CN103875547A - 一种动物挂杠持久度测试装置 - Google Patents

Abstract

一种动物挂杠持久度测试装置，包括水池、传感装置、带有控制面板的控制器和控制器电源，所述的水池包括水槽和位于水槽正下方的蓄水池，所述的水槽上盖板上设有用于放置被测动物的放置口，所述的蓄水池内设有潜水泵和温控器，水槽底部设有与蓄水池连通的进水口和出水口，并在出水口处配有电水阀；所述的传感装置包括弹簧、光栏、横杠和光耦；控制器分别与传感装置、电水阀信号连接，控制器的控制面板上设有控制器电源开关、查询按钮、清零按钮与显示器，所述的控制器电源开关与控制器的电源控制模块相连。本发明的有益效果是：该装置自动记录小白鼠在该实验环境中的抓杠次数及挂杠持久时间，装置简单，测量结果准确，并且每次测量持续时间短。

Description

一种动物挂杠持久度测试装置

技术领域

本发明涉及一种动物挂杠持久度测试装置。

背景技术

动物用爪挂杠持久度实验同属于静态抗疲劳实验，可用在抗疲劳药物、抗抑郁药物、兴奋药物的研制及相关医学研究中，当小鼠在一个封闭的水池中游泳时，因恐惧或体力不支往往会寻找可以抓住的支撑点，而当四爪及臂不能支撑整个身体重量时又会放弃抓杠掉入水中，如此重复多次，最终放弃抓杠。挂杠时间和次数可用于评价研制药物的药效及相关医学作用。

这种让动物自然抓杠挂臂的实验方式可用于动物静态疲劳的检测，并可与站杆式数据记忆动物疲劳测试仪进行同步实验，此两种方法均可用于类似实验，并可形成相互对照。

采用该方法测试动物抗疲劳能力目前国内外均未见报道，类似动物抗疲劳实验目前在业界有采用站线式、站杆式等方法，对动物来讲，站立姿势较易做到，持久度可较长，实验时间也相对会很长，有时需要几天，本文所述方法与前两种的不同在于：本装置以动物多臂挂杠的姿势进行疲劳实验，相比前者难度增加，持久度降低，相应实验时间缩短。实验常用动物如小白鼠等的臂力有限，一次挂杠时间不会很长，实验观察一般不超过3min。经多次抓杠挂杠后最终放弃，所以，一次完整的实验一般不超出2小时，而游水小鼠的一个共性：在一个相对较冷（20℃以下）的水温中游水时，小鼠寻支撑的意愿会很高，如此可在水面上方加一活动细杠供其抓握，当小鼠抓住细杠时，让水位迅速下降，如此小鼠不再具浮力，体重全由爪和挂臂支撑，最多几分钟就会掉回水中，此时再让水位复位，如此重复可进行相应疲劳实验，相关自动检测装置可据此原理研制。

发明内容

本发明针对目前的站立式动物抗疲劳测试装置耗时长、结果容易产生误差的问题，提出了一种能自动记录小白鼠抓杠次数及挂杠持久时间，耗时短、结果准确可靠的挂杠式动物抗疲劳测试装置。

本发明所述的一种动物挂杠持久度测试装置，其特征在于：包括水池、传感装置、带有控制面板的控制器和控制器电源，所述的水池包括水槽和位于水槽正下方的蓄水池，所述的水槽上盖板上设有用于放置被测动物的放置口，所述的蓄水池内设有潜水泵和温控器，所述的水槽底部设有与蓄水池连通的进水口和出水口，并在出水口处配有电水阀；所述的传感装置包括弹簧、光栏、横杠和光耦，所述的弹簧的底部固定在所述的上盖板表面；所述的光栏的两端分别固定在所述的弹簧的上端；所述的横杠通过两端的悬挂杆水平悬挂在所述的上盖板下方的水槽内；每根弹簧对应设置一对光耦，并且光耦的探测头指向所述的光栏；所述的控制器内部相应的输入控制模块的光耦信号模块和门控信号模块分别与所述的传感装置、所述的电水阀信号连接，所述的控制器的控制面板上设有控制器电源开关、查询按钮、清零按钮与显示器，所述的控制器电源开关与控制器的电源控制模块相连；所述的控制器与所述的控制器电源电连；所述的查询按钮以及清零按钮分别与控制器内部相应的输入控制模块连接；所述的显示器与所述的控制器的输出控制模块相连。

