CN109745140A

CN109745140A - 一种动物脊髓损伤系统

Info

Publication number: CN109745140A
Application number: CN201910129370.8A
Authority: CN
Inventors: 郭衍俊; 夏海龙; 徐林; 何红萍
Original assignee: Shanghai Tawang Intelligent Technology Co Ltd
Current assignee: Shanghai Tawang Intelligent Technology Co Ltd
Priority date: 2019-02-21
Filing date: 2019-02-21
Publication date: 2019-05-14

Abstract

本发明公开了一种动物脊髓损伤系统，包括底板、Z轴机械臂、X轴机械臂、传感器舱和控制器，所述底板上方固定设置有工作平台，Z轴机械臂固定设置在底板上；所述X轴机械臂安装在Z轴机械臂上，工作平台和底板之间通过Y轴机械臂连接，所述Z轴机械臂、X轴机械臂、Y轴机械臂均设置有驱动电机，且驱动电机通过电机电缆与控制器连接；所述X轴机械臂上固定有传感器舱，传感器舱下端设置有撞针；所述控制器设置在底板上，控制器设置有上位机，上位机通过USB线与控制器相连接；所述工作平台上设置有固定杆和夹持片，夹持片设置两组，相互对立设置。

Description

一种动物脊髓损伤系统

技术领域

本发明涉及生物实验技术领域，具体为一种动物脊髓损伤系统。

背景技术

目前有多种脊髓损伤模型，其中重物坠落撞击模型由于在损伤的生理学反应和继发损伤的病理生理学方面更接近于人的脊髓损伤，是当前最常用的急性脊髓损伤动物模型之一。

动物脊髓撞击方面的研究，通常的研究通过电磁感应压力打击，或通过损伤处的电位变化确定打击程度，且存在二次打击、装置复杂、价格昂贵的问题。也有涉及用椎弓根螺钉固定在体内，是一种侵入性方法，包括固定在身体外的特定位置的垂直支撑件和固定到身体外的特定位置的水平支撑件。不仅对实验动物造成额外的损伤，还可能影响动物的撞击部位附近的神经功能。经常出现脊髓的打击零高度界定不明确，打击杆高度不能准确固定，打击针不能准确释放，打击针不能准确打击至暴露的脊髓上等技术难点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种动物脊髓损伤系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种动物脊髓损伤系统，包括底板、Z轴机械臂、X轴机械臂、传感器舱和控制器，所述底板上方固定设置有工作平台，Z轴机械臂固定设置在底板上；所述X轴机械臂安装在Z轴机械臂上，并在X、Y、Z三个轴方向上设置有驱动电机，且每个驱动电机均通过信号电缆与控制器连接；所述X轴机械臂末端固定有传感器舱，传感器舱下端设置有撞针；所述控制器设置在底板上，控制器设置有上位机，上位机通过USB线与控制器相连接；所述工作平台上设置有固定杆和夹持片，夹持片设置两组，每组两个，每组夹持片相互对立设置。

优选的，所述传感器舱内设置有压力传感器、加速度传感器和位移传感器，压力传感器、加速度传感器均设置在撞针上；且压力传感器、加速度传感器、位移传感器均设置有信号电缆与控制器连接。

优选的，所述上位机设置有定位模块、参数设置模块、监控模块、误差分析模块，定位模块设置有上下定位、左右定位、前后定位以及自动定位；所述参数设置模块设置的参数包括深度及偏移、力矩及偏移、加速度、最大速度和停留时间；所述监控模块实时跟踪显示力矩和位移的曲线函数信息图，并支持数据输出；所述误差分析模块对设置参数的实时值和设置值进行对比并分析。

优选的，所述撞针的规格设置有八个，分别为1mm～8mm。

优选的，所述撞针上安装监控数字摄像头，数字摄像头与控制器进行连接。

优选的，所述固定杆设置有四根，工作平台呈方形，固定杆设置在方形板的四个边角处；相邻的固定杆上套有支撑杆，支撑杆从固定杆中穿过，在支撑杆上套装有活动块，活动块上套装有夹持架，夹持架末端下折设置夹持片，所述夹持片为弹性金属片制成；所述活动块上横向设置有紧固销。

