CN106706869A - 一种多通道小鼠垂直旋转持久度测试装置 - Google Patents

Abstract

一种多通道小鼠垂直旋转持久度测试装置，包括支架，所述支架上设有分别驱动若干只小鼠旋转的若干个旋转装置，旋转装置的上方均与驱动装置连接，旋转装置的下方分别设有用于承接从旋转装置上掉落的小鼠的若干个接收容器；还包括用于测量旋转装置的转速的测速装置和计量小鼠旋转时长的计时装置；且驱动装置、测速装置和计时装置均与控制器相连。本发明以小鼠多臂和尾抓缠在一个呈倒丁字型的抓缠部上，并随着主转轴进行以小鼠头尾为轴心的垂直旋转，以此姿势进行抗疲劳抗眩晕实验，相比前几种实验方式新颖，持久度可随着旋转的速度改变，相应实验内容更加丰富；且结构简单、操作方便。

Description

一种多通道小鼠垂直旋转持久度测试装置

技术领域

本发明涉及一种多通道小鼠垂直旋转持久度测试装置。

背景技术

实验小鼠用四爪及尾抓缠在一轴向旋转的细棒上并在细棒及棒端网状杠的带动下以头尾为轴心做均速或变速垂直旋转运动，在不同的转速下观察小鼠被动旋转的持久度，该实验可认为同属于小鼠抗疲劳或抗眩晕实验(参见葛尔宁，袁勇，应华忠等.数据记忆动物疲劳测试仪的研制[J].中国比较医学杂志，2006，16(8)：489-490和惠恩健，葛尔宁，盛振华等.自记录动物挂杠持久度测试装置的研制[J].中国比较医学杂志，2014，24(7)：77-80)，可用在抗疲劳药物、抗眩晕药物、抗抑郁药物、兴奋药物的研制及医学、航空航天相关实验研究中。当小鼠于一定高度抓缠在一倒丁字型转棒时，因恐惧往往会抓紧转棒，而当整个身体随着被抓物旋转时会抓得更紧，由于隔离球的作用，小鼠只能用四爪及尾抓缠在位于隔离球以下的转棒上，当四爪及尾不能支撑整个身体在旋转时的重量或因眩晕使四爪及尾失控时，会放弃抓缠下掉。不同转速下小鼠被动旋转的持久时间可用于评价相关研制药物的药效及相关医学作用、航空航天中的垂直旋转运动作用等。

采用该方法测试动物抗疲劳抗眩晕能力目前国内外均未见报道，类似动物抗疲劳抗眩晕实验目前在业界有采用站线式、站杆式(参见葛尔宁，袁勇，应华忠等.数据记忆动物疲劳测试仪的研制[J].中国比较医学杂志，2006，16(8)：489-490)、挂杠式(参见惠恩健，葛尔宁，盛振华等.自记录动物挂杠持久度测试装置的研制[J].中国比较医学杂志，2014，24(7)：77-80)、翻转式等方法，市面上缺少利用小鼠沿转棒进行以头尾为轴心的垂直旋转运动，在不同的转速下观察小鼠抓缠的持久度的实验装置。

发明内容

为克服背景技术中存在的缺陷，本发明提供一种多通道小鼠垂直旋转持久度测试装置。

本发明解决上述问题的技术方案是：

一种多通道小鼠垂直旋转持久度测试装置，包括支架，所述支架上设有分别驱动若干只小鼠旋转的若干个旋转装置，旋转装置的上方均与驱动装置连接，旋转装置的下方分别设有用于承接从旋转装置上掉落的小鼠的若干个接收容器；还包括用于测量旋转装置的转速的测速装置和计量小鼠旋转时长的计时装置；且驱动装置、测速装置和计时装置均与控制器相连；

所述支架包括水平部，若干个旋转装置并排设置在水平部上，所述旋转装置包括主转轴，主转轴竖直贯穿所述的水平部，且主转轴可转动地设置在水平部上；主转轴的顶部位于水平部之上，且主转轴的顶部与驱动各主转轴转动的驱动装置相连；主转轴的底部位于水平部之下，且主转轴的底端垂直设有防滑杆，主转轴的底部设有阻止小鼠沿主转轴上爬的隔离装置，所述隔离装置与所述防滑杆之间构成供小鼠抓缠的抓缠部，以带动小鼠抓缠着主转轴转动；

