CN103405220B - 水转轮式疲劳测试仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水转轮式疲劳测试仪，包括L形的测试仪主机，测试仪主机由水平的基座和竖向的支撑部连接构成，支撑部位于基座的左端；测试仪主机的基座上沿基座长度方向水平设置两条条形凸沿，测试仪主机上安装透明矩形水槽，透明矩形水槽的底部位于两条条形凸沿之间。它能使传统游泳法的基本精髓得到体现，能使先进转轮式跑步机的工作原理得到发挥，既没有损伤性的驱赶方式，又能得到最终的疲劳力竭状态，同时能最大限度的节约动物资源，这种实验方法显然是更可靠、更真实、更适合大样本实验。该仪器由电脑控制、数据清晰、结构简单、组合方便、清洗快捷、同时节能环保。

Description

水转轮式疲劳测试仪

技术领域

 本发明涉及一种动物实验设备，特别涉及一种水转轮式疲劳测试仪。

背景技术　

 目前，要想从众多的化学物质、植物，食物中筛选出具有抗疲劳作用的物质，首先要从实验动物的身上得到真实的验证。这就需要得到动物的正确配合及动物身体状态的真实体现。但现有的抗疲劳药物的鉴定、筛选方法都存在着一定的问题：不管是平板跑步机、转棒疲劳仪还是转轮式疲劳仪都存在不恰当的强迫动物运动的方式，如：电刺激、气体打击、声音恐吓、人人为驱赶等等。这给动物造成身体上的损伤和精神上的恐慌，使动物处于一种高应激状态下运动。然而有的动物在受到电击后能短时间拼命奔跑，而有的受到电击后会神经痉挛，肌肉僵硬，不能奔跑；还有的动物找到一种逃避电击方法后，同样不能奔跑。这些现象在自然界屡见不鲜。例如，人类受到突发情况的强刺激时也同样有两种不同的反应，一种是会迅速逃脱，一种是不知怎么逃脱而僵住不动。

发明内容

为了找到一种更合理、更科学的试验方法，我们试着将游泳法与转轮式跑步机巧妙地结合起来，最终设计了一种水转轮式疲劳测试仪，它可解决现有技术存在的问题。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：水转轮式疲劳测试仪，包括L形的测试仪主机，测试仪主机由水平的基座和竖向的支撑部连接构成，支撑部位于基座的左端；测试仪主机的基座上沿基座长度方向水平设置两条条形凸沿，测试仪主机上安装透明矩形水槽，透明矩形水槽的底部位于两条条形凸沿之间；透明矩形水槽的左侧与测试仪主机的支撑部配合，透明矩形水槽的左侧开设通口；测试仪主机的支撑部内安装驱动机构，驱动机构的主齿轮位于支撑部外，并且，主齿轮经通口伸入透明矩形水槽内；透明矩形水槽内前后设有两根轮架，每根轮架上各设一个由竖槽和横槽构成的L形槽；透明矩形水槽内安装水转轮，水转轮的外周均匀安装数根攀爬杆；水转轮前后两侧各设有一根转轴，每个转轴与L型槽配合；透明矩形水槽内安装传动轮，转轴移至竖槽顶端时，传动轮能与攀爬杆配合；传动轮的轴上安装副齿轮，副齿轮与主齿轮啮合；水转轮上方安装感应头，感应头通过支撑件与透明矩形水槽或测试仪主机连接；透明矩形水槽内安装触碰开关，触碰开关位于水转轮的右下方。