所述的控制器由常用51系列单片机AT89S51为主控芯片外加TTL功能电路和模拟放大电路组成。

所述的水槽内部从左到右依次设有用于限制最低水位的第一竖隔板、用于隔离动物的第二竖隔板、用于限制最高水位的第三竖隔板，其中第一竖隔板和第三竖隔板的底边分别固定在所述的水槽的内底面，第二竖隔板的上边与上盖板的内表面固定，并且第二竖隔板与所述的水槽内底面留有间隙，所述的第三竖隔板的高度介于所述的第一竖隔板高度和水槽高度之间。

所述的出水口设置在第一竖隔板与同侧水槽侧壁之间的水槽底部；所述的进水口设置在第二竖隔板与第三竖隔板之间的水槽底部。

位于第三竖隔板与同侧水槽侧壁之间的水槽底板设有用于与蓄水池连通的溢流出水口。

所述的上盖板铰接用于盖合放置口的活动盖。

所述的蓄水池的体积为所述的水槽体积的2倍。

位于横杠正上方的上盖板上设有与所述的横杠平行的LED灯带，并且所述的LED灯带外部安装磨砂玻璃。

两对光耦分别安装在上端盖板的窄相两端。

弹簧使光耦处常开状态，当动物下拉横杠时，带动光栏下移，光耦输出信号改变，释放横杠时，光栏上移，光耦输出信号复原；在横杠上方的盖板部位安装的一排LED灯带，位置与横杠平行，用磨砂玻璃盖住形成无影光带，便于动物寻找横杠；而控制器的部分：控制器电源：开电源，计数和计时显示全为零，控制器开始等待光耦信号的到来；输入控制模块：计数计时清零按纽：按此按纽在运行过程中可随时让所有数据回零，等待下一个光耦开/闭信号的到来，期间，在光耦闭状态下计时继续；查询按纽：按此按纽开始按序查询计时值，计数最多可达35次，一次计时最长可达9999秒；光耦信号：控制器根据光耦开/闭信号控制电水阀及计数计时状态；输出控制模块：显示器：实时计数显示为上排右2位，查询序号显示为上排左2位，计时显示为下排4位，显示器均为LED(发光二极管)；电水阀状态：光耦信号“闭”时，电水阀“开”状态，反之亦然。

工作过程：设置温控器温度，加满蓄水箱中清水，预热至设定温度后开启控制器电源开关，此时计数和计时显示自动清零，等待光耦信号到来；潜水泵把蓄水箱中清水注入水槽；待水位满过第三竖隔板后，取小鼠，打开活动盖放入水槽中，盖上活动盖，实验开始；观察小鼠在光壁的水槽中来回游水，最终会因恐惧或疲劳去抓水槽中唯一可支撑物横杠，微小的负荷即可使横杠下移，同时带动光栏下移使光耦产生“闭”信号（横杠的两端都有光耦，两光耦信号以“或”门输出，如此，无论小鼠在任何位置抓杠都可产生信号），该信号经控制器使计数显示累加1，并开始相应计时，同时让电水阀打开，槽中水位迅速下降至第一竖隔板上边缘，如此，小鼠处于无浮力状况下挂杠支撑，直至爪力或臂力不支掉入水中，同时横杠在弹簧的作用下和光栏同步上移，光耦产生“开”信号，并使电水阀关闭，槽中水缓缓上升至第三竖隔板；至此，一次计数计时过程结束，控制器等待下一“闭”信号的到来，如此多次循环实验，直至小鼠放弃抓杠；按“查询”钮，上排前两位显示抓杠次序，下排4位显示相应的持续时间，按次序循环显示，按一次显示一组；按“清零”钮，所有信息清零，等待下一个“闭”信号的到来。