计时装置包括若干个一一计量每只小鼠的旋转时长的计时器，所述计时器均与控制器相连，且每个计时器都设有计时显示器，所述计时显示器设置在控制器上；

每个所述接收容器内均设有用于检测小鼠是否掉落至接收容器内的感应装置，所述感应装置与控制器相连；所述感应装置将检测到的信号输送给控制器，控制器根据接收到的信号控制计时器、计时显示器和驱动装置；

所述控制器具有用于调节驱动装置转速的调节装置。

进一步，所述驱动装置包括动力源和联动装置，所述动力源与其中一根主转动轴相连，相邻两根主转动轴通过联动装置连接，所述联动装置包括分别设置在相邻两根主转动轴上的第一皮带轮和第二皮带轮，且所述第一皮带轮和第二皮带轮通过皮带相连。

进一步，所述测速装置包括固定在水平部上的霍尔传感器和固定套设在主转轴上的测速转盘，所述测速转盘水平设置，霍尔传感器与测速转盘水平相对，且所述测速转盘的外周边上设有与霍尔传感器相配合的霍尔磁块，所述霍尔传感器与控制器相连。

进一步，所述感应装置包括设置在接收容器底部的若干对红外对射传感器，每对红外对射传感器相对设置在接收容器的两侧，且所述红外对射传感器均与控制器相连。

进一步，所述接收容器并排设置在旋转装置的正下方，所述接收容器呈漏斗状，所述漏斗的底部开口处设有所述红外对射传感器，所述漏斗的侧壁的倾斜角为45°。

进一步，所述隔离装置为隔离球，所述隔离球可转动地套设在所述主转轴上；所述动力源为减速马达。

进一步，所述支架包括水平部和竖直部，竖直部的底端垂直固定在水平工作台面上；所述水平部呈杆状，且水平部的一端水平固定在竖直部的顶端上。

进一步，所述控制器上设有控制器电源开关、计时器开关、用于清零计时器和显示器的清零开关、驱动装置开关、用于调节驱动装置转速的调速旋钮。

进一步，所述防滑杆为网状杆。

进一步，包括3组旋转装置，且3组旋转装置等间隔设置在支架的水平部上。

本发明的有益效果主要表现在：

本发明以小鼠多臂和尾抓缠在一个呈倒丁字型的抓缠部上，并随着主转轴进行以小鼠头尾为轴心的垂直旋转，以此姿势进行抗疲劳抗眩晕实验，相比前几种实验方式新颖，持久度可随着旋转的速度改变，相应实验内容更加丰富。实验常用动物如小白鼠等的臂力和抗眩晕能力都有限，一次被动旋转的时间不会很长，单只小白鼠实验观察一般不超过30min；且结构简单、操作方便。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；其中，a、b、c均表示接头。

图2为36例小鼠在不同旋转速度下的被动旋转持久度实验结果示意图；其中纵轴表示旋转时间(time)，单位为min(分钟)，横轴表示转速(speed)，单位为转/分(R/min)。

具体实施方式

参照附图，一种多通道小鼠垂直旋转持久度测试装置，包括支架，所述支架上设有分别驱动若干只小鼠旋转的若干个旋转装置，旋转装置的上方均与驱动装置连接，旋转装置的下方分别设有用于承接从旋转装置上掉落的小鼠的若干个接收容器11；还包括用于测量旋转装置的转速的测速装置和计量小鼠旋转时长的计时装置；且驱动装置、测速装置和计时装置均与控制器3相连；

所述支架包括水平部2，若干个旋转装置并排设置在水平部2上，所述旋转装置包括主转轴4，主转轴4竖直贯穿所述的水平部2，且主转轴4可转动地设置在水平部2上；主转轴4的顶部位于水平部2之上，且主转轴4的顶部与驱动各主转轴转动的驱动装置相连；主转轴4的底部位于水平部2之下，且主转轴4的底端垂直设有防滑杆10，主转轴4的底部设有阻止小鼠从爬向主转轴处的隔离装置9，所述隔离装置9与所述防滑杆10之间构成供小鼠抓缠的抓缠部，以带动小鼠抓缠着主转轴转动；