优选的，所述动物脊髓损伤系统在动物脊髓损伤实验中应用。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明实现了定量化的脊髓损伤造模实验；进行动物脊髓损伤实验时，通过上位机程序控制，参数输入简便，实时输出函数信息直观，保证了撞击损伤的准确性、重复性和撞击程度的可调控性，压力传感器和加速度传感器用于监测撞针在撞击脊髓时产生的撞击力的实时变化，通过撞击力的曲线准确直观的脊髓损伤的实际过程；具有操作简便快捷、定位精确、打击力度可调、临床相似性、可实时监控、支持数据输出的优点。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的主视结构示意图；

图3为本发明的工作平台结构示意图；

图中标号：1、底板；11、工作平台；12、固定杆；13、支撑杆；14、活动块；15、夹持架；16、夹持片；17、紧固销；2、Z轴机械臂；3、X轴机械臂；4、传感器舱；5、控制器；6、撞针。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“上”、“下”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：一种动物脊髓损伤系统，包括底板1、Z轴机械臂2、X轴机械臂3、传感器舱4和控制器5，所述底板1上方固定设置有工作平台11，Z轴机械臂2固定设置在底板1上；所述X轴机械臂3安装在Z轴机械臂2上，并在X、Y、Z三个轴方向上设置有驱动电机，且每个驱动电机均通过信号电缆与控制器5连接；所述X轴机械臂3末端固定有传感器舱4，传感器舱4下端设置有撞针6；所述控制器5设置在底板1上，控制器5设置有上位机，上位机通过USB线与控制器5相连接；所述工作平台11上设置有固定杆12和夹持片16，夹持片16设置两组，每组两个，每组夹持片16相互对立设置。

进一步的，所述传感器舱4内设置有压力传感器、加速度传感器和位移传感器，压力传感器、加速度传感器均设置在撞针6上；且压力传感器、加速度传感器、位移传感器均设置有信号电缆与控制器5连接。

进一步的，所述上位机设置有定位模块、参数设置模块、监控模块、误差分析模块，定位模块设置有上下定位、左右定位、前后定位以及自动定位；所述参数设置模块设置的参数包括深度及偏移、力矩及偏移、加速度、最大速度和停留时间；所述监控模块实时跟踪显示力矩和位移的曲线函数信息图，并支持数据输出；所述误差分析模块对设置参数的实时值和设置值进行对比并分析。

进一步的，所述撞针6的规格设置有八个，分别为1mm～8mm。

进一步的，所述撞针6上安装监控数字摄像头，数字摄像头与控制器5进行连接。

进一步的，所述固定杆12设置有四根，工作平台11呈方形，固定杆12设置在方形板的四个边角处；相邻的固定杆12上套有支撑杆13，支撑杆13从固定杆12中穿过，在支撑杆13上套装有活动块14，活动块14上套装有夹持架15，夹持架15末端下折设置夹持片16，所述夹持片16为弹性金属片制成；所述活动块14上横向设置有紧固销17。

进一步的，所述动物脊髓损伤系统在动物脊髓损伤实验中应用。

工作原理：先对动物进行处理，将动物麻醉后，使用剃须刀刀片剃毛，露出胸部以上的皮肤和腰椎的少数部分，用酒精消毒后，在上覆的皮肤、筋膜和肌肉上做一个切口，露出脊椎，用解剖钳和剪刀，进行T10到T12的椎板切除以暴露脊髓。后将小鼠的前肢和后肢伸展开来，并放置在工作平台11上，调整夹持片16的位置，使两组夹持片16正好放置于动物椎板切除位置的头端和尾端。脊椎的位置必须使脊髓的背表面与撞击端面平行(较低的撞针对准几毫米以上的脊髓组织)，以确保撞针是在高于T11的正确中心部位，在上位机中设置相应的损伤参数。然后控制器5根据上位机参数设置控制相应的电机工作，控制X轴机械臂3移动，带动撞针6移动到暴露的脊髓线中，进行撞击。撞击结束后，撞针6将在所需停留时间后撤回到起始位置。上位机生成“时间-力”图与来自实际撞击的数据，并一起出现在监控界面上，同时可导出相关数据和图片。实验结束后，从脊柱中轻轻松开夹持片16，并用9mm皮肤缝合器自行缝合皮肤。将老鼠从实验台中取出，放入老鼠笼中，置于电热垫温暖过的柔软被褥上。在动物清醒后，进一步进行术后护理，并定时监测动物状态和提供术后护理。

