一種自動記錄可變速旋轉跳臺實驗裝置的制作方法

本發明涉及一種自動記錄可變速旋轉跳臺實驗裝置。

背景技術：

實驗小鼠在一個旋轉的平臺上做無支撐被動旋轉運動，在不同的轉速下觀察小鼠被動旋轉的持久度，該實驗可認為同屬于小鼠抗疲勞或抗眩暈實驗(參見葛爾寧，袁勇，應華忠等.數據記憶動物疲勞測試儀的研制[j].中國比較醫學雜志，2006，16(8)：489-490.和惠恩健，葛爾寧，盛振華等.自記錄動物掛杠持久度測試裝置的研制[j].中國比較醫學雜志，2014，24(7)：77-80.)，可用于抗疲勞藥物、抗眩暈藥物、抗抑郁藥物、興奮藥物的研制及醫學、航空航天相關實驗研究中，但市面上缺少可自動記錄的該種裝置。

技術實現要素：

為解決背景技術中所述的缺陷，本發明提供一種自動記錄可變速旋轉跳臺實驗裝置。

本發明解決上述問題的技術方案是：

一種自動記錄可變速旋轉跳臺實驗裝置，包括用于承接掉落小鼠的漏斗，所述漏斗懸空架設，漏斗的上下兩端均開口，且大口朝上，小口朝下；所述漏斗內設有沿漏斗的中心軸方向延伸的主轉軸，所述主轉軸的底端位于漏斗內，且主轉軸的底端連接有驅動主轉軸旋轉的驅動裝置，驅動裝置與控制器相連；主轉軸的頂端向上延伸并位于漏斗之上，且主轉軸的頂端上固定有供小鼠抓握的球冠狀跳臺；

主轉軸上還設有用于檢測主轉軸的轉速的測速裝置；所述測速裝置包括同軸固設在主轉軸上的測速轉盤，且測速轉盤上固定有測速磁塊，還包括固定設置在主轉軸一側的霍爾傳感器，霍爾傳感器與測速磁塊上下相對并相互配合，且霍爾傳感器與主轉軸的距離等于測速磁塊與主轉軸的距離；霍爾傳感器與控制器相連，且霍爾傳感器將采集到的測速磁塊信息輸送給控制器，控制器將接收到的來自霍爾傳感器的測速磁塊信息處理成主轉軸的轉速信息，并將轉速顯示在控制器的控制面板上；

漏斗的小口處設有用于檢測小鼠是否掉落的監測裝置；所述監測裝置包括設置在漏斗內壁上的若干對紅外對射傳感器，每對紅外對射傳感器相對設置在漏斗內壁上，且每對紅外對射傳感器均與控制器相連；且控制器內具有計時器。

進一步，所述漏斗通過立柱架設在水平工作面上。

進一步，所述驅動裝置為減速馬達，所述減速馬達的輸出軸通過聯軸器和主轉軸的底端同軸相連。

進一步，所述減速馬達通過鐵架臺固定，且鐵架臺位于所述漏斗的中心處。

進一步，所述霍爾傳感器通過支架固定在鐵架臺上，且所述霍爾傳感器位于所述測速磁磁塊的下方；測速磁塊固定在測速轉盤邊緣的下表面。

進一步，跳臺的頂面為平面，且頂面呈圓形。

進一步，所述監測裝置包括等間距設置在漏斗內壁上的2對紅外對射傳感器。

本發明的技術構思為：

實驗小鼠在一個旋轉的平臺上做無支撐被動旋轉運動，在不同的轉速下觀察小鼠被動旋轉的持久度，該實驗可認為同屬于小鼠抗疲勞或抗眩暈實驗，可用于抗疲勞藥物、抗眩暈藥物、抗抑郁藥物、興奮藥物的研制及醫學、航空航天相關實驗研究中。

當小鼠處一定高度的跳臺上時，因恐高暫時不會下跳，隨著跳臺的變速旋轉，小鼠漸漸會變得恐懼不安或眩暈，由于球冠狀跳臺無處可支撐，小鼠只能隨臺被動旋轉，當疲勞和眩暈不能支撐身體平衡時，會選擇下跳或四肢失控自然下掉。不同轉速下小鼠在跳臺上被動旋轉的持久時間可用于評價相關研制藥物的藥效及相關醫學作用、航空航天中的旋轉運動作用等。

經實驗觀察，處于一定高度被旋轉小鼠有一個共性：用四肢及尾尋找支撐，如此設計一個球冠狀跳臺可消除上述實驗干擾因素。

本發明的有益效果主要表現在：

采用本發明測試動物抗疲勞抗眩暈能力目前國內外均未見報道，類似動物抗疲勞抗眩暈實驗目前在業界有采用站線式、站桿式(葛爾寧，袁勇，應華忠等.數據記憶動物疲勞測試儀的研制[j].中國比較醫學雜志，2006，16(8)：489-490.)、掛杠式(惠恩健，葛爾寧，盛振華等.自記錄動物掛杠持久度測試裝置的研制[j].中國比較醫學雜志，2014，24(7)：77-80.)、翻轉式、握桿旋轉式等裝置，本發明與前幾種的不同在于：本發明以小鼠無支撐站在球冠狀跳臺上被動旋轉，以此姿勢進行抗疲勞抗眩暈實驗，相比前幾種實驗裝置新穎，持久度可隨著旋轉的速度改變，相應實驗內容豐富，有一定的獨特性。實驗常用動物如小白鼠等在無支撐狀況下抗疲勞和抗眩暈能力都有限，一次被動旋轉的時間不會很長，單只小白鼠實驗觀察一般不超過30min。