计时装置包括若干个一一计量每只小鼠的旋转时长的计时器，所述计时器均与控制器3相连，且每个计时器都设有计时显示器，所述计时显示器设置在控制器3上；

每个所述接收容器11内均设有用于检测小鼠是否掉落至接收容器内的感应装置12，所述感应装置12与控制器3相连；所述感应装置12将检测到的信号输送给控制器3，控制器3根据接收到的信号控制计时器、计时显示器和驱动装置；

所述控制器3具有用于调节驱动装置转速的调节装置。

所述驱动装置包括动力源6和联动装置5，所述动力源6与其中一根主转动轴4相连，相邻两根主转动轴4通过联动装置连接5，所述联动装置5包括分别设置在相邻两根主转动轴4上的第一皮带轮和第二皮带轮，且所述第一皮带轮和第二皮带轮通过皮带相连。动力源6带动与其连接的主转动轴4转动，该主转动轴4通过联动装置5带动其他主转动轴4一起转动。

所述测速装置包括固定在水平部2上的霍尔传感器8和固定套设在主转轴4上的测速转盘7，所述测速转盘7水平设置，并随着主转轴4一起转动，霍尔传感器8与测速转盘7水平相对，且所述测速转盘7的外周边上设有与霍尔传感器8相配合的霍尔磁块，所述霍尔传感器8与控制器相连。霍尔传感器8与霍尔磁块对准后，霍尔传感器5接收到霍尔磁块发射的信号，并将所述信号发送至控制器3，控制器3根据相邻两次信号的间隔时间计算出主转轴4的转速，并实时在控制器3的显示屏上显示。

所述感应装置12包括设置在接收容器底部的若干对红外对射传感器，每对红外对射传感器相对设置在接收容器11的两侧，且所述红外对射传感器均与控制器3相连。

所述接收容器11并排设置在旋转装置的正下方，所述接收容器11呈漏斗状，所述漏斗的底部开口处设有所述红外对射传感器，所述漏斗的侧壁的倾斜角为45°，便于小鼠滑落并在底部汇聚，且在经接收容器11底部出口滑出时，被红外对射传感器12采集到小鼠已掉落的信号，并将该信号发送至控制器3，控制器3接收到该信号后，立即驱动与该小鼠相配对的计时器停止计时，同时计时显示器显示计时数据。

所述隔离装置9为隔离球，所述隔离球可转动地套设在所述主转轴4上，以阻止小鼠越过；所述动力源6为减速马达。

所述支架包括水平部2和竖直部1，竖直部1的底端垂直固定在水平工作台面上；所述水平部2呈杆状，且水平部2的一端水平固定在竖直部1的顶端上。

所述控制器3上设有控制器电源开关、计时器开关、用于清零计时器和显示器的清零开关、驱动装置开关、用于调节驱动装置转速的调速旋钮。

所述防滑杆10为网状杆。

包括3组旋转装置，且3组旋转装置等间隔设置在支架的水平部2上，构成三通道。

减速马达6通过固定架固定在水平部2上，长度为25cm的其中一根主转轴4的顶端与减速马达轴连接，另一端与处于水平部2下端长度为2.5cm的防滑杆10的中点连接，防滑杆10上端12cm处的主转轴上固定一直径为4cm的隔离球9，3根主转动轴4分别属于3组旋转装置，在水平部2上按20cm间距安装，再由联动装置5联动，如此可实现同一条件下多通道联动平行实验的目的(在此为三通道)，见图2，在隔离球的作用下实验小鼠不能上爬，只能用爪抓抱或用尾勾缠在主转轴4或防滑杆10上被动旋转，消除了实验干扰因素。

减速马达6的转速由控制器3面板上的转速调节旋钮控制。

直径为2cm的测速转盘7与主转轴4垂直地固定在主转轴4处于联动装置5和减速马达6的中位上，霍尔磁块固定在测速转盘7的外周边缘上，霍尔传感器8固定在水平部2上与测速转盘7水平对应的地方，如此，当主转轴4带动测速转盘7旋转时，霍尔传感器8测到实时转速并在控制器3的面板上实时显示。

