CN105684929B - 一种多功能抗阻训练装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种多功能抗阻训练装置，包括箱体、旋转爬梯和反射训练装置，所述旋转爬梯和所述反射训练装置设置在所述箱体内部；所述旋转爬梯包括传送带和滚轴；所述传送带套设在所述滚轴上且倾斜设置；所述反射训练装置包括电刺激器、光刺激器和控制器，所述电刺激器和光刺激器均与所述控制器信号连接，所述电刺激器设置在所述箱体内底面；所述箱体的上顶面采用栅格结构，且上顶面设有用于放置食物和/或水的凹槽。本发明不仅能够通过大鼠对饮食的本能需求，进行全天候主动抗阻训练，并且能够通过光电刺激建立大鼠对光的条件反射，进行定时、定量的被动抗阻训练。
Description
技术领域
本发明属于动物实验装置领域，具体涉及一种多功能抗阻训练装置。
背景技术
抗阻训练对增加肌肉质量、提高骨密度、改善心血管系统功能和调节神经系统的再生功能具有重要的影响，但是目前由于大鼠抗阻训练的模型尚存在很大的不足和缺陷，使抗阻训练的研究受到了很大的限制。
目前用作小鼠抗阻训练模型及缺点如下所示：
(1)利用食物诱导大鼠锻炼模型：该模型的缺点在于，大鼠爬到梯子顶部饮食时，身体处于静止状态，肱三头肌和股四头肌不再持续交替进行收缩和舒张的抗阻训练，而且也不方便统计大鼠抗阻训练的量(来源：一种新型大鼠抗阻训练模型的建立，实验动物科学，2011,28(1)：52-53)。
(2)通过光刺激和电刺激结合，使大鼠建立对光和电的反射，通过刺激使大鼠被动的进行后肢的抗阻训练：该装置只能进行大鼠后肢的抗阻训练，不能模拟人类同时进行上、下肢的抗阻训练。此外，该设置无法控制肌肉抗阻收缩的频率，由于大鼠被强迫固定在狭窄套筒内进行被动抗阻训练，会对大鼠的运动期间的情绪产生负面影响，增加了无关变量的影响(来源：发明专利，大鼠抗阻锻炼和后肢肌肉力量测试装置，专利公开号：102669003A)。
(3)固定爬梯抗阻训练模型：采用固定的爬梯，用刺激物(如硬毛刷)刺激大鼠被动沿梯子向上爬，爬到顶部后再取下大鼠从下向上爬，重复进行抗阻训练。该模型的缺点是外部的刺激，增加了无关变量的影响，而且大鼠每次爬到顶部后取下再从下部重复进行，操作繁琐。并且每次训练时间较短，不便于长时间操作，特别是不便于记录一天的运动量(来源：抗阻训练对心梗大鼠心肌Neuregulin-1的表征和心脏结构与功能的影响，体育科学，2014，34(9)：23-30)。
(4)坡度跑台被动抗阻训练模型：该模型一般要求跑台的坡度较小(<45℃)，由于跑台表面光滑，当坡度较大时小鼠不能攀爬。较小的坡度不能有效模拟抗阻训练的强度和形式，而且整个过程出于被动运动中，在运动后期需要刺激完成，增加了无关变量的影响。该模型也是每次训练时间较短，不便于长时间操作，更不便于记录一天的运动量，而且操作繁琐(来源：抗阻训练对大鼠腓肠肌Ca2+及线粒体膜电位的影响，广州体育学院学报，2014，34(2)：85-88)。
发明内容
为了解决现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种多功能抗阻训练装置。所述多功能抗阻训练装置不仅能够通过大鼠对饮食的本能需求，进行全天候主动抗阻训练，并且能够通过光电刺激建立大鼠对光的条件反射，进行定时、定量的被动抗阻训练。
本发明所采用的技术方案为：一种多功能抗阻训练装置，包括箱体、旋转爬梯和反射训练装置，所述旋转爬梯和所述反射训练装置设置在所述箱体内部；
