CN101406409A - 数字式脊髓损伤动物模型制备仪 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种数字式脊髓损伤动物模型制备仪，包括机械部分和电子探测部分，其特征在于：A.机械部分：包括底板和设置在底板上的三维移动支架，所述底板的中部设置有能取出的基板，在该基板的四周设置有若干个固定器，在底板的端部安装有脊柱定位器和夹子，该脊柱定位器和夹子能有效地固定动物脊柱的平衡位置，使动物的脊柱位于基板的中心线上，所述三维移动支架安装有传感器和打击针；B.电子探测部分：包括打击针精密位移转换模块、脊髓放电高速转换采集模块和数据处理模块。该采集仪能准确地记录动物脊髓损伤打击针的全部运动参数，并且能准确记录从打击开始到结束时脊髓的放电参数，为动物脊髓损伤研究分析提供了更准确跟全面的数据。
Description
技术领域
本发明涉及一种数据采集装置，具体涉及一种数字式脊髓损伤动物模型制备仪。
背景技术
目前，脊髓损伤动物模型通常有脊髓撞击损伤模型、脊髓压迫损伤模型、脊髓缺血及再灌注损伤模型、切割和吸除型脊髓损伤模型、静压型脊髓损伤模型、光化学诱导型脊髓损伤模型、牵拉性脊髓损伤模型。然而理想的脊髓损伤模型应具备以下3方面的条件：(1)临床相似性：即制作的脊髓损伤模型与临床相近，尽量接近人类的情况。从理论上讲，使脊柱受钝性暴力的作用后致伤，即所谓“闭合性脊髓损伤”，可以模拟脊髓在外力作用下受损和其后的病理改变过程，与人类脊髓损伤的情形相似。但实际研究中发现，动物模型与临床脊髓损伤仍有很大区别，这种闭合伤所造成的功能障碍并不稳定，难以制备可重复的分级损伤模型。(2)可调控性：即可根据实际需要调整损伤强度，复制出不同损伤程度的脊髓损伤模型。(3)可操作性与可重复性，即对脊髓损伤模型制作的各关键步骤客观化、定量化，使其可信度高、可实施性强，能反映客观问题。不同脊髓损伤模型，导致不同类型的解剖结构损伤与神经功能变化。目前，脊髓损伤动物模型的各种制备方法均存在一定的局限性。所以，建立理想的脊髓损伤动物模型是进行脊髓损伤及修复研究的首要问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是如何提供一种数字式脊髓损伤动物模型制备仪，该仪器能准确地记录动物脊髓损伤打击针的全部运动参数，并且能准确记录从打击开始到结束时脊髓的放电参数，为动物脊髓损伤研究分析提供了更准确跟全面的数据。
本发明所提出的技术问题是这样解决的：构造一种数字式脊髓损伤动物模型制备仪，包括机械部分和电子探测部分，其特征在于：
A、机械部分：包括底板和设置在底板上的三维移动支架，所述底板的中部设置有能取出的基板，在该基板的四周设置有若干个固定器，在底板的端部安装有脊柱定位器和夹子，该脊柱定位器和夹子能有效地固定动物脊柱的平衡位置，使动物的脊柱位于基板的中心线上，所述三维移动支架安装有传感器和打击针；
B、电子探测部分：包括打击针精密位移转换模块、脊髓放电高速转换采集模块和数据处理模块，其中精密位移转换模块包括电感式传感器和与其连接的位移振幅测量器，用于记载所述打击针的位移振幅数据；所述高速转换采集模块设置有脊柱连接钳，所述脊柱连接钳与生物机能处理器连接，采集动物脊髓正常和受到打击时的放电信号；所述数据处理模块处理由位移振幅测量器和生物机能处理器所记载或者采集的打击针的位移振幅数据和动物脊髓放电信号，以时间顺序生成打击针的位移振幅数据和动物脊髓放电信号对照表。
按照本发明所提供的数字式脊髓损伤动物模型制备仪，其特征在于，所述底板上设置有固定器移动轨道，能使固定器通过旋动设置在固定器端部的旋钮沿轨道移动或者定位。
按照本发明所提供的数字式脊髓损伤动物模型制备仪，其特征在于，所述三维移动支架包括主支架、传感器支架和打击针支架，其中主支架的根部通过旋钮设置在底板的滑轨上，所述传感器支架和打击针支架从上到下依次安装在主支架上，并能沿主支架上下或者左右移动，整个三维移动支架能使打击针能在X轴、Y轴和Z轴三个方向运动，到达指定区域。
按照本发明所提供数字式脊髓损伤动物模型制备仪，其特征在于，所述打击针套设有圆筒形限位器，该圆筒形限位器能使打击针准确运动到指定位置。
本发明的有益效果为：该采集仪结构简单合理，能准确采集到打击针的全部运动参数，从打击开始到打击结束时椎骨的微弱运动轨迹，以及从打击开始到结束时脊髓的放电状况，记录脊髓受打击时放电过程的各个细节，为研究人员提供了更为准确和全面的数据。