本发明的有益效果是：该装置自动记录小白鼠在该实验环境中的抓杠次数及挂杠持久时间，装置简单，测量结果准确，并且每次测量持续时间短。

附图说明

图1是本发明的结构图（其中A代表门控信号；B代表光耦信号）。

图2是本发明的电路控制原理框图。

图3是本发明的控制流程图。

图4是本发明的实验流程图。

图5是本发明的实验结果。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明

参照附图：

本发明所述的一种动物挂杠持久度测试装置，包括水池1、传感装置2、带有控制面板31的控制器3和控制器电源，所述的水池1包括水槽11和位于水槽正下方的蓄水池12，所述的水槽11上盖板111上设有用于放置被测动物的放置口，所述的蓄水池12内设有潜水泵121和温控器122，所述的水槽11底部设有与蓄水池连通的进水口112和出水口113，并在出水口113处配有电水阀13；所述的传感装置2包括弹簧21、光栏22、横杠23和光耦24，所述的弹簧21的底部固定在所述的上盖板111表面；所述的光栏22的两端分别固定在所述的弹簧21的上端；所述的横杠23通过两端的悬挂杆水平悬挂在所述的光栏22下方的水槽11内；每根弹簧21对应设置一对光耦24，并且光耦24的探测头指向所述的光栏22；所述的控制器3的门控信号模块和光耦信号模块分别与所述的传感装置2、所述的电水阀13信号连接，所述的控制器3的控制面板31上设有控制器电源开关、查询按钮、清零按钮与显示器，所述的控制器电源开关与控制器的电源控制模块相连；所述的控制器与所述的控制器电源电连；所述的查询按钮以及清零按钮分别与控制器内部相应的输入控制模块连接；所述的显示器与所述的控制器的输出控制模块相连。

所述的控制器3由常用51系列单片机AT89S51为主控芯片外加TTL功能电路和模拟放大电路组成。

所述的水槽11内部从左到右依次设有用于限制最低水位的第一竖隔板114、用于隔离动物的第二竖隔板、用于限制最高水位的第三竖隔板，其中第一竖隔板114和第三竖隔板116的底边分别固定在所述的水槽11的内底面，第二竖隔板115的上边与上盖板111的内表面固定，并且第二竖隔板115与所述的水槽11内底面留有间隙，所述的第三竖隔板116的高度介于所述的第一竖隔板114高度和水槽11高度之间。

所述的出水口113设置在第一竖隔板114与同侧水槽侧壁之间的水槽11底部；所述的进水口112设置在第二竖隔板115与第三竖隔板116之间的水槽11底部。

位于第三竖隔板116与同侧水槽侧壁之间的水槽底板设有用于与蓄水池连通的溢流出水口117。

所述的上盖板111铰接用于盖合放置口的活动盖118。

所述的蓄水池12的体积为所述的水槽11体积的2倍。

位于横杠23正上方的上盖板111上设有与所述的横杠23平行的LED灯带，并且所述的LED灯带外部安装磨砂玻璃。

两对光耦24分别安装在上端盖板的窄相两端。

弹簧21使光耦24处常开状态，当动物下拉横杠23时，带动光栏22下移，光耦24输出信号改变，释放横杠23时，光栏22上移，光耦24输出信号复原；在横杠23上方的盖板111部位安装的一排LED灯带，位置与横杠23平行，用磨砂玻璃盖住形成无影光带，便于动物寻找横杠23；而控制器3的部分：控制器电源：开电源，计数和计时显示全为零，控制器开始等待光耦信号的到来；输入控制模块：计数计时清零按纽：按此按纽在运行过程中可随时让所有数据回零，等待下一个光耦开/闭信号的到来，期间，在光耦闭状态下计数继续；查询按纽：按此按纽开始按序查询计时值，计数最多可达35次，一次计时最长可达9999秒；光耦信号：控制器根据光耦开/闭信号控制电水阀及计数计时状态；输出控制模块：显示器：实时计数显示为上排右2位，查询序号显示为上排左2位，计时显示为下排4位，显示器均为LED(发光二极管)；电水阀状态：光耦信号“闭”时，电水阀“开”状态，反之亦然。

