动物脊髓损伤打击实验实验台的制作方法

1.本实用新型涉及动物实验器械技术领域，是一种动物脊髓损伤打击实验实验台。


背景技术：

2.脊髓损伤(spinal cord injury，sci)是由于各种原因引起的脊髓结构、功能损害后损伤水平以下的脊髓功能障碍。
3.由于脊髓损伤后的病理生理机制复杂，目前治疗效果尚不理想。研究脊髓损伤机制及其治疗方法，动物脊髓损伤模型至关重要。目前主要有以下几种动物脊髓损伤模型：
①
挫伤型脊髓损伤，为短暂、急性的脊髓损伤，采用的打击装置主要包括重物坠击器、电磁打击器、气枪打击器等；
②
压迫型脊髓损伤，为持续性压迫的脊髓损伤，通过动脉钳夹、气囊等方式对脊髓造成压迫来模拟椎体骨折、脱位、腰间盘突出等脊髓的持续性压迫损伤；
③
脊髓缺血损伤模型，对研究脊髓缺血再灌注损伤及损伤后病理机制变化有重要作用，目前制作该模型的方法主要有：血管栓塞法、血管夹闭法、光化学法、电凝灼闭法等；
④
横断损伤型，完全横断或部分横断脊髓损伤模型广泛应用于组织工程脊髓损伤后的再生修复，该模型有利于评估轴突的再生能力和脊髓的功能恢复；
⑤
其他类型的损伤，包括牵拉损伤型和化学损伤型。鉴于人类脊髓损伤的复杂性，目前尚没有一种模型可以完全模拟人类脊髓损伤。
4.理想的脊髓损伤动物模型应具备以下要求：
①
临床相似性：即制作的脊髓损伤动物模型应与临床相近似，动物模型能够模拟发生人类脊髓损伤的特殊病理过程，尽量接近人类情况。
②
可调控性：即可以根据实际需要，调整损伤程度，复制不同损伤程度的脊髓损伤动物模型。
③
可重复性和可操作性：即可以对脊髓损伤模型的关键步骤客观化、定量化，模型操作技术简单，易于掌握，便于推广。
5.在临床实际工作中，脊柱的爆裂骨折和脱位往往是从脊髓腹侧撞击和压迫脊髓，而不是从脊髓的背侧造成损伤，因此制作可调控、易操作、更能模拟临床脊髓损伤的动物模型至关重要。
6.公告号为cn 207202963u的中国专利文献公开了一种动物脊髓挫伤撞击器，其特征在于，包括：底座板、导杆、上压板、升降底座、螺杆、电磁吸盘、压头、面板、压头连接座、下压板、第一螺母、数显游标卡尺和悬臂；所述下压板安装于底座板上，所述导杆垂直设于上压板和下压板之间，所述螺杆设于两个导杆之间，所述升降底座设于上压板和下压板之间，升降底座上设有与导杆相对应的第一通孔，升降底座上还设有与螺杆相对应的第二通孔，所述第一螺母设于第二通孔内，所述第一螺母与螺杆相配合，所述面板设于底座板上，所述悬臂设于升降底座的一端，所述压头通过压头连接座安装于悬臂的端部，所述电磁吸盘设于压头的上方，通过电磁感应控制压头与电磁吸盘的连接或者断开，所述数显游标卡尺设于底座板上且数显游标卡尺位于导杆的一侧。该发明中的压头反弹后容易造成二次损伤。
7.目前部分医学实验需要对大鼠、小鼠、兔子等动物进行脊髓损伤，传统的方法为人工抓住动物，在相应位置进行打击，但是在此过程中打击器落下后容易反弹造成二次损伤；同时存在打击位置定位不准确，打击位置偏离目标位置，容易造成实验失败。


技术实现要素：

8.本实用新型提供了一种动物脊髓损伤打击实验实验台，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有动物脊髓损伤实验装置中存在的没有专用的实验动物拟实验位置脊椎的固定装置；以及打击位置定位不准确，打击位置偏离目标位置，容易造成实验失败的问题。进一步解决了打击器落下后反弹易造成二次损伤的问题。
9.本实用新型的技术方案是通过以下措施来实现的：一种动物脊髓损伤打击实验实验台，包括手术台、空间位移机构和撞针，手术台上侧右部前后间隔设有能多向调节的钳子，对应两个钳子之间位置的手术台上侧左部设有能实现移动端工件任意位置变化的空间位移机构，空间位移机构的移动端右侧固定安装有横梁，横梁右端设有上下贯通的针筒安装孔，针筒安装孔内固定安装有针筒，针筒下端内侧设有下端位于针筒下方的撞针；横梁上侧固定安装有磁铁架，磁铁架上端固定安装有电磁铁，对应针筒位置的电磁铁下侧设有能在针筒内做自由落体运动的磁砝码。