　　为进一步实现本发明的目的，还可以采用以下技术方案实现：所述触碰开关由L形载物板、限位块、感应器和感应杆构成；L形载物板的弯折处水平设有固定轴，L形载物板通过固定轴与透明矩形水槽铰接；L形载物板的底部竖向安装感应杆，感应杆位于固定轴右侧；测试仪主机的基座上安装感应器，感应杆的的下端与感应器对应，限位块位于L形载物板左端的下方，用于限制L形载物板左端向下摆动的幅度，限位块的左端设有弧形凹面，弧形凹面尽量靠近水转轮，但不与水转轮接触。所述透明矩形水槽的右侧壁上竖向开设滑槽和槽，槽与滑槽相通；滑槽内安装插板，插板上水平设有固定板，固定板与槽配合，固定板上竖向设有一对支撑板，每个支撑板上各开设一个安装槽，安装槽与固定轴配合；固定板与限位块连接，固定板上开设条形槽，感应杆与条形槽配合。所述感应杆上安装偏心块，偏心块与感应杆螺纹连接。所述L形载物板上开设通孔。所述水转轮由两块固定盘、数根攀爬杆、中空浮桶和两个转轴连接构成；两个固定盘之间安装中空浮桶和数个攀爬杆，中空浮桶位于固定盘的中部，数个攀爬杆位于中空浮桶的外周，每个固定盘上安装一根转轴。所述透明矩形水槽内安装电热棒和感温控头，电热棒和感温控头的插头位于透明矩形水槽外，并与测试仪主机的支撑部内的控制器连接。所述支撑件由挡板和翻转架连接构成，挡板与透明矩形水槽连接，挡板的下端尽可能造近水转轮，但不与其接触，挡板与翻转架铰接；翻转架上安装感应头。

本发明的积极效果在于以下方面：它利用鼠类会游泳但又不能长时间存在于水中，急待找地方攀登上岸的本能行为为依据，让水转轮向动物逃跑的相反方向转动。只要动物在水转轮上停止奔跑，水转轮就会将其带入水中。动物只能再次上轮奔跑，直到动物力竭不能上轮出现沉底、蹬底现象时，方为力竭，如设置几次蹬底的次数为最终力竭、达到次数时水转轮就停止转动，动物即可上轮休息完成实验。它有优点在于：能使传统游泳法的基本精髓得到体现，能使先进转轮式跑步机的工作原理得到发挥，既没有损伤性的驱赶方式，又能得到最终的疲劳力竭状态，同时能最大限度的节约动物资源，这种实验方法显然是更可靠、更真实、更适合大样本实验。该仪器由电脑控制、数据清晰、结构简单、组合方便、清洗快捷、同时节能环保。

附图说明

图1是本发明所述水转轮式疲劳测试仪的主视结构示意图：图2是沿图1的A-A线剖视放大结构示意图。

附图标记：1测试仪主机 2透明矩形水槽 3轮架 4固定盘 5攀爬杆 6传动轮 7副齿轮 8主齿轮 9L形载物板 10支撑板 11安装槽 12固定轴 13插板 14滑槽 15感应杆 16固定板 17条形槽 18限位块 19感应器 20主控箱 21电热棒 22感温控头 23转轴 24横槽 25竖槽 26挡板 27翻转架 28感应头 29中空浮桶 30通孔 32条形凸沿　33通口　34槽　35偏心块　36弧形凹面。　

具体实施方式

如图1所示，本发明所述的水转轮式疲劳测试仪包括L形的测试仪主机1。测试仪主机1由水平的基座和竖向的支撑部连接构成。支撑部位于基座的左端。测试仪主机1的基座上沿基座长度方向水平设置两条条形凸沿32。测试仪主机1上安装透明矩形水槽2。透明矩形水槽2的底部位于两条条形凸沿32之间，透明矩形水槽2的左侧与测试仪主机1的支撑部配合。透明矩形水槽2的左侧开设通口33。测试仪主机1的支撑部内安装驱动机构，驱动机构的主齿轮8位于支撑部外，并且，主齿轮8经通口33伸入透明矩形水槽2内。驱动机构可以是现有的通带动主齿轮8的机构，例如电动机。主齿轮8和条形凸沿32可确保透明矩形水槽2不会相对测试仪主机1前后摆动。同时，L形的测试仪主机1可对透明矩形水槽2提供竖向和横向两个方向支撑力，既可使透明矩形水槽2与测试仪主机1更加牢固地连接为一体，以防止测试仪主机1与透明矩形水槽2之间由于透明矩形水槽2内的部件高速运转和大鼠的活动而发生振动，从而，使所述测试仪整体运转更加平稳，确保实验数据更为精确。透明矩形水槽2内前后设有两根轮架3。每根轮架3上各设一个由竖槽25和横槽24构成的L形槽。透明矩形水槽2内安装水转轮。水转轮的外周均匀安装数根攀爬杆5。水转轮前后两侧各设有一根转轴23，每个转轴23与L型槽配合。透明矩形水槽2内安装传动轮6，转轴23移至竖槽25顶端时，传动轮6能与攀爬杆5配合。传动轮6的轴上安装副齿轮7，副齿轮7与主齿轮8啮合。水转轮上方安装感应头28，感应头28通过支撑件与透明矩形水槽2或测试仪主机1连接。透明矩形水槽2内安装触碰开关，触碰开关位于水转轮的右下方。测试仪主机1与透明矩形水槽2采用插接方式连接，而非制成一体，一方面，便于将透明矩形水槽2由测试仪主机1上取下，对透明矩形水槽2内部进行清洗，另一方面，可方便对测试仪主机1内的电器元件进行连接和更换。另外，将测试仪主机1与透明矩形水槽2制成两个独立的整体，透明矩形水槽2内盛放水和大鼠，测试仪主机1内安装电器元件，可确保电器元件不会受潮损坏，其使用寿命得以延长，而且，还可从根本上杜绝漏电事故发生。