本裝置自動記錄小鼠在不同轉速下的被動旋轉持久時間。檢測方式和設計思路具一定的創新性和先進性。作為多學科領域中的一種全新實驗方法和理念，配以自動化檢測手段，在業界得到推廣應用的前景樂觀。

附圖說明

圖1是本發明的結構示意圖；其中，a、b、c均表示連接頭。

圖2是36例小鼠在不同旋轉速度下的被動旋轉持久度實驗結果；其中縱軸表示旋轉時間(time)，單位為min(分鐘)，橫軸表示轉速(speed)，單位為轉/分(r/min)。

其中：1.鐵架臺、2.減速馬達、3.聯軸器、4.霍爾傳感器、5.測速磁塊、6測速轉盤、7.主轉軸、8.跳臺、9.漏斗、10.控制器、11.紅外對射傳感器。

具體實施方式

參照附圖，一種自動記錄可變速旋轉跳臺實驗裝置，包括用于承接掉落小鼠的漏斗9，所述漏斗9懸空架設，漏斗9的上下兩端均開口，且大口朝上，小口朝下；所述漏斗9內設有沿漏斗9的中心軸方向延伸的主轉軸7，所述主轉軸7的底端位于漏斗9內，且主轉軸7的底端連接有驅動主轉軸7旋轉的驅動裝置，驅動裝置與控制器10相連(通過連頭a連接)；主轉軸7的頂端向上延伸并位于漏斗9之上，且主轉軸7的頂端上固定有供小鼠抓握的球冠狀跳臺8；

主轉軸7上還設有用于檢測主轉軸7的轉速的測速裝置；所述測速裝置包括同軸固設在主轉軸7上的測速轉盤6，且測速轉盤6上固定有測速磁塊5，還包括固定設置在主轉軸7一側的霍爾傳感器4，霍爾傳感器4與測速磁塊5上下相對并相互配合，且霍爾傳感器4與主轉軸7的距離等于測速磁塊5與主轉軸7的距離；霍爾傳感器4與控制器10相連(通過連頭b連接)，且霍爾傳感器4將采集到的測速磁塊信息輸送給控制器10，控制器10將接收到的來自霍爾傳感器4的測速磁塊信息處理成主轉軸7的轉速信息，并將轉速實時顯示在控制器10的控制面板上；

漏斗9的小口處設有用于檢測小鼠是否掉落的監測裝置；所述監測裝置包括設置在漏斗9內壁上的若干對紅外對射傳感器11，每對紅外對射傳感器11相對設置在漏斗9內壁上，且每對紅外對射傳感器均與控制器10相連(通過連頭c連接)，且控制器10內具有計時器。控制器10驅動驅動裝置開始旋轉后，根據需要在合適的時間開啟計時器開始計時，計時器也可根據需要重置計時，當紅外對射傳感器11將檢測到的小鼠掉落信息輸送給控制器10后，控制器10驅動計時器停止計時，并記錄和保存計時信息，且在控制面板上顯示。

所述漏斗9通過立柱架設在水平工作面上。

所述驅動裝置為減速馬達2，所述減速馬達2的輸出軸通過聯軸器3和主轉軸7的底端同軸相連。

所述減速馬達2通過鐵架臺1固定，且鐵架臺1位于所述漏斗9的中心處。

所述霍爾傳感器4通過支架固定在鐵架臺1上，且所述霍爾傳感器4位于所述測速磁塊5的下方；測速磁塊5固定在測速轉盤6邊緣的下表面。

跳臺8的頂面為平面，且頂面呈圓形。

所述監測裝置包括等間距設置在漏斗9內壁上的2對紅外對射傳感器11。

1.1、旋轉單元設計

減速馬達2固定在鐵架臺1的上端，通過聯軸器3連接直徑為4mm長度為300mm的主轉軸7，主轉軸7的頂端連接直徑為80mm的球冠狀跳臺8，跳臺臺面為圓形，直徑為55mm，剛好夠25g左右的實驗小鼠站穩，跳臺平面高度為550mm，在此高度上實驗小鼠基本畏懼下跳，80mm球冠狀跳臺設計的目的是使小鼠的尾巴無法勾到主轉軸7，如此，可使小鼠完全處于無支撐狀態，僅靠立姿耐受疲勞和眩暈。