所述旋转爬梯包括传送带和滚轴，所述滚轴包括上滚轴和下滚轴；所述传送带套设在所述滚轴上且倾斜设置；
所述反射训练装置包括电刺激器、光刺激器和控制器，所述电刺激器和光刺激器均与所述控制器信号连接，所述电刺激器设置在所述箱体内底面，所述控制器用于控制所述电刺激器和光刺激器的启闭；
所述箱体的上顶面采用栅格结构，且上顶面设有用于放置食物和/或水的凹槽，所述凹槽的位置与所述上滚轴的位置相对应。
放置食物和/或水的凹槽设置在所述箱体的上顶面，利用大鼠对饮食的本能需求，引导大鼠爬上所述旋转爬梯做全天候的主动抗阻训练，所述上顶面采用栅格设置，一方面起到通风换气的作用，另外大鼠能够通过栅格结构吃到食物和水，保证大鼠的正常生理需要。
所述旋转爬梯倾斜设置，且食物和水设置在箱体顶部，所以大鼠在饮食时需要一直保持运动的状态，引导大鼠做全天候的主动抗阻训练。
另外，本发明还能对大鼠经行进行定时、定量的被动抗阻训练，具体操作为：在控制器的控制下，同时对大鼠进行电刺激和光刺激，大鼠收到电刺激后，会自行远离所述箱体的内底面，跑到所述旋转爬梯并进行阻抗训练；因每次电刺激和光刺激同时出现，多次后，会在大鼠脑中形成反射，形成反射后，只需施加光刺激，大鼠就会自动远离箱体的内底面，跑到所述旋转爬梯并作阻抗训练。通过控制器开启关闭光刺激器，能够对大鼠进行定时、定量的被动抗阻训练。
本发明中设置反射训练装置的目的是，研究发现，电刺激会对大鼠的肌肉收缩造成影响，增加了无关变量，进而影响最终的抗阻训练结果，而本发明中使用所述反射训练装置，先在大鼠脑中建立条件反射，再使用光刺激引导大鼠做定时、定量的被动抗阻训练，极大地减少了无关变量的引入。保证了抗阻训练效果。
为调控大鼠在运动时的肌肉收缩的频率和强度，优选的技术方案是，所述多功能抗阻训练装置还包括阻力调控装置，所述阻力调控装置设置在所述滚轴上。在安装所述阻力调控装置前，大鼠在所述旋转爬梯上，主要是利用自身重力的分力使所述旋转爬梯转动，在设置阻力调控装置之后，使用者能够调整不同的阻抗来调整所述旋转爬梯的转速和大鼠需要克服的运动阻力，进而控制大鼠运动时肌肉收缩的频率和强度。
为进一步调控大鼠的运动强度，优选的技术方案是，所述多功能抗阻训练装置还包括电机，所述电机与所述控制器信号连接，所述电机的输出端与所述滚轴固定连接。在电机的带动下，能够控制所述旋转爬梯做匀速运动，对应的，大鼠的运动也是匀速的，通过控制器调整电机的转速和开启的时间，能够对大鼠经行更精确定量的抗阻训练。
为了调节旋转爬梯和水平面的夹角，优选的技术方案为，所述多功能抗阻训练装置还包括坡度调节装置，所述坡度调节装置包括滑槽和锁紧装置，所述滑槽设置在所述箱体内侧壁上，锁紧装置固设在所述滚轴的端部：当所述锁紧装置打开时，所述滚轴的端部能够在所述滑槽内滑动；当所述锁紧装置锁紧时，所述滚轴的端部与所述滑槽的位置相对静止。
使用滑槽和锁紧装置，可任意调整所述旋转爬梯与水平面的角度，以适应不同大鼠对应的抗阻训练的需求，另外，滑槽和锁紧装置的配合，具有结构简单，便于调节的优点。
根据本发明的一个实施例，所述滑槽包括水平滑槽和竖直滑槽：所述上滚轴的端部设置在所述竖直滑槽内；所述下滚轴的端部设置在所述水平滑槽内。
使用所述水平滑槽和竖直滑槽，能够方便的调节所述旋转爬梯的与水平面的角度。
需要说明的是，在本发明正常使用时，旋转爬梯倾斜放置，与水平面的角度为0-90°，在发明人实际使用中，发现30-90°为最佳选择，绝大多数的抗阻训练都落于这一范围。