工作原理：

测试前，先将测试仪主机1与主控箱20连接，主控箱20可接收感应头28和触碰开关发出的信号，并可进行计时、记录和打印记录数据的工作。

第一步：向透明矩形水槽2内注水，通常水位不应高于水转轮高度的三分之二。为方便注水，用户可将透明矩形水槽2由测试仪主机1上取下后，将透明矩形水槽2移至水源处注水。注水后，将透明矩形水槽2重新插回两条形凸沿32之间。水转轮在水的浮力作用下上移至竖槽25顶端，使攀爬杆5与传动轮6配合。此时，如图1所示，主齿轮8能通过传动轮6带动水转轮顺时针转动，竖槽25和横槽24构成的L形槽可防止误操作发生，确保只有在透明矩形水槽2内注有足够水的前提下，传动轮6才可与水转轮配合，并带动水转轮旋转，从则，可从根本上防止在无水情况下，将大鼠放入透明矩形水槽2内后，旋转的水转轮对大鼠造成伤害。

第二步：将大鼠放入透明矩形水槽2内的水中，大鼠会本能的向高处攀爬，即向水转轮顶部攀爬，以便达到它们认为的安全区域。但是，随着水转轮的旋转，大鼠不断地奔跑才只能攀爬至感应头28下方对应的位置，而无法达到水转轮顶部。

第三步：大鼠攀爬至感应头28下方的测试区域时，感应头28发信号至主控箱20，主控箱20开始计时，一旦大鼠被水转轮推至感应头28测试区域外时，感应头28给主控箱20信号，主控箱20暂停计时。当大鼠暂时无力，由水转轮推入水中并触动触碰开关时，触碰开关向主控箱20发出信号，由主控箱20计数。当大鼠触动触碰开关的次数达到一定值时，说明大鼠暂时力竭，此时，水转轮暂时停转一定时间，让大鼠在水转轮上休息片刻；之后，水转轮再次启动，当大鼠实在无力攀爬水转轮时，测试停止，将大鼠取出。

如图1所示，所述触碰开关由L形载物板9、限位块18、感应器19和感应杆15构成。L形载物板9的弯折处水平设有固定轴12。L形载物板9通过固定轴12与透明矩形水槽2铰接。L形载物板9的左端可向下摆动。L形载物板9的底部竖向安装感应杆15。感应杆15位于固定轴12右侧，使L形载物板9的重心偏右，确保L形载物板9始终有向右摆动的趋势，以使L形载物板9在常态下与限位块18分离，即使触碰开关处于断开状态。测试仪主机1的基座上安装感应器19。感应杆15的的下端与感应器19对应。限位块18位于L形载物板9左端的下方，用于限制L形载物板9左端向下摆动的幅度，限位块18的左端设有弧形凹面36。弧形凹面36尽量靠近水转轮，但不与水转轮接触，确保大鼠不会被水转轮带至其下方而造成伤害。该方案所述的触碰开关将机构部分与电器元件分离，安全性更高，并且，可对大鼠起到导向作用，使大鼠在遇水后本能地攀爬水转轮，可大幅节省测试时间，提高测试精度。所述的触碰开关也可以是普通的按钮式开关，但其安全性和导向性较低。所述的感应器19和感应头28可以均是接近开关。

