一种动物游泳力竭运动负荷实验装置的制作方法

本实用新型属于动物实验设备领域，特别是涉及一种动物游泳力竭运动负荷实验装置。

背景技术：

在运动生理学的研究中，运动耐力的研究通常需要大(小)鼠的力竭负荷运动实验来进行验证。现有技术中，多采用较简单的或自制的实验设施来完成该实验。比如仅利用封闭的游泳池设备进行实验，较佳的方案是利用水池，水循环泵通过简单改变温度进行实验。但目前较佳的方案的尚缺乏统一的标准，且大多数装置并不能实现运动过程中水温可调可控可视。有其他游泳装置如中国专利申请号200420029286.8的专利公开了一种小动物游泳实验装置，包括外壳、内筒、电机和喷水管，所述外壳和内筒构成供动物游泳的环形泳道，该装置较好规范动物运动方式。其采用波轮拨动水的方式带动水流，使水流顺着泳道流动进而助于动物负重，即使用水流阻力代替动物负重。但此负荷方式不可量化，量化的负荷条件也是制定运动处方的重要因素，且波轮拨动所产生的液流不太稳定，造成运动过程中的条件可能存在差异。

鉴于检测目的的不同，医学基础研究中运动生理学实验结果侧重于对运动的身体机能变化进行描述，但目前大多数运动测试装置缺乏相应的运动后即刻生物信号采集系统，无创采集生物信号较成熟的技术为光电容积法对心率进行检测。光电容积脉搏波是基于动脉血液对光的吸收量随动脉搏动变化的原理，利用光电手段获得的波形信号。由于这一检测方法具有操作简便、性能稳定、安全可靠、无创、适应性强等优点，受到国内外医学界及工程界的重视。

为此，为了便于小动物负重游泳运动能力的研究测试，一种整合采集生物信号功能、流速可调、水温可控可调可视的游泳运动装置亟待被研发。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种动物游泳力竭运动负荷实验装置，用于解决现有技术中动物游泳力竭实验装置结构设计不合理、功能不全、使用不方便等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种动物游泳力竭运动负荷实验装置，包括缸体，所述缸体上设有心率测量系统、温度控制系统、水循环系统；所述心率测量系统包括脉搏波传感器、用于电性连接至所述脉搏波传感器的数据采集端口、微处理器、用于显示数据的心率显示界面，所述数据采集端口、微处理器、心率显示界面电性连接。

进一步地，所述心率测量系统还包括用于输出数据的输出端口。

进一步地，所述温度控制系统包括温度传感器、用于升温的加热管、用于降温的制冷半导体、温度控制器，所述温度传感器、加热管、制冷半导体电性连接至所述温度控制器。

进一步地，所述水循环系统包括水泵以及分别连接至所述水泵进水口和出水口的橡胶管，所述橡胶管的抽水口、出水口均浸没在所述缸体的液体中，液体从所述抽水口进入，从所述出水口喷出，如此循环。

进一步地，所述抽水口靠近所述缸体的内底面，所述出水口靠近液面，液体从所述缸体的底部进入所述橡胶管，再从接近液面的部位喷出，形成持续的循环水流。

进一步地，所述水泵上设有流速调节旋钮。

进一步地，所述缸体的的材质为透明的有机玻璃，所述缸体的外壁设有计时器、用于放置工具的辅助工具箱。

进一步地，所述缸体的侧壁设有刻度线。

进一步地，所述缸体的顶部设有箱盖，所述缸体的底部设有防滑垫。

进一步地，所述缸体上设有用于输入液体的进水口、用于输出液体的排水口。

如上所述，本实用新型的一种动物游泳力竭运动负荷实验装置，具有以下有益效果：本实用新型整合采集生物信号功能、水循环控制、水温控制等多用功能，使用方便，适用于测定小动物负重条件下游泳至力竭的时间与运动前后心率等相关参数，作为评判小动物游泳运动耐力的标准，最大限度地消除环境温度的影响，使生理学实验结果更可靠。

附图说明

图1为本实用新型实施例的动物游泳力竭运动负荷实验装置结构示意图。

图2为本实用新型实施例的心率测量系统工作流程图。

零件标号说明

1—缸体

2—刻度线

3—加热管

4—制冷半导体

5—进水口

6—排水口

7—流速调节旋钮

8—水泵

9—抽水口

10—出水口

11—温度传感器

12—数据采集端口

13—输出端口

14—心率显示界面

15—温度控制器

16—辅助工具箱

17—计时器

18—箱盖

19—橡胶管

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。

如图1和图2所示，一种动物游泳力竭运动负荷实验装置，包括缸体1，缸体1上设有心率测量系统、温度控制系统、水循环系统。心率测量系统用于测量小鼠等实验动物的心率运动情况，温度控制系统用于控制缸体1中的液体温度，水循环系统用于控制缸体1中的水循环。

本实施例的缸体1为60cm×30cm×50cm长方体状玻璃缸，缸体1为透明材质，便于实验中观察小鼠的运动情况。

心率测量系统的工作流程如图2所示，心率测量系统包括脉搏波传感器、用于电性连接至脉搏波传感器的数据采集端口12、微处理器、用于显示数据的心率显示界面14，数据采集端口12、微处理器、心率显示界面14电性连接。脉搏波传感器可接入微处理器，微型处理器处理数据后，心率显示界面14可以读取测量的心率数据，心率测量系统还包括用于输出数据的输出端口13，可通过输出端口13与其他输出设备连接，例如，通过USB连接计算机应用相应的软件，显示采集到的心脏搏动的波形与频率。常用的鼠尾脉搏波传感器位于辅助工具箱16内，需要使用时将其接入数据采集端口12，测量时夹紧小动物尾部，即可将血液搏动时光学信号的变化转变为电信号的变化传输至微控制器，微控制器按照预先设置的程序捕获变化的电信号，并进行滤过和放大得到目标波形后传输至输出设备，心率显示界面可以读取心率数据，通过USB连接计算机，采用相应的软件可以读取心脏的波形和频率，作为心脏参数的参考。