根据本发明的一个实施例，所述电刺激器为铺设在所述箱体内底面的放电板，所述光刺激器为设置在所述箱体内侧壁上的灯。所述放电板铺满所述箱体内底面，一旦通电，大鼠无处可去，只能爬上所述旋转爬梯；在控制器的控制下，放电板放电的同时，设置在所述箱体内侧壁上的灯也同时点亮，多次重复后，电刺激和光刺激在大鼠脑中形成反射，形成反射后，只需使用控制器点亮灯就可完成对大鼠刺激。
根据本发明的一个实施例，所述凹槽内设有挡板，所述挡板将所述凹槽分为食物放置区和饮水放置区，所述饮水放置区架设有饮水瓶，所述饮水瓶通过设置在瓶口的吸管与外界连通，所述吸管的出口延伸至所述箱体内部。将食物和饮水分开，便于管理；并且采用吸管的设置，由于气压的关系，饮水不会自动流出撒漏，只有在大鼠吮吸时，饮水才会被吸出，减少了认为干预减轻了使用者的劳动负担。
为准确记录大鼠进行抗阻训练的运动量，优选的技术方案是，所述多功能抗阻训练装置还包括测量记录装置，所述测量记录装置接收和记录所述滚轴的转动信号。根据所述测量记录装置上显示的数值，能够准确的得出大鼠进行抗阻训练的运动量。
为方便显示和记录所述旋转爬梯和所述水平面之间的角度，优选的技术方案是，所述箱体采用透明材料制成，所述滚轴上设有角度仪，所述角度仪用于测量和显示所述旋转爬梯和水平面之间的角度。
根据本发明的一个实施例，所述角度仪包括刻度圆盘，所述刻度圆盘与所述滚轴同轴设置，所述刻度圆盘的边缘设置有刻度线，穿过所述刻度盘的圆心设置有水平线。
因为所述箱体采用透明材料制成，能够直接看到所述旋转爬梯所处的位置，而所述旋转爬梯和所述水平线之间的角度能够直接在所述刻度圆盘上读出。
根据本发明的一个实施例，所述传送带为履带式传送带，履带中相邻两连接件之间相隔2cm，所述箱体的某一侧壁上开设有用于取放大鼠的孔洞，所述孔洞上设置有鼠门。
本发明的有益效果为：
1、本发明利用大鼠对饮食的本能需求，引导大鼠走上所述旋转爬梯做全天候的主动抗阻训练；同时，本发明通过设置反射训练装置，在大鼠脑中建立条件反射，再使用光刺激引导大鼠做定时、定量的被动抗阻训练，极大地减少了无关变量的引入。保证了抗阻训练效果。
2、本发明通过设置阻力调控装置、电机和坡度调节装置，从不同的维度调整大鼠在运动时的肌肉收缩的频率和强度，方便使用者设置不同的组合以满足不同大鼠对于抗阻训练的需求。
3、本发明通过设置测量记录装置，准确记录大鼠进行抗阻训练的运动量，为设计不同的抗阻训练提供准确的数据支持。
4、本发明中的角度仪，能够直接读出所述旋转爬梯和所述水平线之间的角度，便于记录和重复训练。
附图说明
图1是本发明一个实施例的结构示意图。
图2是图1的正视图。
图中：1、箱体；2、传送带；3、上滚轴；4、下滚轴；5、电刺激器；6、光刺激器；7、凹槽；8、挡板；9、阻力调控装置；10、锁紧装置；11、水平滑槽；12、竖直滑槽；13、测量记录装置；14、刻度圆盘。
具体实施方式
实施例1
一种多功能抗阻训练装置，包括箱体1、旋转爬梯和反射训练装置，所述旋转爬梯和所述反射训练装置设置在所述箱体1内部；
所述旋转爬梯包括传送带2和滚轴，所述滚轴包括上滚轴3和下滚轴4；所述传送带2套设在所述滚轴上且倾斜设置；
所述反射训练装置包括电刺激器5、光刺激器6和控制器，所述电刺激器5和光刺激器6均与所述控制器信号连接，所述电刺激器5设置在所述箱体1内底面，所述控制器用于控制所述电刺激器5和光刺激器6的启闭；
所述箱体1的上顶面采用栅格结构，且上顶面设有用于放置食物和/或水的凹槽7，所述凹槽7的位置与所述上滚轴3的位置相对应。
放置食物和/或水的凹槽7设置在所述箱体1的上顶面，利用大鼠对饮食的本能需求，引导大鼠走上所述旋转爬梯做全天候的主动抗阻训练，所述上顶面采用栅格设置，一方面起到通风换气的作用，另外大鼠能够通过栅格结构吃到食物和水，保证大鼠的正常生理需要。