夹持片15套装在活动块14上，能够随着活动块14前后移动，活动块14套装在支撑杆13上，沿着支撑杆13能够左右移动；从而调整夹持片16的位置，方便对小鼠夹持；同时还可以对活动块14设置电动推杆，通过控制器5控制电动推杆控制活动块14的移动，方便卡固；通过紧固销17固定住夹持架15，固定其位置。

撞针6设置有八种规格，使用不同规格实验，获取更多数据；在撞针6上设置数字摄像头，用于对多次撞击实验中的动物状态进行远程观察并记录实时实验状态；传感器腔4内设置压力传感器、加速度传感器和位移传感器，其中，压力传感器、加速度传感器均设置在撞针6，方便对齐撞针6撞击的压力、运动的加速度检测，同时位移传感器检测传感器腔4的位置，即撞针6的位置。

X轴机械臂3安装在Z轴机械臂2，并在在X、Y、Z三个轴方向上设置有驱动电机，这样安装设置在现有技术中已经是成熟的技术了，通过其在三个方向上的运动，方便调整位置进行撞击，对准撞针6；通过上位机设置参数控制撞针6的运动，以及定位、监控和误差分析。

值得注意的是：整个装置通过总控制按钮对其实现控制，由于控制按钮匹配的设备为常用设备，属于现有常熟技术，在此不再赘述其电性连接关系以及具体的电路结构。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims

1.一种动物脊髓损伤系统，其特征在于：包括底板(1)、Z轴机械臂(2)、X轴机械臂(3)、传感器舱(4)和控制器(5)，所述底板(1)上方固定设置有工作平台(11)，Z轴机械臂(2)固定设置在底板(1)上；所述X轴机械臂(3)安装在Z轴机械臂(2)上，工作平台(11)和底板(1)之间通过Y轴机械臂连接，所述Z轴机械臂(2)、X轴机械臂(3)、Y轴机械臂均设置有驱动电机，且每个驱动电机均通过信号电缆与控制器(5)连接；所述X轴机械臂(3)末端固定有传感器舱(4)，传感器舱(4)下端设置有撞针(6)；所述控制器(5)设置在底板(1)上，控制器(5)设置有上位机，上位机通过USB线与控制器(5)相连接；所述工作平台(11)上设置有固定杆(12)和夹持片(16)，夹持片(16)设置两组，每组两个，每组夹持片(16)相互对立设置。

2.根据权利要求1所述的一种动物脊髓损伤系统，其特征在于：所述传感器舱(4)内设置有压力传感器、加速度传感器和位移传感器，压力传感器、加速度传感器均设置在撞针(6)上；且压力传感器、加速度传感器、位移传感器均设置有信号电缆与控制器(5)连接。

3.根据权利要求1所述的一种动物脊髓损伤系统，其特征在于：所述上位机设置有定位模块、参数设置模块、监控模块、误差分析模块，定位模块设置有上下定位、左右定位、前后定位以及自动定位；所述参数设置模块设置的参数包括深度及偏移、力矩及偏移、加速度、最大速度和停留时间；所述监控模块实时跟踪显示力矩和位移的曲线函数信息图，并支持数据输出；所述误差分析模块对设置参数的实时值和设置值进行对比并分析。

4.根据权利要求1所述的一种动物脊髓损伤系统，其特征在于：所述撞针(6)的规格设置有八个，分别为1mm～8mm。

5.根据权利要求1所述的一种动物脊髓损伤系统，其特征在于：所述撞针(6)上安装监控数字摄像头，数字摄像头与控制器(5)进行连接。

6.根据权利要求1所述的一种动物脊髓损伤系统，其特征在于：所述固定杆(12)设置有四根，工作平台(11)呈方形，固定杆(12)设置在方形板的四个边角处；相邻的固定杆(12)上套有支撑杆(13)，支撑杆(13)从固定杆(12)中穿过，在支撑杆(13)上套装有活动块(14)，活动块(14)上套装有夹持架(15)，夹持架(15)末端下折设置夹持片(16)，所述夹持片(16)为弹性金属片制成；所述活动块(14)上横向设置有紧固销(17)。

7.根据权利要求1所述的一种动物脊髓损伤系统，其特征在于：所述动物脊髓损伤系统在动物脊髓损伤实验中应用。