温度控制系统包括温度传感器11、用于升温的加热管3、用于降温的制冷半导体4、防水的温度控制器15，温度传感器11、加热管3、制冷半导体4电性连接至温度控制器15。温度控制系统还包括微处理器、控制面板、负载端，温度传感器15设置于缸底，另一端接入微型处理器，为了方便实验人员输入温度参数以及水体温度的显示，温度控制器15包括电性连接在一起的微处理器和控制面板，为方便实验人员输入控制参数，控制面板上设置有液晶屏和物理按键，物理按键可与微处理器互动，通过设置启动和停止负载端所达到的温度参数，可实现负载端的条件启动。液晶屏上可显示实时的水体温度，液晶显示屏实时显示水温，负载端设置在于缸底水泵8与缸体1的之间，结合水泵8形成的水流循环更容易使水体温度均匀，负载端可根据设定的温度值灵活切换为启动加热管3或者制冷半导体4。因温度控制系统的负载端可灵活切换，所以对水体初温没有限制，若来源水体温度高于实验所设温度，负载端可启动制冷半导体4使水温下降；若来源水体温度低于实验所设温度，负载端可启动加热管3使水温上升。

水循环系统包括水泵8以及分别连接至水泵8进水口和出水口的橡胶管19，橡胶管19的抽水口9、出水口10均浸没在缸体1的液体中，液体从抽水口9进入，从出水口10喷出，如此循环。水泵8具体可以采用微型水泵。

抽水口9靠近缸体1的内底面，出水口10靠近液面，液体从缸体1的底部进入橡胶管19，再从接近液面的部位喷出，形成持续的循环水流。本实施例中，水泵8的进水口和出水口均连接有橡胶管19，橡胶管19的抽水口9靠近缸体1内底部，橡胶管19巡行于后壁底，经右侧壁与后壁结合处绕行至上水位面，绕缸顶环行至左侧壁后，出水口10朝向远离该出水口10的侧壁(图1中为右侧壁)并向下入水，形成持续循环水流，防止小动物在水中静止不动。

水泵8上设有流速调节旋钮7，用于控制循环水的流速。通过旋动流速调节旋钮7可调节水泵8的进水口大小，进而控制喷水流速。流速不宜过快或过慢，以动物停止肢体动作后离开原来位置后又开始运动为宜。流速过快易增加负荷，使实验结果产生偏性，流速过慢易导致小动物在静止水面浮游不动。

缸体1的外壁设有用于放置工具的辅助工具箱16，用于放置0.1g和0.5g的金属条、电子测温计、脉搏波传感器零散的工具。

缸体1的的材质为透明的有机玻璃，便于实验观察。

缸体1的外壁设有计时器17，该计时器17可拆卸设置在缸体1的外壁，便于观察小鼠的运动情况。

缸体1的侧壁设有刻度线2，用于实时读取水位高度，以控制缸体1内的水量。

缸体1的顶部设有箱盖18，主要起遮挡保护作用，防止其他物品掉入液体中，影响实验的进行，缸体1的底部设有防滑垫，防止缸体1滑动。

缸体1上设有用于输入液体的进水口5、用于输出液体的排水口6。具体地，进水口5、排水口6位于缸体1左侧壁下部，控制水位高度，水面不宜过高或过低，至少保证是小动物身长参数的两倍以上。如果水位过高，小动物易从缸体1内爬出，如果水位过低，易发生触底反应而影响实验结果。

力竭负荷运动实验可选择不同的运动终点，负重条件下通常选择小动物没入水面后不能游上水面的秒数作为运动终点。所需要统计运动时间的计时器17设置在缸体上方壁缘。计时器17为可拆卸式结构，方便放置与缸体1的不同位置，以便同时观察秒数和动物的运动情况。

辅助工具箱16内放置有电子测温计、负重金属条(0.1g和0.5g铁条)、脉搏波传感器等。电子测温计可放置于任意水面，以检测水体温度是否已均匀分布达到实验条件。另外设置负重金属条，可以根据个体的负重条件组合，并捆绑贴扎到不妨碍小动物肢体动作的部位(常采用尾部负重)，使实验结果更有说服力。不需要使用上述零件时，可收纳在工具箱16内，起保护作用，不易受损，取拿方便，不易丢失。

综上所述，本装置通过缸体左侧壁下方的进出水口控制水位高度，缸体侧壁缘有刻度线可以实时读取水位高度。水温控制系统对来源水体温度并无要求，负载端可灵活切换为启动加热负载或启动制冷负载，减少对实验环境的依赖。通过水温控制系统可使水温控制在实验所需的温度，且温度波动可以实时显示在控制面板上。水泵流速可调，可以形成持续的水流防止小动物静止不动。所述装置结合心率采集系统，测量方法简便，获取数据时间短，方便运动前后心脏参数的即时采集。计时器可拆卸，进行计时同时可以根据需要放置而不影响观察小动物运动情况的视线。辅助工具箱的设置方便收纳零散的附件，其中，设置有有负重金属条，方便通过组合给予小动物负重。所述保证了实验条件的一致性，从而得出更有说服力的结果。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。