工作过程：设置温控器温度，加满蓄水箱中清水，预热至设定温度后开启控制器电源开关，此时计数和计时显示自动清零，等待光耦信号到来；潜水泵把蓄水箱中清水注入水槽；待水位满过第三竖隔板后，取小鼠，打开活动盖放入水槽中，盖上活动盖，实验开始；观察小鼠在光壁的水槽中来回游水，最终会因恐惧或疲劳去抓水槽中唯一可支撑物横杠，微小的负荷即可使横杠下移，同时带动光栏下移使光耦产生“闭”信号（横杠的两端都有光耦，两光耦信号以“或”门输出，如此，无论小鼠在任何位置抓杠都可产生信号），该信号经控制器使计数显示累加1，并开始相应计时，同时让电水阀打开，槽中水位迅速下降至第一竖隔板上边缘，如此，小鼠处于无浮力状况下挂杠支撑，直至爪力或臂力不支掉入水中，同时横杠在弹簧的作用下和光栏同步上移，光耦产生“开”信号，并使电水阀关闭，槽中水缓缓上升至第三竖隔板；至此，一次计数计时过程结束，控制器等待下一“闭”信号的到来，如此多次循环实验，直至小鼠放弃抓杠；按“查询”钮，上排前两位显示抓杠次序，下排4位显示相应的持续时间，按次序循环显示，按一次显示一组；按“清零”钮，所有信息清零，等待下一个“闭”信号的到来。

实施例2本实施例与实施例1的区别之处在于：水池由水槽和蓄水池两部分组成，水槽高15cm，长15cm，宽8cm，上有一8cm×7cm的活动盖，可供40g～15g重的小动物进出，下端开有3个进出水孔，当水槽中水位满过第三竖隔板时，由该溢流出水口排入蓄水池，第一竖隔板的作用是当电水阀打开，水槽水位下降时，保持槽中水位不低于第一竖隔板高度（出水口出水速度远高于进水速度），第二竖隔板可将实验动物与进出水口隔离；蓄水池体积2倍于水槽，内置可调温控器和潜水泵；潜水泵把蓄水池中的恒温水恒流注入水槽，当电水阀关闭时，水槽中水位如满过第三竖隔板，可经溢流出水口排回蓄水池，如此，可保持水槽中水位相对高位，实际设定高度为离横杠1.2cm距离；当电水阀打开时，水槽水位如满过第一竖隔板，即可经出水口排回蓄水池，如此，可保持水槽中水位相对低位；两对光耦分别安装在上端盖板的窄相两端，弹簧使光耦处常开状态，当动物下拉横杠时，带动光栏下移，光耦输出信号改变，释放横杠时，光栏上移，光耦输出信号复原；在横杠上方的盖板部位安装一排LED灯，位置与横杠平行，用磨砂玻璃盖住形成无影光带，便于动物寻找横杠。

实施例3取30例实验用健康小白鼠，体重15～25g，分两组，一组15只正常喂食，另一组15只断食1天，只喂水。调节温控器温度至22℃，预热半小时，待池水升温至22℃左右打开控制器开关，开潜水泵，使槽中水位徐徐上升至隔板C位时放入小白鼠，盖上顶盖，仪器将根据小白鼠的抓杠次数和相应时间自动记录，一只小鼠的实验时间可根据小鼠的体能及是否愿意多次抓杠来定，一只健壮的小鼠一次实验会有5-10次抓杠，体力差的不超过5次就不再愿意抓杠。图5可见30例小白鼠的挂杠实验结果。