由于大鼠的排泄物必然会沉入透明矩形水槽2的底部，而且，极易沉积于感应杆15下方，会影响触碰开关的精度，因此，需要及时清洗。但是，为了缩小透明矩形水槽2内的空间，防止大鼠落入L形载物板9下部，触碰开关与透明矩形水槽2之间的空间十分有限，极难清洗。为解决上述问题，所述透明矩形水槽2的右侧壁上竖向开设滑槽14和槽34，槽34与滑槽14相通。滑槽14内安装插板13，插板13上水平设有固定板16，固定板16与槽34配合。固定板16上竖向设有一对支撑板10，每个支撑板10上各开设一个安装槽11，安装槽11与固定轴12配合。即L形载物板9通过固定板16和插板13与透明矩形水槽2连接。固定板16与限位块18连接。固定板16上开设条形槽17，感应杆15与条形槽17配合。清洗时，可将插板13抽出，插板13通过固定板16将L形载物板9、感应杆15和限位块18一并由透明矩形水槽2能取出，从而，方便对触碰开关底部进行彻底清理。

如图1所示，所述感应杆15上安装偏心块35，偏心块35与感应杆15螺纹连接。由于偏心块35的重心偏离感应杆15的重心，因此，通过调整偏心块35相对感应杆15在横向上的位置，便可调节按动L形载物板9向下摆动的力度。从而，适合对各种体重的大鼠进行测试。例如，大鼠重较大时，如图1所示，可将偏心块35转至最右侧。

如图2所示，所述L形载物板9上开设通孔30，以减少水的浮力对L形载物板9摆动的影响，使测试数据更加精确。

如图1和图2所示，所述水转轮可由两块固定盘4、数根攀爬杆5、中空浮桶29和两个转轴23连接构成。两个固定盘4之间安装中空浮桶29和数个攀爬杆5，中空浮桶29位于固定盘4的中部，数个攀爬杆5位于中空浮桶29的外周，每个固定盘4上安装一根转轴23。中空浮桶29的作用如下：一方面可使水转轮体积增大，占用透明矩形水槽2内大量空间，以节省水资源；另一方面，可保证透明矩形水槽2内注水后水转轮能及时上浮，以便与传动轮6配合；第三方面，在测试过程中，可使水转轮漂浮于水中，轮架3与转轴23虚接触，可大幅减少磨擦，从而，使测试结果更为精确。

为防止冬季水温过低造成大鼠刺激过度而无法作出本能反应。如图1所示，所述透明矩形水槽2内安装电热棒21和感温控头22。电热棒21和感温控头22的插头位于透明矩形水槽2外，并与测试仪主机1的支撑部内的控制器连接。感温控头22测得水温后，由主控箱20控制电热棒21加热，使透明矩形水槽2内水温升至设定温度。另外，电热棒21和感温控头22的插头也可起到进一步将测试仪主机1和透明矩形水槽2连接固定的作用。

如图1所示，所述支撑件可由挡板26和翻转架27连接构成。挡板26与透明矩形水槽2连接。挡板26的下端尽可能造近水转轮，但不与其接触，从而，可确保当水转轮转速过慢时，水鼠经水转轮爬至传动轮6处而受到伤害。挡板26与翻转架27铰接，清洗所述测试仪时，可将翻转架27向上翻转竖起，从而，有足够的空间将水转轮由透明矩形水槽2内取出。翻转架27上安装感应头28。

为提高测试的精度和测试效率，水转轮、触碰开关和传动轮6在透明矩形水槽2内均需按照图1所示进行布置，并且，相互间应尽可能紧凑。但是，同时，为了确保测试精确，在每次测试完成后，需对所述测试仪进行清洗。透明矩形水槽2内各部件紧凑的结构会对清洗带来极大的困难。为解决上述矛盾，故将透明矩形水槽2内各部件设计成特定的可拆卸结构，而且，触碰开关对水转轮有锁定作用，在触碰开关拆除前水转轮的转轴23无法移出L形槽。

清洗时，先将透明矩形水槽2内水排空，再将透明矩形水槽2由测试仪主机1上取下，之后，将触碰开关取出，最后，将水转轮由透明矩形水槽2内取出。

本发明未详尽描述的技术内容均为公知技术。

Claims (8)

