CN107347707B - 一种大鼠静力性训练力学数据采集系统及测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种大鼠静力性训练力学数据采集系统及测试方法，属于医学动物学和康复运动研究领域。一种大鼠静力性训练力学数据采集系统，其特征在于：包括由框架、遮光盒、上夹板、下夹板、横杆和传感器组成的训练单元，框架上方安装有上夹板和下夹板，上夹板上有开口，开口上方安装有遮光盒，遮光盒上方设有可开启的盖板，开口下方安装有横杆供大鼠抓握，横杆的一端连接有传感器，传感器获得的数据通过数据线连接放大器、A/D模块后由计算机进行统一数据处理，多个训练单元能同时将其传感器获得的数据传送到计算机。采用本发明的数据采集系统能准确记录大鼠静力训练数据，并可由单人同时完成多个大鼠静力性训练力学的数据采集工作。
Description
技术领域
本发明涉及一种大鼠静力性训练力学数据采集系统及测试方法，属于医学动物学和康复运动研究领域。
背景技术
与动力性训练相比，静力性训练时肌肉处于等长收缩状态，使肌肉相对保持较长时间的最大用力，从而可对肌群都产生训练作用，能有效地发展静力最大力量、静力耐力和提高肌肉的张力，可以使肌肉的功能性运动能力明显提高，并在不增加肌肉痉挛程度的情况下提高肌肉力量。有关研究表明，静力性力量训练是受伤后恢复阶段早期重要的康复手段，有改善神经肌肉控制、提高募集能力、抑制肌肉萎缩的作用，还能够明显的改善骨骼肌减少症。
随着中国老年社会的到来，骨骼肌减少症是威胁老年人身体健康的重要危险因素，老年人的身体功能如心肺功能，神经功能，骨关节状况都无法适应动力性训练，静力性训练尤为必要。
目前，医学动物实验的大鼠运动训练以动力性训练为主，例如游泳、跑台、攀绳等，静力性训练较少。而且目前的大鼠静力训练模型或器械存在一下问题：
1.训练设备无法准确记录大鼠静力训练的力量参数和时间。
2.多只大鼠同时训练时单人无法准确记录训练数据，训练效率低。
3.训练设备不合理导致大鼠不配合训练，训练时易受伤。
基于上述问题，采用本发明的大鼠静力性训练力学数据采集系统进行测试可方便且精确地记录多只大鼠静力训练相关数据。
发明内容
本发明要解决的问题是针对目前改良大鼠训练模型存在的问题优化大鼠训练装置，在大鼠静力性训练的横杆上安装传感器实时采集大鼠上肢训练时力学数据变化情况，如下杆时间、次数、抓杆时间、力量等；可根据实验需求增加训练单元，单人即可操作多个训练单元，并能准确记录大鼠训练数据；利用大鼠喜阴特性及食物诱导提高大鼠训练欲望，设置海绵软垫减少大鼠受伤可能，从而提升效率。
技术方案：
一种大鼠静力性训练力学数据采集系统，其特征在于：包括由框架、遮光盒、上夹板、下夹板、横杆和传感器组成的训练单元，框架上方用螺丝固定有上夹板和下夹板，上夹板上有开口，开口上方安装有遮光盒，遮光盒上方设有可开启的盖板，开口下方安装有横杆供大鼠抓握，横杆的一端连接有传感器，传感器获得的数据通过数据线连接放大器、A/D模块后由计算机进行统一数据处理。
上夹板和下夹板在一个水平面上，合拢时能固定大鼠踝关节，固定处设有海绵软垫，能避免大鼠踝关节受伤。
在上夹板和下夹板之间设置有延长隔板，延长隔板在固定大鼠踝关节处也设有海绵软垫，与下夹板配合能调节大鼠下肢固定位置以适应不同大鼠的身长。
横杆为直径0.5cm圆柱形不锈钢材质，外包防滑皮套供大鼠上肢抓握。
传感器采用张力换能器，能将大鼠抓握力转换为电信号。
设置多个训练单元，多个训练单元能同时将其传感器获得的数据传送到计算机，计算机按不同训练单元分别建立训练档案，记录每个大鼠每次训练力量、开始时间、下杆次数、休息时间。
多个训练单元之间用不透明的隔板隔开，避免互相干扰。
利用所述系统采集大鼠静力性训练力学数据采集的方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤1：将训练单元的传感器、放大器、A/D模块和计算机连接，开启计算机上的数据处理软件并进行力学数据的归零校对；
步骤2：取出大鼠，用上下夹板固定其下肢踝关节，打开遮光盒盖板，用食物引诱大鼠抓住横杆；
步骤3：重复步骤2直至每个训练单元都固定了一只大鼠；
步骤4：在相邻训练单位间插入不透明的隔板；
步骤5：当大鼠抓住横杆时，传感器将大鼠的抓力转换为电信号，经过放大器传输至计算机；
步骤6：计算机记录并处理大鼠上肢训练时力学数据变化情况，供后续研究使用。
有益效果：
1)采用张力换能器作为传感器，能准确记录大鼠静力训练的力量参数和时间。
2)多个训练单元能同时接入计算机，进行训练数据的收集和处理，使大鼠同时测试成为可能，大幅度降低大鼠训练时人工记录付出成本，提高大鼠单次训练效率和数据记录准确性。
