(shù)據(jù)如實(shí)際輸送的氣體混合物。
基于這些結(jié)果,Bronkhorst和系統(tǒng)集成商實(shí)際上達(dá)到了設(shè)定的目標(biāo)。這也得益于系統(tǒng)的高靈活性和低成本?;谶@一成功案例,政府部門正在評(píng)估在不同地點(diǎn)進(jìn)行類似測(cè)試的新系統(tǒng)。 |
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