1.水转轮式疲劳测试仪，其特征在于：包括L形的测试仪主机（1），测试仪主机（1）由水平的基座和竖向的支撑部连接构成，支撑部位于基座的左端；测试仪主机（1）的基座上沿基座长度方向水平设置两条条形凸沿（32），测试仪主机（1）上安装透明矩形水槽（2），透明矩形水槽（2）的底部位于两条条形凸沿（32）之间；透明矩形水槽（2）的左侧与测试仪主机（1）的支撑部配合，透明矩形水槽（2）的左侧开设通口（33）；测试仪主机（1）的支撑部内安装驱动机构，驱动机构的主齿轮（8）位于支撑部外，并且，主齿轮（8）经通口（33）伸入透明矩形水槽（2）内；透明矩形水槽（2）内前后设有两根轮架（3），每根轮架（3）上各设一个由竖槽（25）和横槽（24）构成的L形槽；透明矩形水槽（2）内安装水转轮，水转轮的外周均匀安装数根攀爬杆（5）；水转轮前后两侧各设有一根转轴（23），每个转轴（23）与L型槽配合；透明矩形水槽（2）内安装传动轮（6），转轴（23）移至竖槽（25）顶端时，传动轮（6）能与攀爬杆（5）配合；传动轮（6）的轴上安装副齿轮（7），副齿轮（7）与主齿轮（8）啮合；水转轮上方安装感应头（28），感应头（28）通过支撑件与透明矩形水槽（2）或测试仪主机（1）连接；透明矩形水槽（2）内安装触碰开关，触碰开关位于水转轮的右下方；还包括主控箱(20)，主控箱(20)可接收感应头(28)和触碰开关发出的信号，并可进行计时、记录和打印记录数据的工作。

2.根据权利要求1所述的水转轮式疲劳测试仪，其特征在于：所述触碰开关由L形载物板（9）、限位块（18）、感应器（19）和感应杆（15）构成；L形载物板（9）的弯折处水平设有固定轴（12），L形载物板（9）通过固定轴（12）与透明矩形水槽（2）铰接；L形载物板（9）的底部竖向安装感应杆（15），感应杆（15）位于固定轴（12）右侧；测试仪主机（1）的基座上安装感应器（19），感应杆（15）的的下端与感应器（19）对应，限位块（18）位于L形载物板（9）左端的下方，用于限制L形载物板（9）左端向下摆动的幅度，限位块（18）的左端设有弧形凹面（36），弧形凹面（36）尽量靠近水转轮，但不与水转轮接触。

3.根据权利要求2所述的水转轮式疲劳测试仪，其特征在于：所述透明矩形水槽（2）的右侧壁上竖向开设滑槽（14）和槽（34），槽（34）与滑槽（14）相通；滑槽（14）内安装插板（13），插板（13）上水平设有固定板（16），固定板（16）与槽（34）配合，固定板（16）上竖向设有一对支撑板（10），每个支撑板（10）上各开设一个安装槽（11），安装槽（11）与固定轴（12）配合；固定板（16）与限位块（18）连接，固定板（16）上开设条形槽（17），感应杆（15）与条形槽（17）配合。

4.根据权利要求3所述的水转轮式疲劳测试仪，其特征在于：所述感应杆（15）上安装偏心块（35），偏心块（35）与感应杆（15）螺纹连接。

5.根据权利要求2所述的水转轮式疲劳测试仪，其特征在于：所述L形载物板（9）上开设通孔（30）。

6.根据权利要求1所述的水转轮式疲劳测试仪，其特征在于：所述水转轮由两块固定盘（4）、数根攀爬杆（5）、中空浮桶（29）和两个转轴（23）连接构成；两个固定盘（4）之间安装中空浮桶（29）和数个攀爬杆（5），中空浮桶（29）位于固定盘（4）的中部，数个攀爬杆（5）位于中空浮桶（29）的外周，每个固定盘（4）上安装一根转轴（23）。

7.根据权利要求1所述的水转轮式疲劳测试仪，其特征在于：所述透明矩形水槽（2）内安装电热棒（21）和感温控头（22），电热棒（21）和感温控头（22）的插头位于透明矩形水槽（2）外，并与测试仪主机（1）的支撑部内的控制器连接。

8.根据权利要求1所述的水转轮式疲劳测试仪，其特征在于：所述支撑件由挡板（26）和翻转架（27）连接构成，挡板（26）与透明矩形水槽（2）连接，挡板（26）的下端尽可能造近水转轮，但不与其接触，挡板（26）与翻转架（27）铰接；翻转架（27）上安装感应头（28）。