10.下面是对上述实用新型技术方案的进一步优化或/和改进：
11.上述撞针可包括t型撞针和第一永磁铁，针筒下端内侧设有下端位于针筒下方的t型撞针，t型撞针上端固定安装有第一永磁铁；磁砝码可包括砝码和一组体积大小不等的第二永磁铁，每个第二永磁铁上端均固定安装有砝码，且第二永磁铁下端的磁极与第一永磁铁上端的磁极为同名磁极。
12.上述钳子可包括手臂型万向支架和手术钳，手臂型万向支架一端与手术台上侧对应位置固定安装在一起，手臂型万向支架另一端可拆卸地安装有手术钳。
13.上述还可包括控制单元，空间位移机构和电磁铁分别与控制单元连接。
14.上述还可包括器械盒和抽屉，手术台左部前后两侧均设有开口向上的第一安装槽，每个第一安装槽内均设有开口向上的器械盒，器械盒下侧板内侧均布有若干上端位于器械盒上方的支撑柱；手术台右部前侧设有开口向前的第二安装槽，手术台右部后侧均设有开口向后的第三安装槽，第二安装槽内和第三安装槽内均滑动安装有抽屉，每个抽屉外端中部均设有把手。
15.上述空间位移机构可为三轴滑台。
16.本实用新型结构合理而紧凑，使用方便，其通过空间位移机构可调整撞针下端与实验动物拟实验位置脊髓处的相对位置，使撞针下端能贴在脊髓上再进行打击或压迫，有效避免了打击位置定位不准确和偏离目标，大大增强了实验成功率和可重复性；通过能多向调节的钳子能可靠固定住实验动物拟实验位置脊椎上的椎弓根，使实验动物拟实验位置的脊柱被完全固定住；磁砝码冲击撞针后通过控制单元控制z向移动端自动提起针筒进而使撞针下端远离脊髓，有效避免了撞针反弹再次撞击脊髓造成的二次损伤；此外通过本装置既可模拟挫伤型脊髓损伤又可模拟压迫型脊髓损伤。
附图说明
17.附图1为本实用新型最佳实施例的主视局部剖视结构示意图。
18.附图2为附图1的立体结构示意图一。
19.附图3为附图1的立体结构示意图二。
20.附图4为磁砝码和撞针之间磁力相互作用示意图。
21.附图中的编码分别为：1为手术台，2为空间位移机构，3为横梁，4为针筒，5为磁铁架，6为电磁铁，7为t型撞针，8为第一永磁铁，9为砝码，10为第二永磁铁，11为手臂型万向支架，12为手术钳，13为器械盒，14为抽屉，15为支撑柱，16为把手，17为减重槽。
具体实施方式
22.本实用新型不受下述实施例的限制，可根据本实用新型的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。
23.在本实用新型中，为了便于描述，各部件的相对位置关系的描述均是根据说明书附图1的布图方式来进行描述的，如：前、后、上、下、左、右等的位置关系是依据说明书附图的布图方向来确定的。
24.下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步描述：
25.如附图1、2、3、4所示，该动物脊髓损伤打击实验实验台包括手术台1、空间位移机构2和撞针，手术台1上侧右部前后间隔设有能多向调节的钳子，对应两个钳子之间位置的手术台1上侧左部设有能实现移动端工件任意位置变化的空间位移机构2，空间位移机构2的移动端右侧固定安装有横梁3，横梁3右端设有上下贯通的针筒4安装孔，针筒4安装孔内固定安装有针筒4，针筒4下端内侧设有下端位于针筒4下方的撞针；横梁3上侧固定安装有磁铁架5，磁铁架5上端固定安装有电磁铁6，对应针筒4位置的电磁铁6下侧设有能在针筒4内做自由落体运动的磁砝码。
