CN106896222B - 一种小鼠水平旋转持久度测试装置 - Google Patents

Abstract

一种小鼠水平旋转持久度测试装置，包括支架，所述支架上设有驱动小鼠沿水平面旋转的旋转装置，所述旋转装置的下方设有用于承接从旋转装置上掉落的小鼠的接收容器；还包括用于测量小鼠的转速的测速装置和计量小鼠旋转时长的计时装置；且旋转装置、测速装置和计时装置均与控制器相连。本发明以小鼠多臂抓挂在一个抓板上，并随着抓板进行水平旋转，以此姿势进行抗疲劳抗眩晕实验，相比已有技术，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。

Description

一种小鼠水平旋转持久度测试装置

技术领域

本发明涉及一种测试装置，尤其涉及一种小鼠水平旋转持久度测试装置。

背景技术

小鼠用爪抓挂在一固定物上并在固定物的带动下沿水平面做均速或变速圆周运动，在不同的转速下观察小鼠抓挂的持久度，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挂在一固定物时，因恐惧往往会抓紧可抓的支撑物，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，小鼠只能用四爪抓物，当四爪不能支撑整个身体在旋转时的重量或因眩晕使四爪失控时，最终会放弃抓挂。不同转速下小鼠可抓挂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，但市面上缺少利用小鼠沿水平面做均速或变速圆周运动，在不同的转速下观察小鼠抓挂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，本发明提供一种小鼠水平旋转持久度测试装置。

本发明解决上述问题的技术方案是：

一种小鼠水平旋转持久度测试装置，包括支架，所述支架上设有驱动小鼠沿水平面旋转的旋转装置，所述旋转装置的下方设有用于承接从旋转装置上掉落的小鼠的接收容器；还包括用于测量小鼠的转速的测速装置和计量小鼠旋转时长的计时装置；且旋转装置、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，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；主转轴的顶端位于水平部之上，且主转轴的顶端连接有驱动主转轴转动的驱动装置；主转轴的底端位于水平部之下，且主转轴的底端固定设有若干个供小鼠抓握的抓握部，以带动小鼠绕主转轴水平旋转，且所述抓握部与主转轴之间设有阻止小鼠从抓握部处爬向主转轴处的隔离装置；

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；

所述接收容器内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，所述抓握部包括对称设置在主转轴两侧的两个抓板，抓板的自由端向外水平延伸，抓板的固定端通过水平转杆垂直固定在主转轴上，且所述水平转杆的中间与主转轴的底端垂直相连；所述隔离装置为隔离球，所述隔离球可转动地固定在在水平转杆上，以阻止小鼠从抓板处爬向主转轴。

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出口处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，所述接收容器呈漏斗状，且所述漏斗的顶部开口的直径大于两抓板之间的距离，以接住掉落的小鼠；所述漏斗的底部出口处设有所述红外对射传感器，所述漏斗侧壁的倾斜角为45°。

进一步，所述驱动装置为减速马达。

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、用于清零计时器和计时显示器的清零开关、驱动装置开关、用于调节驱动装置转速的调速旋钮。

进一步，只设有一个抓握部。

本发明的有益效果主要表现在：

本发明以小鼠多臂抓挂在一个抓板上，并随着抓板进行水平旋转的姿势进行抗疲劳抗眩晕实验，相比已有技术，本发明实验方式新颖，持久度可随着旋转的速度改变而改变，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是36例小鼠在不同旋转速度下的抓挂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，一种小鼠水平旋转持久度测试装置，包括支架，所述支架上设有驱动小鼠沿水平面旋转的旋转装置，所述旋转装置的下方设有用于承接从旋转装置上掉落的小鼠的接收容器11；还包括用于测量小鼠的转速的测速装置和计量小鼠旋转时长的计时装置；且旋转装置、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，所述旋转装置包括主转轴7，主转轴7竖直贯穿所述的水平部2，且主转轴7可转动地设置在水平部2上；主转轴7的顶端位于水平部2之上，且主转轴7的顶端连接有驱动主转轴7转动的驱动装置4；主转轴7的底端位于水平部2之下，且主转轴7的底端固定设有若干个供小鼠抓握的抓握部10，以带动小鼠绕主转轴7水平旋转，且所述抓握部10与主转轴7之间设有阻止小鼠从抓握部10处爬向主转轴7处的隔离装置8；

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，计时器的数目与可参加实验的小鼠的数目相同，所述计时器均与控制器3相连，且每个计时器3都设有计时显示器，所述计时显示器设置在控制器上；

所述接收容器11内设有用于检测小鼠是否掉落至接收容器11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4；

所述控制器3具有用于调节驱动装置4转速的调节装置。

所述抓握部包括对称设置在主转轴两侧的两个抓板10，抓板10的自由端向外水平延伸，抓板10的固定端通过水平转杆9垂直固定在主转轴7上，且所述水平转杆9的中间与主转轴7的底端垂直相连；所述隔离装置8为隔离球，所述隔离球可转动地固定在水平转杆9上，以阻止小鼠从抓板10处爬向主转轴7。

所述测速装置包括固定在水平部2上的霍尔传感器5和固定套设在主转轴7上的测速转盘6，所述测速转盘6水平设置，霍尔传感器5与测速转盘6水平相对，且所述测速转盘6的外周边上设有与霍尔传感器5相配合的霍尔磁块，所述霍尔传感器5与控制器相连。霍尔传感器5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7的转速，并实时在控制器的显示屏上显示。

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

所述接收容器11呈漏斗状，且所述漏斗的顶部开口的直径大于两抓板10之间的距离，以接住掉落的小鼠；所述漏斗的底部出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。