3个接收容器11是由光滑亚克力板制作的同一尺寸大口径漏斗，漏斗的下开口处均设有红外对射传感器12，用于探测小鼠是否从主转动轴1上掉下来的信息，以确定各小鼠的被动旋转时长。

因垂直旋转状态下的小鼠被甩出时的范围不大，经多次变速试验后估算，所述接收容器11的顶部开口设计为20×20cm²，底部开口为5×5cm²，侧壁斜坡角度为45度，3个下开口都在中部对称安装一对红外对射传感器。这样，当小鼠无论从哪个角度掉入接收容器11时，都会迅速沿着接收容器11光滑的斜坡下滑到下开口并掉出接收容器11，两红外对射传感器捕获信号使与该接收容器11对应的计时器停止计时。

控制器3由常用51系列单片机AT89S51为主控芯片加TTL功能电路和模拟放大电路等组成。

本发明的操作步骤及原理如下：

1)移动接收容器11，使其中心对准主转轴7中轴线，开启控制器电源开关(220V，50Hz)，控制器驱动计时器、计时显示器自动清零，转速显示归零；

2)取小鼠，使其抓缠在抓缠部上，稳定后，实验开始；按驱动装置的开关，并调节转速旋钮，先以30转/分的低速旋转，小鼠因恐惧会抓紧转轴并上爬，因隔离球的作用只能停留在隔离球下端，徐徐加速至所需的实验转速，按下计时器开关按钮开始按钮，几分到几十分钟后，实验小鼠因疲劳或眩晕造成体力不支，放弃抓缠自由下掉，再沿接收容器11的侧壁斜坡滑向装有红外对射传感器12的接收容器11下出口，该红外对射传感器将检测到的小鼠滑落信号发送至控制器3，控制器3接收到该信号后，驱动与该红外对射传感器对应的计时器停止计时，且与该计时器对应的计时显示器显示当前计时值；其他计时器继续计时，如挂一只小鼠实验，此时一个实验过程已结束。如同时挂上三只小鼠做平行实验，等三只小鼠全掉下后，三个计时器全停止计时并显示各停止计时时的计时值，一次实验结束。

3)按清零开关，所有信息清零，等待下一个开始信号的到来。

实验：

取36例ICR小白鼠，雌性各半，体重(20±2)g，分二组，第一组18只正常喂食，第二组18只断食1天，只喂水。

先做第一组18只小鼠实验，分75转/分、90转/分、105转/分三个转速水平进行实验，每个转速水平上进行6只。第二组18只小鼠实验以同样方式随后进行。

按2项下实验步骤进行实验，本发明将根据小鼠的被动旋转时间自动记录，一只小鼠的实验时间可根据小鼠的体能及眩晕程度来定，健壮的小鼠被动旋转的持久时间可以有几十分钟，体能或抗眩晕能力差的不超过5分钟就会放弃抓缠掉下。图2为36例小鼠在不同旋转速度下的被动旋转持久度实验结果。

从实验结果看，相对低速状态下两组小鼠被动旋转持久度差异明显，同组小鼠在高低转速下的被动旋转持久度差异也明显，两组小鼠及同组小鼠在相对高速旋转下的持久度也有一定的差异，充分说明该实验方法及装置在小鼠抗疲劳抗眩晕测试中的适用性。实验中偶尔会有几只小鼠很耐转，持续被动旋转的时间会很久，也有很少数几只小鼠极不适应旋转环境，不到1分钟就会放弃抓缠掉下，但大多数实验结果均较理想。

挂小鼠时一定要让其头朝上，否则小鼠易下跳。

基本没有小鼠不愿抓缠，但实验开始前要待小鼠抓紧转轴后再启动旋转。

轴轴之间相隔20cm的设计是根据小鼠掉下的范围以及让相邻转轴上的实验小鼠不会彼此产生干扰的距离设计的，隔离球尺寸由实验效果来定，直径4cm的隔离球足以阻挡40g以下实验小鼠不能上爬。