26.根据需求，空间位移机构2可采用xyz调整机构等现有公知技术，如三轴滑台、万向转台等；多向调节的钳子可通过使用球关节轴承铰接在一起的多段支架和可拆卸安装的钳夹实现；为尽可能减少针筒4内壁和磁砝码之间的摩擦力，针筒4内径需大于磁砝码外径，磁砝码可通过现有技术中带有磁性的砝码或砝码与永磁铁组合件实现；为保证磁砝码每次都吸附在电磁铁6下侧同一位置，可在电磁铁6下侧设置磁砝码安装位置标识，本电磁铁6为现有技术中的失电型电磁铁（上电无磁性），这主要是因为上电型电磁铁(上电有磁性)的功耗大且通电时间受限，其随着线圈老化电磁铁磁力会逐渐减弱，而失电型电磁铁的功耗低，只需要在放开磁砝码时才需要通电，能有效提高本装置长期使用的稳定性。
27.通过这样设置，手术台1可提供洁净的实验平台，方便麻醉后的实验动物趴卧；通过能多向调节的钳子可确保手术钳能够正好固定住实验动物拟实验位置脊椎上的椎弓根，这样能可靠地固定住实验动物，防止实验动物拟试验位置的脊髓在实验过程中受到其他损伤，同时能使实验动物拟试验位置的创口更小，降低对实验动物拟实验位置的脊柱结构稳定性的破坏；通过调整空间位移机构2上x向、y向和z向移动端的相对位置，进而使横梁3右端的针筒4正好位于实验动物暴露出来脊髓的正上方，同时使撞针下端正好贴在实验动物拟实验位置的脊髓上，这样能有效防止撞针打击位置定位不准确和偏离目标，大大增强了实验成功率和实验可重复性；此外直接将磁砝码投入针筒4内，通过撞针压迫实验动物拟实验位置的脊髓一定时间后移开，还可模拟出压迫型脊髓损伤。
28.本实用新型结构合理而紧凑，使用方便，其通过空间位移机构2调整撞针下端与实验动物拟实验位置脊髓的相对位置，使撞针下端能正好贴在实验动物拟实验位置的脊髓上再进行打击或压迫，能有效避免打击位置定位不准确和偏离目标，大大增强了实验成功率和可重复性；通过能多向调节的钳子固定住实验动物拟实验位置的椎弓根，防止实验动物
拟试验位置的脊髓在实验过程中受到其他损伤，同时能使实验动物拟试验位置的创口更小，降低对实验动物拟实验位置的脊柱结构稳定性的破坏；此外通过本装置还能既模拟挫伤型脊髓损伤又模拟压迫型脊髓损伤。
29.可根据实际需要，对上述动物脊髓损伤打击实验实验台作进一步优化或/和改进：
30.如附图1、2、3、4所示，撞针包括t型撞针7和第一永磁铁8，针筒4下端内侧设有下端位于针筒4下方的t型撞针7，t型撞针7上端固定安装有第一永磁铁8；磁砝码包括砝码9和一组体积大小不等的第二永磁铁10，每个第二永磁铁10上端均固定安装有砝码9，且第二永磁铁10下端的磁极与第一永磁铁8上端的磁极为同名磁极。
31.根据需求，考虑到永磁铁加工改变其形状困难，撞针通过t型撞针7和圆柱形的第一永磁铁8来实现能有效节省加工成本；考虑到同种材料的永磁铁体积越大磁力越大，因而可通过相同质量的砝码9、不同体积的第二永磁铁10来改变磁砝码和第一永磁铁8之间的磁力，进而改变t型撞针7对脊髓的冲击力或压迫力；此外针对同一体积的第二永磁铁10还可通过改变砝码9质量来改变磁砝码下落的冲击力；考虑到在实验过程中当质量很小的砝码9做落体运动时，坠落的砝码9很容易被气流干扰而撞击针筒4内壁，使砝码9不能自由坠落后撞击t型撞针7，通过第一永磁铁8和第二永磁铁10的设置，可使砝码9和第二永磁铁10始终处在第一永磁铁8中的磁场中进而避免其被气流影响，减小磁砝码和针筒4内壁之间的摩擦力，最终使砝码9和第二永磁铁10下坠的冲击力能完全作用在t型撞针7上。
32.如附图1、2、3所示，钳子包括手臂型万向支架11和手术钳12，手臂型万向支架11一端与手术台1上侧对应位置固定安装在一起，手臂型万向支架11另一端可拆卸地安装有手术钳12。根据需求，手臂型万向支架11要便于调整手术钳12的位置和更换手术钳12，确保使用的手术钳12能可靠夹住实验动物拟实验位置的椎弓根，因此手臂型万向支架11为多节能随意手动调节手臂方向的机械支架，其可通过现有技术中万向型医疗器械支架或摄影万向魔术手臂来实现；为保证手术钳12能正好固定住椎弓根而不会夹伤椎弓根，手术钳12中部还可设有钳口距离限定装置。
