一种自动记录可变速旋转跳台实验装置的制作方法

本发明涉及一种自动记录可变速旋转跳台实验装置。

背景技术：

实验小鼠在一个旋转的平台上做无支撑被动旋转运动，在不同的转速下观察小鼠被动旋转的持久度，该实验可认为同属于小鼠抗疲劳或抗眩晕实验(参见葛尔宁，袁勇，应华忠等.数据记忆动物疲劳测试仪的研制[j].中国比较医学杂志，2006，16(8)：489-490.和惠恩健，葛尔宁，盛振华等.自记录动物挂杠持久度测试装置的研制[j].中国比较医学杂志，2014，24(7)：77-80.)，可用于抗疲劳药物、抗眩晕药物、抗抑郁药物、兴奋药物的研制及医学、航空航天相关实验研究中，但市面上缺少可自动记录的该种装置。

技术实现要素：

为解决背景技术中所述的缺陷，本发明提供一种自动记录可变速旋转跳台实验装置。

本发明解决上述问题的技术方案是：

一种自动记录可变速旋转跳台实验装置，包括用于承接掉落小鼠的漏斗，所述漏斗悬空架设，漏斗的上下两端均开口，且大口朝上，小口朝下；所述漏斗内设有沿漏斗的中心轴方向延伸的主转轴，所述主转轴的底端位于漏斗内，且主转轴的底端连接有驱动主转轴旋转的驱动装置，驱动装置与控制器相连；主转轴的顶端向上延伸并位于漏斗之上，且主转轴的顶端上固定有供小鼠抓握的球冠状跳台；

主转轴上还设有用于检测主转轴的转速的测速装置；所述测速装置包括同轴固设在主转轴上的测速转盘，且测速转盘上固定有测速磁块，还包括固定设置在主转轴一侧的霍尔传感器，霍尔传感器与测速磁块上下相对并相互配合，且霍尔传感器与主转轴的距离等于测速磁块与主转轴的距离；霍尔传感器与控制器相连，且霍尔传感器将采集到的测速磁块信息输送给控制器，控制器将接收到的来自霍尔传感器的测速磁块信息处理成主转轴的转速信息，并将转速显示在控制器的控制面板上；

漏斗的小口处设有用于检测小鼠是否掉落的监测装置；所述监测装置包括设置在漏斗内壁上的若干对红外对射传感器，每对红外对射传感器相对设置在漏斗内壁上，且每对红外对射传感器均与控制器相连；且控制器内具有计时器。

进一步，所述漏斗通过立柱架设在水平工作面上。

进一步，所述驱动装置为减速马达，所述减速马达的输出轴通过联轴器和主转轴的底端同轴相连。

进一步，所述减速马达通过铁架台固定，且铁架台位于所述漏斗的中心处。

进一步，所述霍尔传感器通过支架固定在铁架台上，且所述霍尔传感器位于所述测速磁磁块的下方；测速磁块固定在测速转盘边缘的下表面。

进一步，跳台的顶面为平面，且顶面呈圆形。

进一步，所述监测装置包括等间距设置在漏斗内壁上的2对红外对射传感器。

本发明的技术构思为：

实验小鼠在一个旋转的平台上做无支撑被动旋转运动，在不同的转速下观察小鼠被动旋转的持久度，该实验可认为同属于小鼠抗疲劳或抗眩晕实验，可用于抗疲劳药物、抗眩晕药物、抗抑郁药物、兴奋药物的研制及医学、航空航天相关实验研究中。

当小鼠处一定高度的跳台上时，因恐高暂时不会下跳，随着跳台的变速旋转，小鼠渐渐会变得恐惧不安或眩晕，由于球冠状跳台无处可支撑，小鼠只能随台被动旋转，当疲劳和眩晕不能支撑身体平衡时，会选择下跳或四肢失控自然下掉。不同转速下小鼠在跳台上被动旋转的持久时间可用于评价相关研制药物的药效及相关医学作用、航空航天中的旋转运动作用等。