从实验结果看，两组动物的挂杠次数和时间差异明显，充分说明该实验方法及装置在动物抗疲劳测试中的适用性。

相对较冷的环境更适合该类实验的进行，曾经试过在26℃以上的水温和实验室环境进行该类实验，结果效果不佳，原因是由于实验小鼠在一个较温和的水环境中游水会感到相对悠闲，紧张和恐惧度不高，抓杠的意愿较弱，有时几小时都不会去抓杠，如此，不利于实验的进行，20℃左右较合适。

实验不宜选择太小的动物，如小于15g的小白鼠，由于浮力的因素使小鼠抓杠时重力太小，带不动光栏下移，无法产生有效信号。

实验小鼠经几次抓杠后，经常会出现一抓杠就放弃的干扰动作，查询结果时如某一序号的对应时间为零，可视为一次误操作。

本装置需在相对平静平稳的环境下工作，震荡和过度倾斜会使水平面不稳，影响实验效果。在没有意外情况干扰的前提下（如断电等），仪器可连续工作48小时。

本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也包括本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。

Claims (9)

1.一种动物挂杠持久度测试装置，其特征在于：包括水池、传感装置、带有控制面板的控制器和控制器电源，所述的水池包括水槽和位于水槽正下方的蓄水池，所述的水槽上盖板上设有用于放置被测动物的放置口，所述的蓄水池内设有潜水泵和温控器，所述的水槽底部设有与蓄水池连通的进水口和出水口，并在出水口处配有电水阀；所述的传感装置包括弹簧、光栏、横杠和光耦，所述的弹簧的底部固定在所述的上盖板表面；所述的光栏的两端分别固定在所述的弹簧的上端；所述的横杠通过两端的悬挂杆水平悬挂在所述的上盖板下方的水槽内；每根弹簧对应设置一对光耦，并且光耦的探测头指向所述的光拦；所述的控制器内部相应的输入控制模块的光耦信号模块和门控信号模块分别与所述的传感装置、所述的电水阀信号连接，所述的控制器的控制面板上设有控制器电源开关、查询按钮、清零按钮与显示器，所述的控制器电源开关与控制器的电源控制模块相连；所述的控制器与所述的控制器电源电连；所述的查询按钮以及清零按钮分别与控制器内部相应的输入控制模块连接；所述的显示器与所述的控制器的输出控制模块相连。

2.如权利要求1所述的一种动物挂杠持久度测试装置，其特征在于：所述的控制器由常用51系列单片机AT89S51为主控芯片外加TTL功能电路和模拟放大电路组成。

3.如权利要求2所述的一种动物挂杠持久度测试装置，其特征在于：所述的水槽内部从左到右依次设有用于限制最低水位的第一竖隔板、用于隔离动物的第二竖隔板、用于限制最高水位的第三竖隔板，其中第一竖隔板和第三竖隔板的底边分别固定在所述的水槽的内底面，第二竖隔板的上边与上盖板的内表面固定，并且第二竖隔板与所述的水槽内底面留有间隙，所述的第三竖隔板的高度介于所述的第一竖隔板高度和水槽高度之间。

4.如权利要求3所述的一种动物挂杠持久度测试装置，其特征在于：所述的出水口设置在第一竖隔板与同侧水槽侧壁之间的水槽底部；所述的进水口设置在第二竖隔板与第三竖隔板之间的水槽底部。

5.如权利要求4所述的一种动物挂杠持久度测试装置，其特征在于：位于第三竖隔板与同侧水槽侧壁之间的水槽底板设有用于与蓄水池连通的溢流出水口。

6.如权利要求5所述的一种动物挂杠持久度测试装置，其特征在于：所述的上盖板铰接用于盖合放置口的活动盖。

7.如权利要求6所述的一种动物挂杠持久度测试装置，其特征在于：所述的蓄水池的体积为所述的水槽体积的2倍。

8.如权利要求7所述的一种动物挂杠持久度测试装置，其特征在于：位于横杠正上方的上盖板上设有与所述的横杠平行的LED灯带，并且所述的LED灯带外部安装磨砂玻璃。

9.如权利要求8所述的一种动物挂杠持久度测试装置，其特征在于：两对光耦分别安装在上端盖板的窄相两端。

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