由減速馬達2帶動的跳臺8的轉速由控制器10控制面板上的轉速調節旋鈕控制。

1.2、霍爾測速單元設計

直徑為40mm的測速轉盤6垂直固定在主轉軸7上，且位于連軸器3上方位置，測速磁塊5固定在測速轉盤6的邊緣，霍爾傳感器4固定在鐵架臺1立桿上，位于減速馬達2下方位置，霍爾傳感器4與測速轉盤6垂直對應，見圖1，如此，當主轉軸7帶動測速轉盤6旋轉時，霍爾傳感器4測到實時轉速并在控制器10的面板上實時顯示。

1.3、信號接收單元設計

該單元由光滑亞克力板制作的大口徑漏斗9和兩對紅外對射傳感器11組成，用于接收從跳臺8上掉下的小鼠，確定小鼠的被動旋轉持久時間。因站在球冠狀跳臺8上被動旋轉的小鼠跳出或掉出時甩開距離不大，經實驗估算，漏斗的上部大口設計為500×500mm²，下部小口為90×90mm²，漏斗的內壁的斜坡角度為45度，下開口處間隔30mm均勻安裝有兩對紅外對射傳感器11。這樣，當小鼠無論從哪個角度掉入漏斗時，都會迅速沿著光滑的漏斗內壁下滑到下口處并掉出漏斗，兩紅外傳感器11捕獲小鼠掉落的信號并輸送給控制器，控制器控制計時器停止計時。

1.4、控制單元設計

控制器10可以為減速馬達2、紅外對射傳感器11和霍爾傳感器4供電，并控制減速馬達2、紅外對射傳感器11和霍爾傳感器4的開啟。控制器10可接收紅外對射傳感器11和霍爾傳感器4輸送的信息，并處理和顯示。

控制面板上設有轉速顯示器和計時顯示器，以分別顯示小鼠被旋轉的轉速和旋轉時長。

控制面板上還設有驅動控制器10調節減速馬達的轉速的調速旋鈕；

控制面板上還設有驅動計時器清零的清零按鈕和驅動計時器開始計時的計時按鈕；

控制面板上還設有驅動減速馬達開始旋轉或者停止旋轉的開始/停止按鍵；

控制面板上還設有驅動控制器10開始工作和驅動控制器10停止工作的開始/停止開關。

2、實驗步驟：

2.1、移動漏斗9，使其中心軸與主轉軸7重合，連接控制器10電源(220v，50hz)，此時控制面板上的計時顯示自動清零，轉速顯示歸零，等待兩開始信號到來。

2.2、取小鼠，放于跳臺8上，穩定后，實驗開始。打開開始/停止開關，控制器開始工作；按下開始/停止按鍵，減速馬達開始旋轉，并調節轉速旋鈕，先以30轉/分的低速旋轉，小鼠因恐懼會緊貼跳臺，徐徐加速至所需的實驗轉速，按下計時按鈕，幾分到十幾分鐘后，實驗小鼠因疲勞或眩暈至體力不支，跳出跳臺8或四肢失控后自由下掉，再沿漏斗9內壁滑向裝有紅外對射傳感器11的漏斗小口，此時控制器面板上的一個計時器停止計時，且計時顯示器實時顯示當前的計時值，一次實驗過程結束。

2.3、按“清零”按鈕，計時數據全清零；再次按開始/停止按鍵，跳臺停止轉動；關閉開始/停止開關，控制器10停止工作。

3、實驗結果

取36例icr小白鼠，雌性，體重(20±2)g，分二組，第一組18只正常喂食，第二組18只斷食1天，只喂水。

先做第一組18只小鼠實驗，分50轉/分、70轉/分、90轉/分三個轉速水平進行實驗，每個轉速水平上進行6只。第二組18只小鼠實驗以同樣方式隨后進行。

按上述實驗步驟進行實驗，實驗裝置將根據小鼠的被動旋轉時間自動記錄，一只小鼠的實驗時間可根據小鼠的體能及眩暈程度來定，健壯的小鼠被動旋轉的持久時間可以有十來分鐘，體能或抗眩暈能力差的不超過5分鐘就會掉下。

圖2為36例小鼠在不同旋轉速度下的被動旋轉持久度實驗結果。

從實驗結果看，無論高低速狀態下兩組小鼠被動旋轉持久時間差異均明顯，同組小鼠在高低轉速下的被動旋轉持久時間差異也明顯，充分說明該實驗方法及裝置在小鼠抗疲勞抗眩暈測試中的適用性。實驗中偶爾會有幾只小鼠很耐轉，持續被動旋轉的時間會很久，很少有小鼠不適應該種平臺式旋轉環境，大多數實驗結果均較理想。

放置小鼠時要讓其在跳臺8上站穩后再開始旋轉，以免誤摔。

本裝置需在相對平靜平穩的環境下工作，震蕩和過度喧囂的環境會使小鼠受到驚嚇后過早掉下，影響實驗效果。在沒有意外情況干擾的前提下(如斷電等)，儀器可連續工作48小時。

本說明書實施例所述的內容僅僅是對發明構思的實現形式的列舉，本發明的保護范圍不應當被視為僅限于實施例所陳述的具體形式，本發明的保護范圍也包括本領域技術人員根據本發明構思所能夠想到的等同技術手段。