经实验观察，处于一定高度被旋转小鼠有一个共性：用四肢及尾寻找支撑，如此设计一个球冠状跳台可消除上述实验干扰因素。

本发明的有益效果主要表现在：

采用本发明测试动物抗疲劳抗眩晕能力目前国内外均未见报道，类似动物抗疲劳抗眩晕实验目前在业界有采用站线式、站杆式(葛尔宁，袁勇，应华忠等.数据记忆动物疲劳测试仪的研制[j].中国比较医学杂志，2006，16(8)：489-490.)、挂杠式(惠恩健，葛尔宁，盛振华等.自记录动物挂杠持久度测试装置的研制[j].中国比较医学杂志，2014，24(7)：77-80.)、翻转式、握杆旋转式等装置，本发明与前几种的不同在于：本发明以小鼠无支撑站在球冠状跳台上被动旋转，以此姿势进行抗疲劳抗眩晕实验，相比前几种实验装置新颖，持久度可随着旋转的速度改变，相应实验内容丰富，有一定的独特性。实验常用动物如小白鼠等在无支撑状况下抗疲劳和抗眩晕能力都有限，一次被动旋转的时间不会很长，单只小白鼠实验观察一般不超过30min。

本装置自动记录小鼠在不同转速下的被动旋转持久时间。检测方式和设计思路具一定的创新性和先进性。作为多学科领域中的一种全新实验方法和理念，配以自动化检测手段，在业界得到推广应用的前景乐观。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；其中，a、b、c均表示连接头。

图2是36例小鼠在不同旋转速度下的被动旋转持久度实验结果；其中纵轴表示旋转时间(time)，单位为min(分钟)，横轴表示转速(speed)，单位为转/分(r/min)。

其中：1.铁架台、2.减速马达、3.联轴器、4.霍尔传感器、5.测速磁块、6测速转盘、7.主转轴、8.跳台、9.漏斗、10.控制器、11.红外对射传感器。

具体实施方式

参照附图，一种自动记录可变速旋转跳台实验装置，包括用于承接掉落小鼠的漏斗9，所述漏斗9悬空架设，漏斗9的上下两端均开口，且大口朝上，小口朝下；所述漏斗9内设有沿漏斗9的中心轴方向延伸的主转轴7，所述主转轴7的底端位于漏斗9内，且主转轴7的底端连接有驱动主转轴7旋转的驱动装置，驱动装置与控制器10相连(通过连头a连接)；主转轴7的顶端向上延伸并位于漏斗9之上，且主转轴7的顶端上固定有供小鼠抓握的球冠状跳台8；

主转轴7上还设有用于检测主转轴7的转速的测速装置；所述测速装置包括同轴固设在主转轴7上的测速转盘6，且测速转盘6上固定有测速磁块5，还包括固定设置在主转轴7一侧的霍尔传感器4，霍尔传感器4与测速磁块5上下相对并相互配合，且霍尔传感器4与主转轴7的距离等于测速磁块5与主转轴7的距离；霍尔传感器4与控制器10相连(通过连头b连接)，且霍尔传感器4将采集到的测速磁块信息输送给控制器10，控制器10将接收到的来自霍尔传感器4的测速磁块信息处理成主转轴7的转速信息，并将转速实时显示在控制器10的控制面板上；

漏斗9的小口处设有用于检测小鼠是否掉落的监测装置；所述监测装置包括设置在漏斗9内壁上的若干对红外对射传感器11，每对红外对射传感器11相对设置在漏斗9内壁上，且每对红外对射传感器均与控制器10相连(通过连头c连接)，且控制器10内具有计时器。控制器10驱动驱动装置开始旋转后，根据需要在合适的时间开启计时器开始计时，计时器也可根据需要重置计时，当红外对射传感器11将检测到的小鼠掉落信息输送给控制器10后，控制器10驱动计时器停止计时，并记录和保存计时信息，且在控制面板上显示。

所述漏斗9通过立柱架设在水平工作面上。

所述驱动装置为减速马达2，所述减速马达2的输出轴通过联轴器3和主转轴7的底端同轴相连。

所述减速马达2通过铁架台1固定，且铁架台1位于所述漏斗9的中心处。

所述霍尔传感器4通过支架固定在铁架台1上，且所述霍尔传感器4位于所述测速磁块5的下方；测速磁块5固定在测速转盘6边缘的下表面。

跳台8的顶面为平面，且顶面呈圆形。

所述监测装置包括等间距设置在漏斗9内壁上的2对红外对射传感器11。

1.1、旋转单元设计

减速马达2固定在铁架台1的上端，通过联轴器3连接直径为4mm长度为300mm的主转轴7，主转轴7的顶端连接直径为80mm的球冠状跳台8，跳台台面为圆形，直径为55mm，刚好够25g左右的实验小鼠站稳，跳台平面高度为550mm，在此高度上实验小鼠基本畏惧下跳，80mm球冠状跳台设计的目的是使小鼠的尾巴无法勾到主转轴7，如此，可使小鼠完全处于无支撑状态，仅靠立姿耐受疲劳和眩晕。