33.如附图1、2、3所示，还包括控制单元，空间位移机构2和电磁铁6分别与控制单元连接。通过这样设置，使用控制单元手动控制电磁铁6通电（以此为计时零点，一段时间t后断电，时间t为撞针撞击脊髓后反弹的时间，可通过计算或试验得到），磁砝码会从电磁铁6下侧脱落并在针筒4内做自由落体运动，最后磁砝码产生的冲击力会通过第一永磁铁8和第二永磁铁10之间的磁力传递给t型撞针7，使t型撞针7撞击实验动物的脊髓产生损伤；当撞针反弹时（控制单元自动计时t后），控制单元会自动控制z向移动端向上提起针筒4同时给电磁铁6断电将向上反弹的磁砝码吸附住，防止撞针反弹后再次撞击脊髓造成二次损伤。根据需求，控制单元可通过单片机、dsp、plc等实现。
34.如附图1、2、3所示，还包括器械盒13和抽屉14，手术台1左部前后两侧均设有开口向上的第一安装槽，每个第一安装槽内均设有开口向上的器械盒13，器械盒13下侧板内侧均布有若干上端位于器械盒13上方的支撑柱15；手术台1右部前侧设有开口向前的第二安装槽，手术台1右部后侧均设有开口向后的第三安装槽，第二安装槽内和第三安装槽内均滑动安装有抽屉14，每个抽屉14外端中部均设有把手16。
35.根据需求，支撑柱15为由质地软且具有弹性材料制成如硅胶柱或橡胶柱，这样才能很好地固定住倒置的各种手术器械，使手术器械头部保持相对无菌，此外器械盒13上端
前后两侧还可设置提手，方便取下器械盒13后清理冲洗杀菌；抽屉14打开后可用来盛放碘伏棉球，平时抽屉14还可存放磁砝码，防止其丢失。
36.如附图1、2、3所示，空间位移机构2为三轴滑台。通过这样设置，现有技术中成型的三轴滑台具有结构紧凑坚固，单体运动速度快，重复定位精度高，质量轻占地小的特点，与控制单元连接后更便于精准调节t型撞针7与实验动物拟实验位置脊髓的相对位置。
37.本实用新型最佳实施例的使用过程：
38.准备过程：首先将麻醉后的实验动物放在手术台1上，使实验动物术中保持麻醉状态；调节手臂型万向支架11使手术钳12钳口夹住实验动物拟实验位置脊椎上的椎弓根，使实验动物拟实验位置的脊柱被完全固定住。
39.挫伤型脊髓损伤模拟实验：先将磁砝码安装在电磁铁6下侧指定位置；然后通过控制单元分别调整空间位移机构2的x向、y向和z向移动端，使t型撞针7下端贴在实验动物拟实验位置的脊髓上，再次移动z向移动端使针筒4继续下降一定距离，使t型撞针7上端和第一永磁铁8处于悬空状态；通过控制单元手动控制电磁铁6通电，磁砝码从电磁铁6下侧脱落进入针筒4内做自由落体运动，磁砝码的冲击力会通过第二永磁铁10和第一永磁铁8之间的磁力传递给t型撞针7，使t型撞针7下端撞击实验动物脊髓造成损伤，最后控制单元通过定时自动控制z向移动端向上提起针筒4，同时给电磁铁6断电吸附住反弹的磁砝码，收集数据建立挫伤型脊髓损伤模型；
40.压迫型脊髓损伤模拟实验：先将磁砝码放入针筒4内，然后通过控制单元分别调整空间位移机构2的x向、y向和z向移动端，使t型撞针7下端贴在实验动物拟实验位置的脊髓上，用镊子将t型撞针7向上推动，再次通过z向移动端将针筒4下降一段距离后，缓缓放开t型撞针7，使t型撞针7下端压住实验动物脊髓并保持一定时间，最后通过z向移动端上提针筒4将t型撞针7移开，收集数据建立压迫损伤模型。
41.通过上述方法，本装置既可以做挫伤型脊髓损伤模拟实验又可以做压迫型脊髓损伤模拟实验，一个装置可完成两种损伤模拟实验，可以大大节省采购相关实验设备的成本，且通过本装置进行的相关实验可重复性好，打击位置准确不会偏离目标，能有效避免因撞针反弹造成的二次损伤，利于收集实验数据建立相关的实验模型，具有操作简单易学，易于上手的特点。
42.以上技术特征构成了本实用新型的最佳实施例，其具有较强的适应性和最佳实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。