附图说明
图1是本发明的逻辑方框图；
图2是本发明机械部分结构示意图；
图3是本发明的系统的工作流程图。
其中，1、底板，2、基板，3、固定器，4、固定器滑轨，5、打击针，6、传感器，7、传感器支架，8、主支架，9、打击针支架，10、主支架滑轨。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步的说明。
如图1、图2所示，本发明包括机械部分和电子探测部分，机械部分包括底板1和设置在底板1上的三维移动支架，底板1的中部设置有能取出的基板1，在该基板1的四周设置有若干个固定器3，在底板1的端部安装有脊柱定位器和夹子，该脊柱定位器和夹子能有效地固定动物脊柱的平衡位置，使动物的脊柱位于基板的中心线上，三维移动支架安装有传感器6和打击针5，底板1上设置有固定器移动轨道4，能使固定器3通过旋动设置在固定器端部的旋钮沿轨道4移动或者定位，三维移动支架包括主支架8、传感器支架7和打击针支架9，其中主支架9的根部通过旋钮设置在底板的滑轨10上，传感器支架7和打击针支架9从上到下依次安装在主支架8上，并能沿主支架8上下或者左右移动，整个三维移动支架能使打击针能在X轴、Y轴和Z轴三个方向运动，到达指定区域，打击针5套设有圆筒形限位器，该圆筒形限位器能使打击针准确运动到指定位置；电子探测部分包括：包括打击针精密位移转换模块、脊髓放电高速转换采集模块和数据处理模块，其中精密位移转换模块包括电感式传感器和与其连接的位移振幅测量器，用于记载所述打击针的位移振幅数据，所述高速转换采集模块设置有脊柱连接钳，所述脊柱连接钳与生物机能处理器连接，采集动物脊髓放电信号，数据处理模块处理由位移振幅测量器所记载或者采集的打击针的位移振幅数据和动物脊髓放电信号，以时间顺序生成位移振幅数据和动物脊髓放电信号对照表。
其中生物机能处理器采用成都泰盟科技有限公司研制的BL-420生物机能实验系统，它是配置在微机上的4通道生物信号采集、放大、显示、记录与处理系统，由以下三个主要部分构成：1、IBM兼容微机；2、BL-420系统硬件；3、BL-NewCentury生物信号显示与处理软件。BL-420系统硬件是一台程序可控的，带4通道生物信号采集与放大功能，并集成高精度、高可靠性以及宽适应范围的程控刺激器于一体的设备。BL-NewCentury生物信号显示与处理软件利用微机强大的图形显示与数据处理功能，可同时显示4道从生物体内或离体器官中探测到的生物电信号或张力、压力等生物非电信号的波形，并可对实验数据进行存贮、分析及打印。该系统可适用于大、中专医学院校，科研单位进行生理、药理、毒理和病理等实验，并可完成实验数据的分析及打印工作，它完全替代了原有利用分离的放大器、示波器、记录仪、刺激器等仪器所构成的烦琐而性能低下的生物信号观测系统，功能更加强大与灵活。
下面结合实施例对本发明进行说明：
选用指定标准的大鼠，首先进行麻醉，在此阶段将大鼠固定于大鼠固定器上，四肢分别固定在四周的固定器上，该装置选用材质柔和的皮带物质固定，大鼠固定后呈现X型，由于大鼠，在苏醒后可能会出现挣扎现象，因此需要添加额外的固定装置以固定大鼠头部和尾巴，大鼠麻醉后，立即进行手术，沿中轴线切开背部皮肤，暴露相应椎骨(T9)并做椎板切除术，用咬骨钳轻轻咬除椎骨，直到暴露到硬脊膜。由于大鼠的脊髓直径约为3mm，打击针头直径为2.2mm，暴露区域约为：3mm*3mm。等待到麻醉后60min后，进行脊髓挫伤。此时将打击限位器移至打击区域，校正相对零高度，将打击针拉至打击高度，分别为：6.25mm，12.5mm，25mm，50mm，打击针能在各个高度下落并能准确打击指定的脊髓。另外，该装置电子部分不但能准确记录下打击针的全部运动参数，而且还能记录脊髓受打击时全部的放电过程各个细节。与打击针相关的技术参数：
下落高度Drop_H<Drop height>：可由人为规定，6.25mm，12.5mm，25mm，50mm；
恰时接触到脊髓时的临界速度Imp_V<Impact Velocity>：从启动时经历自由下落过程，恰恰到达/解出脊髓的速度；
脊髓压缩距离Comp_D<Compression Distance>：描述打击针从解出脊髓开始到结束，总共压缩的距离；