所述驱动装置4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4转速的调速旋钮。

所述控制器对应控制器电源开关、计时器开关、用于清零计时器和计时显示器的清零开关、驱动装置开关、用于调节驱动装置4转速的调速旋钮分别设有相应的控制模块。

只设有一个抓握部，即只包括两个对称设置的握板。

减速马达4固定在水平部2上方，长度为15cm的主转轴7的顶端与减速马达的输出轴连接，底端与长度为18cm的水平转杆9的中点连接，水平转杆9的两头分别安装一个1.5cm×0.5cm×0.08cm的抓板10，两抓板10和主转轴7间用两个直径为6.5cm的不锈钢光面隔离球8隔离，见图1，如此，实验用小鼠不会爬向主转轴7，也无法用尾部勾缠任何支撑物，仅可用抓挂在抓板10上的四爪来支撑沿直径为19cm的圆周旋转中的整个身体，消除了实验干扰因素。

减速马达4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6水平设置，并固定在主转轴7处于水平部2和减速马达4的中位上，霍尔磁块固定在测速转盘6的外边缘上，霍尔传感器5固定在水平部2上与测速转盘6水平对应的地方，如此，当主转轴7带动测速转盘6旋转时，霍尔传感器5测到实时转速并在控制器3的控制面板上实时显示。

接收容器11是由光滑亚克力板制作的大口径漏斗，接收容器11的底部出口处的侧壁上设有两对红外对射传感器12，用于探测小鼠从抓板10上掉下来的信号，以确定小鼠的抓挂旋转持久时间。

因旋转状态下的小鼠被甩出时会有一定的甩开距离，经多次变速试验后估算，接收容器11的上开口设计为50cm×50cm，下开口为9cm×9cm，侧壁的斜坡角度为45度，下开口处间隔3cm均匀安装两对红外对射传感器。这样，当小鼠无论从哪个角度掉入接收容器11时，都会迅速沿着光滑的侧壁斜坡下滑到底部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，使其抓挂在抓板10上，稳定后，实验开始；按下驱动装置的开关，并调节转速旋钮，先以30转/分的低速旋转，小鼠因恐惧会把抓板10抓得更紧，徐徐加速至所需的实验转速，按下计时器开关按钮，几分到几十分钟后，实验小鼠因疲劳或眩晕造成体力不支，放弃抓挂自由下掉，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底部出口，该红外对射传感器12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12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；另一个计时器继续计时；如挂一只小鼠实验，此时一个实验过程已结束；如同时挂上两只小鼠实验，等待第二只小鼠下掉至接收容器11后，控制器根据第二次红外信号指令另一计时器停止计时并在对应计时显示器上显示当前计时值，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65转/分、75转/分、85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。

按以上实验步骤进行实验，根据小白鼠的抓挂旋转时间自动记录，一只小鼠的实验时间可根据小鼠的体能及眩晕程度来定，健壮的小鼠抓挂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分钟就会放弃抓挂掉下。图2为36例小白鼠在不同旋转速度下的抓挂旋转持久度实验结果。

从实验结果看，两组小鼠的抓挂旋转持久度及同组小鼠在不同转速下的抓挂持久度均差异明显，充分说明本发明所述的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，持续抓挂旋转的时间会很久，也有很少数几只小鼠极不适应旋转环境，不到1分钟就会放弃抓挂掉下，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。

偶而会有小鼠一开始不愿抓挂，也会出现一抓挂就放弃的干扰动作，可以多挂几次，待小鼠抓紧挂板后再启动旋转。

圆周直径19cm的设计是根据隔离球尺寸和实验效果来定的，直径加大的实验效果一样，隔离球太小会让小鼠爬越，所以最后定在19cm。

本发明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 (9)

1.一种小鼠水平旋转持久度测试装置，其特征在于：包括支架，所述支架上设有驱动小鼠沿水平面旋转的旋转装置，所述旋转装置的下方设有用于承接从旋转装置上掉落的小鼠的接收容器；还包括用于测量小鼠的转速的测速装置和计量小鼠旋转时长的计时装置；且旋转装置、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，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；主转轴的顶端位于水平部之上，且主转轴的顶端连接有驱动主转轴转动的驱动装置；主转轴的底端位于水平部之下，且主转轴的底端固定设有若干个供小鼠抓握的抓握部，以带动小鼠绕主转轴水平旋转，且所述抓握部与主转轴之间设有阻止小鼠从抓握部处爬向主转轴处的隔离装置；

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；

所述接收容器内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所述的一种小鼠水平旋转持久度测试装置，其特征在于：所述抓握部包括对称设置在主转轴两侧的两个抓板，抓板的自由端向外水平延伸，抓板的固定端通过水平转杆垂直固定在主转轴上，且所述水平转杆的中间与主转轴的底端垂直相连；所述隔离装置为隔离球，所述隔离球可转动地固定在在水平转杆上，以阻止小鼠从抓板处爬向主转轴。

3.如权利要求2所述的一种小鼠水平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所述的一种小鼠水平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出口处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所述的一种小鼠水平旋转持久度测试装置，其特征在于：所述接收容器呈漏斗状，且所述漏斗的顶部开口的直径大于两抓板之间的距离，以接住掉落的小鼠；所述漏斗的底部出口处设有所述红外对射传感器，所述漏斗侧壁的倾斜角为45°。

6.如权利要求5所述的一种小鼠水平旋转持久度测试装置，其特征在于：所述驱动装置为减速马达。

7.如权利要求6所述的一种小鼠水平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所述的一种小鼠水平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、用于清零计时器和计时显示器的清零开关、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所述的一种小鼠水平旋转持久度测试装置，其特征在于：只设有一个抓握部。