专利名称：大鼠体表温度梯度采集装置的制作方法
技术领域：
本实用新型主要用于动物实验中大鼠体温梯度测量，或对小动物体表不同部位体温的实 时监测。
背景技术：
目前，很多研究骨质疏松的实验都是通过大鼠小鼠等小动物做不同处理(如尾吊、去卵 巢等)造成骨质疏松，莫型。在研究发病机制的同时也研究对抗骨质疏松的措施，比如药物治 疗和离心旋转、电剌激、振动、运动等物理治疗。
其中运动作为对抗骨质疏松的有效措施之一，主要研究何种运动方式、多大训练量会产 生最佳效果。但现阶段评价大鼠肌肉疲劳一般是通过训练时间或次数(F. Haddad， G. R. Adams， et al. Isometric resistance exercise fails to counteract skeletal muscle atrophy processes during the initial stages of unloading. J Appl Physiol 2006,100: 433—441.)，以及大鼠生理反应(J.D. Fluckey， et al. A rat resistance exercise regimen attenuates losses of musculoskeletal mass during hindlimb suspension. Acta Physiol Scand 2002， 176， 293—300.)来控制。这些指标多是通过经验来确定，伹由于 个体差异性，同样的指标并不适用于所有的大鼠个体。
另外还有通过表面肌电检测来评价大鼠局部肌肉疲劳(Y.-N. Wu， et al. Biomechanical and electromyogram characterization of neuroleptic-induced rigidity in the rat. Neuroscience 2007,147:183—196.)，可以在动态收缩状态下评价， 但信号采集和后期处理相对繁琐，对信号质量要求也比较高。
体表温度可以反映肢体局部血流量及代谢水平的大小，从一定程度上体现训练量的水平。 发明 内 容
为了克服现有的评价方法中存在的不能针对不同个体，不能实时评价，以及操作复杂等
缺陷，本实用if型提供了一种大鼠体表温度梯度釆集装置，该装置可以对大鼠体温进行梯度
测量或实时监测，并且简单易操作。
本实用新型采用的技术方案包括硬件结构与控制程序。
硬件结构包括四大部分控制部分、温度传感器部分、显示及通讯部分和电源部分。 优选的，所述的控制部分进一步包括单片机，用于对周围电路及元件进行编程控制， 以实现仪器特定的功能；时钟电路、复位电路，用于为单片机提供复位及时钟信号。
优选的，所述的温度传感器部分，为检测终端，包括四个DS18B20数字温度传感器，用于固定在大鼠体表，通过温度与电信号的转换得到大鼠体表的实时温度。
优选的，所述的显示及通讯部分，包括一块液晶显示器以及连接至PC的串口通讯电路， 用于显示仪器得到的各个温度传感器的测量值以及将温度传感器得到的温度数据传输至PC
的软件部分进行进一步监测以及记录绘图。
优选的，所述的电源部分进一步包括直流稳压电源，用于把外接交流220V转换为直 流5V; AMS1117-3.3V，用于把直流5V转换为直流3.3V。 控制程序部分包括单片机控制程序和PC界面程序。
优选的，单片机控制程序在IAR编译器下使用C语言编写，由主程序，初始化子程序， 温度值接收子程序，温度值转化子程序，串口通讯子程序和显示子程序构成。其中，温度值 转化子程序负责将从传感器读取的16位二进制温度值以特定公式转换为6位10进制温度 值。
优选的，？<3界面程序由0++ Builder编写，包括应用界面，数据处理，显示柱状图， 保存数据等部分。其中应用界面包括串口选择区域，工程按钮区域，时间显示区域，记录状 态区域，数据显示区域以及柱状图显示区域；数据处理部分将串口得到的24位IO进制数据 进行分离处理和数值换算，处理后的数据为4个包含4位小数的温度值，并将其分别显示在 数据显示区域内；柱状图主要用于显示4个温度值之间差异，该图以传感器l的温度值为基 准高度，其他传感器的温度值与传感器1的温度差值决定了柱状图的高低。
本实用新型有如下有益效果
本实用新型主要是测大鼠体表温度，相比运动学中常用的表面肌电检测更加简单易操作。 本实用新型包括四个温度传感器，可以同时检测大鼠体表不同位置的温度，具备实时显 示以及记录功能，可以将所得到的体温数据即时保存下来因此可用于长期监测。另外还拥有 依据数据显示柱状图的功能，并且可以以传感器1的测量值为基准直接作梯度比较，使实验 结果更加清晰。