脊髓压缩时间Comp_T<Compression Time>：从打击针解出脊髓开始到运动停止时，所经历的时间；
脊髓压缩比例Comp_R<Compression Rate>：该参量可由系统自动求得，Comp_R＝Comp_D/Comp_T。
该采集仪主要是对测量模块的二个部份有特殊的要求：1.位移测量精度；2.位移采样间隔时间。位移测量精度对于Comp_D项的测量是一个至关重要的一项，因为Comp_D测量的结果很小，并且它将决定着Comp_R的测量结果，因些对于位移测量传感器的灵敏度设计至关重要，由于采集仪为非接触式测量，因些选用感应测量模式为一种比较合理的测量方式。在测量电路设计上，重要考虑外部环境的对系统运行的影响，采集仪在正常实验中，须自动进行环境校准，以消除环境影响。
如图3所示采集仪的工作流程：
1、系统校准，由于在进行精密位移转换方案将使用电感式进行非接触式测量，因为环境因素的影响就一定要重视，它将直接影响到测量的最终精度，因此系统校准就作为一个非常重要模块，将外界的影响模型看作：Y0＝K1×0+K2(K1-倍数影响，K2-偏移影响，Y0-附加的环境影响)，如果实验是对各个实验体只进行简单对比，那么K2的影响将不会影响最终目的，但K1为一个倍数影响，只有通过内部多次测量，通过计算出一个影响最小的K1，将这个K1值运算到实验结果数据上，以将实验环境的影响降到最小，提高测量结果的准确度。
2、启动机构：由于采集仪测量中，时间的测量作为一个重要的曲线绘制依据，因些在自由落体下落开始的时候，采集仪就同时进入采样启动，如果启动机构做得不是很好，将影响对于实验数据的重现性。采集时间间隔也将＜2us，考虑到这个项目中实验的高度最大为50mm，根据现有的测量技术，可以做到采样间隔＜＝0.1us采样一个位置点，因为数据点采集得越多，对于实验数据的重现性就越逼真，本身一次实验的时间就短，加快采样间隔同时也需要一个准确的启动机制来触发采集仪运行。
3、精密位移转换机构：在打击针自由落体下降的时候，通过对电感式位移传感器的精密设计，提高这部份精度及灵敏度，再通过对于传感器信号的输出的信号检波，阻抗变化。
4、高速转换、采集、处理机构：通过对位移部份信号的输出，进行高速转换为数字信号(高速ADC)，再通过高速CPU进行ADC的读取进行存贮，完成一次实验后，对实验数据进行环境参数的处理，把处理完的数据存贮到内部存贮器中，如果系统为一个独立模式，将曲线及测量的各个参数结果显示到系统的LCD(320X240)上，如果系统上没有配LCD(320X240)，可以将数据上传到计算机进行存贮管理。
Claims (4)
1、一种数字式脊髓损伤动物模型制备仪，包括机械部分和电子探测部分，其特征在于：
A、机械部分：包括底板和设置在底板上的三维移动支架，所述底板的中部设置有能取出的基板，在该基板的四周设置有若干个固定器，在底板的端部安装有脊柱定位器和夹子，该脊柱定位器和夹子能有效地固定动物脊柱的平衡位置，使动物的脊柱位于基板的中心线上，所述三维移动支架安装有传感器和打击针；
B、电子探测部分：包括打击针精密位移转换模块、脊髓放电高速转换采集模块和数据处理模块，其中精密位移转换模块包括电感式传感器和与其连接的位移振幅测量器，用于记载所述打击针的位移振幅数据；所述高速转换采集模块设置有脊柱连接钳，所述脊柱连接钳与生物机能处理器连接，采集动物脊髓正常和受到打击时的放电信号；所述数据处理模块处理由位移振幅测量器和生物机能处理器所记载或者采集的打击针的位移振幅数据和动物脊髓放电信号，以时间顺序生成打击针的位移振幅数据和动物脊髓放电信号对照表。
2、根据权利要求1所述的动物脊髓损伤数字采集仪，其特征在于，所述底板上设置有固定器移动轨道，能使固定器通过旋动设置在固定器端部的旋钮沿轨道移动或者定位。
3、根据权利要求1所述的动物脊髓损伤数字采集仪，其特征在于，所述三维移动支架包括主支架、传感器支架和打击针支架，其中主支架的根部通过旋钮设置在底板的滑轨上，所述传感器支架和打击针支架从上到下依次安装在主支架上，并能沿主支架上下或者左右移动，整个三维移动支架能使打击针能在X轴、Y轴和Z轴三个方向运动，到达指定区域。
4、根据权利要求1所述的动物脊髓损伤数字采集仪，其特征在于，所述打击针套设有圆筒形限位器，该圆筒形限位器能使打击针准确运动到指定位置。
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