所述旋转爬梯倾斜设置，且食物和水设置在箱体1顶部，所以大鼠在饮食时需要一直保持运动的状态，引导大鼠做全天候的主动抗阻训练。
另外，本发明还能对大鼠进行定时、定量的被动抗阻训练，具体操作为：在控制器的控制下，同时对大鼠进行电刺激和光刺激，大鼠收到电刺激后，会自行远离所述箱体1的内底面，跑到所述旋转爬梯并作阻抗训练；因每次电刺激和光刺激同时出现，多次后，会在大鼠脑中形成反射，形成反射后，只需施加光刺激，大鼠就会自动远离箱体1的内底面，跑到所述旋转爬梯并作阻抗训练。通过控制器开启关闭光刺激器6，能够对大鼠进行定时、定量的被动抗阻训练。
研究发现，电刺激会对大鼠的肌肉收缩造成影响，增加了无关变量，进而影响最终的抗阻训练结果，而本发明中使用所述反射训练装置，先在大鼠脑中建立条件反射，再使用光刺激引导大鼠做定时、定量的被动抗阻训练，极大地减少了无关变量的引入。保证了抗阻训练效果。
实施例2
在实施例1的基础上，本实施例做了如下改进或丰富，本领域技术人员应该理解，以下改进可以自由组合或替换，在此就不再赘述。
所述凹槽7内设有挡板8，所述挡板8将所述凹槽7分为食物放置区和饮水放置区，所述饮水放置区架设有饮水瓶，所述饮水瓶通过设置在瓶口的吸管与外界连通，所述吸管的出口延伸至所述箱体1内部。将食物和饮水分开，便于管理；并且采用吸管的设置，由于气压的关系，饮水不会自动流出撒漏，只有在大鼠吮吸时，饮水才会被吸出，减少了认为干预减轻了使用者的劳动负担。
为调控大鼠在运动时的肌肉收缩的频率和强度，所述多功能抗阻训练装置还包括阻力调控装置9，所述阻力调控装置9设置在所述上滚轴3上。在安装所述阻力调控装置9前，大鼠在所述旋转爬梯上，主要是利用自身重力的分力使所述旋转爬梯转动，在设置阻力调控装置9之后，使用者能够调整不同的阻抗来调整所述旋转爬梯的转速和大鼠需要克服的运动阻力，进而控制大鼠运动时肌肉收缩的频率和强度。
为进一步调控大鼠的运动强度，所述多功能抗阻训练装置还包括电机，所述电机与所述控制器信号连接，所述电机的输出端与所述滚轴固定连接。在电机的带动下，能够控制所述旋转爬梯做匀速运动，对应的，大鼠的运动也是匀速的，通过控制器调整电机的转速和开启的时间，能够对大鼠经行更精确定量的抗阻训练。
为了调节旋转爬梯和水平面的夹角，所述多功能抗阻训练装置还包括坡度调节装置，所述坡度调节装置包括滑槽和锁紧装置10，所述滑槽设置在所述箱体1内侧壁上，锁紧装置10固设在所述滚轴的端部：当所述锁紧装置10打开时，所述滚轴的端部能够在所述滑槽内滑动；当所述锁紧装置10锁紧时，所述滚轴的端部与所述滑槽的位置相对静止。所述滑槽包括水平滑槽11和竖直滑槽12：所述上滚轴3的端部设置在所述竖直滑槽12内；所述下滚轴4的端部设置在所述水平滑槽11内。
使用水平滑槽11、竖直滑槽12和锁紧装置10，可任意调整所述旋转爬梯与水平面的角度，以适应不同大鼠对应的抗阻训练的需求，另外，滑槽和锁紧装置10的配合，具有结构简单，便于调节的优点。
所述电刺激器5为铺设在所述箱体1内底面的放电板，所述光刺激器6为设置在所述箱体1内侧壁上的红色信号灯。所述放电板铺满所述箱体1内底面，一旦通电，大鼠无处可去，只能爬上所述旋转爬梯；在控制器的控制下，放电板放电的同时，设置在所述箱体1内侧壁上的红色信号灯也同时点亮，多次重复后，电刺激和光刺激在大鼠脑中形成反射，形成反射后，只需使用控制器点亮红色信号灯就可完成对大鼠刺激。