3)利用大鼠翻正反射原理，喜阴特性，和食物诱导进一步提高大鼠上肢静力训练的可行性。横杆上设置防滑皮层可延长大鼠抓握的时间，下肢固定处设置海绵软垫，防止训练时间过长后下肢踝部损伤。
附图说明
图1为训练单元立体图；
图2为训练单元正视图；
图3为训练单元侧视图；
图4为训练单元A-A剖面剖面图；
图5为训练单元组合图；
图6为本发明系统图。
其中：1为框架，2为遮光盒，21为盖板，31为上夹板，32为下夹板，33为延长隔板，34为开口，35为海绵软垫，36为螺丝，4为横杆，5为传感器，6为隔板。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明：
如图1至图6所示一种大鼠静力性训练力学数据采集系统，包括训练单元、放大器、A/D模块、计算机及数据采集软件，训练单元由框架、遮光盒、上夹板、下夹板、横杆和传感器组成，框架上方用螺丝固定有上夹板和下夹板，上夹板上有开口，开口上方安装有遮光盒，遮光盒上方设有可开启的盖板，开口下方安装有横杆，横杆的一端连接有传感器，传感器获得的数据通过数据线连接放大器、A/D模块后由计算机进行统一数据处理，可通过如下方法完成多个大鼠静力性训练力学的数据采集工作，具体步骤如下：
第一步：将训练单元的传感器、放大器、A/D模块和计算机连接，开启计算机上的数据采集软件并进行力学数据的归零校对；
第二步：取出大鼠，用上下夹板固定其下肢踝关节，打开遮光盒盖板，用食物引诱大鼠抓住横杆；
第三步：重复步骤第二步直至每个训练单元都固定了一只大鼠；
第四步：在相邻训练单位间插入不透明的隔板；
第五步：当大鼠抓住横杆时，传感器将大鼠的抓力转换为电信号，经过放大器传输至计算机；
第六步：计算机记录并处理大鼠上肢训练时力学数据变化情况，供后续研究使用。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则和精神之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种大鼠静力性训练力学数据采集系统，其特征在于：包括由框架(1)、遮光盒(2)、上夹板(31)、下夹板(32)、横杆(4)和传感器(5)组成的训练单元，框架(1)上方用螺丝(36)固定有上夹板(31)和下夹板(32)，上夹板(31)上有开口(34)，开口(34)上方安装有遮光盒(2)，遮光盒(2)上方设有可开启的盖板(21)，开口(34)下方安装有横杆(4)供大鼠抓握，横杆(4)的一端连接有传感器(5)，传感器获得的数据通过数据线连接放大器、A/D模块后由计算机进行统一数据处理。
2.如权利要求1所述的大鼠静力性训练力学数据采集系统，其特征在于：上夹板(31)和下夹板(32)在一个水平面上，合拢时能固定大鼠踝关节，固定处设有海绵软垫(35)，能避免大鼠踝关节受伤。
3.如权利要求2所述的大鼠静力性训练力学数据采集系统，其特征在于：在上夹板(31)和下夹板(32)之间设置有延长隔板(33)，延长隔板(33)在固定大鼠踝关节处也设有海绵软垫(35)，与下夹板(32)配合能调节大鼠下肢固定位置以适应不同大鼠的身长。
4.如权利要求1所述的大鼠静力性训练力学数据采集系统，其特征在于：横杆(4)为直径0.5cm圆柱形不锈钢材质，外包防滑皮套供大鼠上肢抓握。
5.如权利要求1所述的大鼠静力性训练力学数据采集系统，其特征在于：传感器(5)采用张力换能器，能将大鼠抓握力转换为电信号。
6.如权利要求1所述的大鼠静力性训练力学数据采集系统，其特征在于：设置多个训练单元，多个训练单元能同时将其传感器(5)获得的数据传送到计算机，计算机按不同训练单元分别建立训练档案，记录每个大鼠每次训练力量、开始时间、下杆次数、休息时间。
7.如权利要求6所述的大鼠静力性训练力学数据采集系统，其特征在于：多个训练单元之间用不透明的隔板(6)隔开，避免互相干扰。
8.一种利用如权利要求1-7之一所述的系统采集大鼠静力性训练力学数据采集的方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤1：将训练单元的传感器、放大器、A/D模块和计算机连接，开启计算机上的数据处理软件并进行力学数据的归零校对；
步骤2：取出大鼠，用上下夹板固定其下肢踝关节，打开遮光盒盖板，用食物引诱大鼠抓住横杆；
步骤3：重复步骤2直至每个训练单元都固定了一只大鼠；
步骤4：在相邻训练单位间插入不透明的隔板；
步骤5：当大鼠抓住横杆时，传感器将大鼠的抓力转换为电信号，经过放大器传输至计算机；
步骤6：计算机记录并处理大鼠上肢训练时力学数据变化情况，供后续研究使用。
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