由减速马达2带动的跳台8的转速由控制器10控制面板上的转速调节旋钮控制。

1.2、霍尔测速单元设计

直径为40mm的测速转盘6垂直固定在主转轴7上，且位于连轴器3上方位置，测速磁块5固定在测速转盘6的边缘，霍尔传感器4固定在铁架台1立杆上，位于减速马达2下方位置，霍尔传感器4与测速转盘6垂直对应，见图1，如此，当主转轴7带动测速转盘6旋转时，霍尔传感器4测到实时转速并在控制器10的面板上实时显示。

1.3、信号接收单元设计

该单元由光滑亚克力板制作的大口径漏斗9和两对红外对射传感器11组成，用于接收从跳台8上掉下的小鼠，确定小鼠的被动旋转持久时间。因站在球冠状跳台8上被动旋转的小鼠跳出或掉出时甩开距离不大，经实验估算，漏斗的上部大口设计为500×500mm²，下部小口为90×90mm²，漏斗的内壁的斜坡角度为45度，下开口处间隔30mm均匀安装有两对红外对射传感器11。这样，当小鼠无论从哪个角度掉入漏斗时，都会迅速沿着光滑的漏斗内壁下滑到下口处并掉出漏斗，两红外传感器11捕获小鼠掉落的信号并输送给控制器，控制器控制计时器停止计时。

1.4、控制单元设计

控制器10可以为减速马达2、红外对射传感器11和霍尔传感器4供电，并控制减速马达2、红外对射传感器11和霍尔传感器4的开启。控制器10可接收红外对射传感器11和霍尔传感器4输送的信息，并处理和显示。

控制面板上设有转速显示器和计时显示器，以分别显示小鼠被旋转的转速和旋转时长。

控制面板上还设有驱动控制器10调节减速马达的转速的调速旋钮；

控制面板上还设有驱动计时器清零的清零按钮和驱动计时器开始计时的计时按钮；

控制面板上还设有驱动减速马达开始旋转或者停止旋转的开始/停止按键；

控制面板上还设有驱动控制器10开始工作和驱动控制器10停止工作的开始/停止开关。

2、实验步骤：

2.1、移动漏斗9，使其中心轴与主转轴7重合，连接控制器10电源(220v，50hz)，此时控制面板上的计时显示自动清零，转速显示归零，等待两开始信号到来。

2.2、取小鼠，放于跳台8上，稳定后，实验开始。打开开始/停止开关，控制器开始工作；按下开始/停止按键，减速马达开始旋转，并调节转速旋钮，先以30转/分的低速旋转，小鼠因恐惧会紧贴跳台，徐徐加速至所需的实验转速，按下计时按钮，几分到十几分钟后，实验小鼠因疲劳或眩晕至体力不支，跳出跳台8或四肢失控后自由下掉，再沿漏斗9内壁滑向装有红外对射传感器11的漏斗小口，此时控制器面板上的一个计时器停止计时，且计时显示器实时显示当前的计时值，一次实验过程结束。

2.3、按“清零”按钮，计时数据全清零；再次按开始/停止按键，跳台停止转动；关闭开始/停止开关，控制器10停止工作。

3、实验结果

取36例icr小白鼠，雌性，体重(20±2)g，分二组，第一组18只正常喂食，第二组18只断食1天，只喂水。

先做第一组18只小鼠实验，分50转/分、70转/分、90转/分三个转速水平进行实验，每个转速水平上进行6只。第二组18只小鼠实验以同样方式随后进行。

按上述实验步骤进行实验，实验装置将根据小鼠的被动旋转时间自动记录，一只小鼠的实验时间可根据小鼠的体能及眩晕程度来定，健壮的小鼠被动旋转的持久时间可以有十来分钟，体能或抗眩晕能力差的不超过5分钟就会掉下。

图2为36例小鼠在不同旋转速度下的被动旋转持久度实验结果。

从实验结果看，无论高低速状态下两组小鼠被动旋转持久时间差异均明显，同组小鼠在高低转速下的被动旋转持久时间差异也明显，充分说明该实验方法及装置在小鼠抗疲劳抗眩晕测试中的适用性。实验中偶尔会有几只小鼠很耐转，持续被动旋转的时间会很久，很少有小鼠不适应该种平台式旋转环境，大多数实验结果均较理想。

放置小鼠时要让其在跳台8上站稳后再开始旋转，以免误摔。

本装置需在相对平静平稳的环境下工作，震荡和过度喧嚣的环境会使小鼠受到惊吓后过早掉下，影响实验效果。在没有意外情况干扰的前提下(如断电等)，仪器可连续工作48小时。

本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也包括本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。