为准确记录大鼠进行抗阻训练的运动量，所述多功能抗阻训练装置还包括测量记录装置13，所述测量记录装置13接收和记录所述滚轴的转动信号。所述测量记录装置13能够记录所述旋转爬梯旋转的圈数，然后根据所述爬梯旋转的周长能够计算爬行的总距离，进而能够准确的得出大鼠进行抗阻训练的运动量。
为方便显示和记录所述旋转爬梯和所述水平面之间的角度，所述箱体1采用透明材料制成，所述下滚轴4上设有角度仪，所述角度仪用于测量和显示所述旋转爬梯和水平面之间的角度。所述角度仪包括刻度圆盘14，所述刻度圆盘14与所述下滚轴4同轴设置，所述刻度圆盘14的边缘设置有刻度线，穿过所述刻度盘的圆心设置有水平线。
因为所述箱体1采用透明材料制成，能够直接看到所述旋转爬梯所处的位置，而所述旋转爬梯和所述水平线之间的角度能够直接在所述刻度圆盘14上读出。
所述传送带2为履带式传送带2，所述履带式传送带2中相邻两连接件之间相隔2cm，便于大鼠攀附爬行；所述箱体1的某一侧壁上开设有用于取放大鼠的孔洞，所述孔洞上设置有鼠门。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种多功能抗阻训练装置，其特征在于，包括箱体、旋转爬梯和反射训练装置，所述旋转爬梯和所述反射训练装置设置在所述箱体内部；
所述旋转爬梯包括传送带和滚轴，所述滚轴包括上滚轴和下滚轴；所述传送带套设在所述滚轴上且倾斜设置；
所述反射训练装置包括电刺激器、光刺激器和控制器，所述电刺激器和光刺激器均与所述控制器信号连接，所述电刺激器设置在所述箱体内底面，所述电刺激器为铺设在所述箱体内底面的放电板，所述控制器用于控制所述电刺激器和光刺激器的启闭；
所述箱体的上顶面采用栅格结构，且上顶面设有用于放置食物和/或水的凹槽，所述凹槽的位置与所述上滚轴的位置相对应；
所述多功能抗阻训练装置还包括坡度调节装置，所述坡度调节装置包括滑槽和锁紧装置，所述滑槽设置在所述箱体内侧壁上，锁紧装置固设在所述滚轴的端部：当所述锁紧装置打开时，所述滚轴的端部能够在所述滑槽内滑动；当所述锁紧装置锁紧时，所述滚轴的端部与所述滑槽的位置相对静止；
所述滑槽包括水平滑槽和竖直滑槽：所述上滚轴的端部设置在所述竖直滑槽内；所述下滚轴的端部设置在所述水平滑槽内；
所述多功能抗阻训练装置还包括阻力调控装置，所述阻力调控装置设置在所述滚轴上。
2.根据权利要求1所述的多功能抗阻训练装置，其特征在于，还包括电机，所述电机与所述控制器信号连接，所述电机的输出端与所述滚轴固定连接。
3.根据权利要求1所述的多功能抗阻训练装置，其特征在于，所述电刺激器为铺设在所述箱体内底面的放电板，所述光刺激器为设置在所述箱体内侧壁上的灯。
4.根据权利要求1所述的多功能抗阻训练装置，其特征在于，所述凹槽内设有挡板，所述挡板将所述凹槽分为食物放置区和饮水放置区，所述饮水放置区架设有饮水瓶，所述饮水瓶通过设置在瓶口的吸管与外界连通，所述吸管的出口延伸至所述箱体内部。
5.根据权利要求1-4任一所述的多功能抗阻训练装置，其特征在于，还包括测量记录装置，所述测量记录装置接收和记录所述滚轴的转动信号。
6.根据权利要求5所述的多功能抗阻训练装置，其特征在于，所述箱体采用透明材料制成，所述滚轴上设有角度仪，所述角度仪用于测量和显示所述旋转爬梯和水平面之间的角度。
7.根据权利要求6所述的多功能抗阻训练装置，其特征在于，所述角度仪包括刻度圆盘，所述刻度圆盘与所述滚轴同轴设置，所述刻度圆盘的边缘设置有刻度线，穿过所述刻度盘的圆心设置有水平线。
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