本装置需在相对平静平稳的环境下工作，震荡和过度喧嚣的环境会使小鼠受到惊吓后过早掉下，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 (10)

1.一种多通道小鼠垂直旋转持久度测试装置，其特征在于：包括支架，所述支架上设有分别驱动若干只小鼠旋转的若干个旋转装置，旋转装置的上方均与驱动装置连接，旋转装置的下方分别设有用于承接从旋转装置上掉落的小鼠的若干个接收容器；还包括用于测量旋转装置的转速的测速装置和计量小鼠旋转时长的计时装置；且驱动装置、测速装置和计时装置均与控制器相连；

所述支架包括水平部，若干个旋转装置并排设置在水平部上，所述旋转装置包括主转轴，主转轴竖直贯穿所述的水平部，且主转轴可转动地设置在水平部上；主转轴的顶部位于水平部之上，且主转轴的顶部与驱动各主转轴转动的驱动装置相连；主转轴的底部位于水平部之下，且主转轴的底端垂直设有防滑杆，主转轴的底部设有阻止小鼠沿主转轴上爬的隔离装置，所述隔离装置与所述防滑杆之间构成供小鼠抓缠的抓缠部，以带动小鼠抓缠着主转轴转动；

计时装置包括若干个一一计量每只小鼠的旋转时长的计时器，所述计时器均与控制器相连，且每个计时器都设有计时显示器，所述计时显示器设置在控制器上；

每个所述接收容器内均设有用于检测小鼠是否掉落至接收容器内的感应装置，所述感应装置与控制器相连；所述感应装置将检测到的信号输送给控制器，控制器根据接收到的信号控制计时器、计时显示器和驱动装置；

所述控制器具有用于调节驱动装置转速的调节装置。

2.如权利要求1所述的一种多通道小鼠垂直旋转持久度测试装置，其特征在于：所述驱动装置包括动力源和联动装置，所述动力源与其中一根主转动轴相连，相邻两根主转动轴通过联动装置连接，所述联动装置包括分别设置在相邻两根主转动轴上的第一皮带轮和第二皮带轮，且所述第一皮带轮和第二皮带轮通过皮带相连。

3.如权利要求2所述的一种多通道小鼠垂直旋转持久度测试装置，其特征在于：所述测速装置包括固定在水平部上的霍尔传感器和固定套设在主转轴上的测速转盘，所述测速转盘水平设置，霍尔传感器与测速转盘水平相对，且所述测速转盘的外周边上设有与霍尔传感器相配合的霍尔磁块，所述霍尔传感器与控制器相连。

4.如权利要求3所述的一种多通道小鼠垂直旋转持久度测试装置，其特征在于：所述感应装置包括设置在接收容器底部的若干对红外对射传感器，每对红外对射传感器相对设置在接收容器的两侧，且所述红外对射传感器均与控制器相连。

5.如权利要求4所述的一种多通道小鼠垂直旋转持久度测试装置，其特征在于：所述接收容器并排设置在旋转装置的正下方，所述接收容器呈漏斗状，所述漏斗的底部开口处设有所述红外对射传感器，所述漏斗的侧壁的倾斜角为45°。

6.如权利要求5所述的一种多通道小鼠垂直旋转持久度测试装置，其特征在于：所述隔离装置为隔离球，所述隔离球可转动地套设在所述主转轴上；所述动力源为减速马达。

7.如权利要求6所述的一种多通道小鼠垂直旋转持久度测试装置，其特征在于：所述支架包括水平部和竖直部，竖直部的底端垂直固定在水平工作台面上；所述水平部呈杆状，且水平部的一端水平固定在竖直部的顶端上。

8.如权利要求7所述的一种多通道小鼠垂直旋转持久度测试装置，其特征在于：所述控制器上设有控制器电源开关、计时器开关、用于清零计时器和显示器的清零开关、驱动装置开关、用于调节驱动装置转速的调速旋钮。

9.如权利要求8所述的一种多通道小鼠垂直旋转持久度测试装置，其特征在于：所述防滑杆为网状杆。

10.如权利要求9所述的一种多通道小鼠垂直旋转持久度测试装置，其特征在于：包括3组旋转装置，且3组旋转装置等间隔设置在支架的水平部上。