本实用新型不仅可以用于大鼠运动实验，还可以在很多相关的小动物实验应用，适用领 域非常广泛。
图1是本实用新型的硬件结构图。
图2是单片机控制芯片的电路原理图。
图3是串口通讯电路图。
图4是显示电路原理图。
图5是温度传感器电路原理图。
图6是电源电路图。图7是软件操作界面。
具体实施方式
下面将结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。
在图1中，包括单片机101，串口通讯电路102,显示电路103，温度传感器电路104， 电源电路105，时钟电路106及复位电路107。
在图2中，包括单片机101，采用Texas Instruments公司的MSP430单片机，其采 用16位精简指令系统，集成有16位寄存器和常数发生器，发挥了最高的代码效率，并设计 有一个16位定时器， 一个比较器，96段LCD驱动器和48个通用I/0引脚。该单片机的 存储器容量、1/0端口、外中断口数量、定时计数器数量等各项指标都能够满足所设计温度 测量仪器的需要，并且其低功耗的特性可以使本测量仪器采用电池供电，方便对小动物体温 的测量。
在图3中，包括串口通讯电路102，采用MAX232芯片，完成TTL电平到RS232电 平之间的转换。
在图4中，包括显示电路103，选用长沙太阳人电子有限公司的SMG12864ZK液晶显 示模块，该液晶显示模块是128X64点阵的汉字图形型液晶显示模块，可显示汉字及图形， 内置国标GB2312码简体中文字库(16X16点阵)、128个字符(8X16点阵)及64X256 点阵显示RAM (GDRAM)。该液晶性能稳定，可与CPU直接接口，提供两种界面来连接微 处理机。具有光标显示、画面移位、睡眠模式等多种功能。
在图5中，包括温度传感器电路104，采用美国DALLAS公司的DS18B20数字温度 计，其采集的温度信息经过单总线接口从DS18B20送出，它可提供16位(二进制)温度读数 来指示器件的温度，测量精度满足本仪器需求，并且DS18B20的测量范围从-55X:到+125 °C，固定精度为0.5"C，本电路精度可达0.0625t:。可在ls(典型值)内把温度变换成数字，
充分满足了对小动物体温的实时检测要求。整个电路由四个相同结构的电路构成。
在图6中，包括电源电路105,进一步包括直流稳压电源601，把外接交流220V转换
成直流5V; AMS1117-3,3V6.02,把直流5V转换成直流3.3V。 实施例1:大鼠训练量控制
把传感器贴片l一4分别固定在大鼠左右后肢的大腿小腿外侧后，打开软件操作界面。 当按下"开始记录"按钮开始实验时，记录状态区域会显示当前体温和总体记录时间，并且 实验过程中可以随时暂停记录。
当后肢温度达到某一峰值半分钟内不再增加时，可以结束训练，停止记录。 当停止记录后可以按"保存数据"或"保存图像"按钮对记录的数据及柱状图进行保存。 其中数据为文本文档格式，包含数据采集的时间以及4个传感器的温度值，柱状图保存为标准位图格式。
实施例2:动物体温长期监测
部分动物实验需要长时间监测(黄涛，孟立等。长时间运动对正常大鼠体温和LPS发热 反应的影响与IL-6的关系。成都医学院学报2008， 3 (1): 16-20。)。
实验时，先在特定部位固定传感器贴片，然后使用特殊的夹具固定大鼠颈部防止回身咬 扯贴片，开始记录。当记录时间达到预设值后停止记录，并保存数据。
权利要求1.一种大鼠体表温度梯度采集装置，用于动物实验中大鼠体温梯度测量和实时监测，其特征在于包括单片机，串口通讯电路，显示电路，温度传感器电路，电源电路，时钟电路及复位电路。
2. 根据权利要求1所述的温度传感器电路，其特征在于由四个相同结构的DS18B20及其附 属电路构成，经过程序的控制显示结果时以传感器为基准，其他传感器与传感器测量值的 差值显示出不同高度的柱状图。
专利摘要本实用新型公开了一种可用于动物实验中体温梯度测量或实时监测的大鼠体表温度梯度采集装置。在单片机的控制下，本实用新型把4个温度传感器检测终端所测得的数据实时显示在显示屏和电脑软件界面上，并以传感器1的数据为基准绘出柱状图。长时间监测还可以进行数据保存。
文档编号A61B5/01GK201379562SQ20092010728
公开日2010年1月13日 申请日期2009年4月29日 优先权日2009年4月29日
发明者孙联文, 樊瑜波, 超 王, 添 谢 申请人:北京航空航天大学