CN110481820B - 一种基于失重状态模拟的大鼠尾部悬吊装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于失重状态模拟的大鼠尾部悬吊装置，包括设置于一笼体内的固定机构和加载机构；固定机构包括自内向外依次套装的尾部固定轴、第一软质硅胶套和金属套筒，尾部固定轴外侧壁面上环绕其圆周方向开设有一条螺旋通槽，加载机构包括摆动式连杆轴、伸缩式承重轴和尾端固定环；摆动式连杆轴活动固定在金属套筒顶部，伸缩式承重轴水平设置在摆动式连杆轴下方，尾端固定环为一固定在伸缩式承重轴的支撑块顶部的环体，其采用环体的轴线垂直于金属套筒侧壁的方式设置；该装置结构简单、设计合理、实用性强，有效的避免了大鼠尾巴因机械挤压力或不透气原因造成损伤或坏死。
Description
技术领域
本发明涉及失重状态模拟实验装置技术领域，特别涉及一种基于失重状态模拟的大鼠尾部悬吊装置。
背景技术
科技的发展推动着世界对太空的探索，长期处于太空微重力环境下的宇航员，由于骨质的加剧流失和骨钙的无法正常生成，会患上十分严重的骨质疏松症，以至于回到地球后很长一段时间内无法正常行走，甚至无法靠自己站立。因此，为了更好解决这一问题，采用在地面模拟失重状态的动物模型来模拟处于太空中失重状态下的宇航员的骨骼生长状态，并以此进行研究是一种行之有效的手段，具有较强的现实应用意义。
大鼠尾部悬吊实验装置是利用大鼠进行失重实验模拟一种手段，然而，现有的实验装置多为依靠胶带的黏性对大鼠尾部进行密封粘贴，随着悬吊时间的延长，大鼠体液的分泌加之胶带黏性的弱化，大鼠尾巴易脱落而导致实验失败，甚至可能因为密封过紧导致大鼠尾巴的坏死。从以往的实验模型中我们可以发现，大鼠尾部的光滑程度以及挣扎时不可控的力量会导致实验过程中常常会因为密封裹挟或机械的硬性冲击导致尾巴脱落甚至坏死，此种情况的发生无疑宣告着实验的失败。因此，我们有必要针对大鼠尾部的生理特性采用相适宜的机械结构对大鼠尾部进行安全、牢固且能够对悬吊状态进行实时监测的悬吊装置，从而确保实验数据的有效性。
发明内容
本发明的目的是提供一种克服现有装置缺陷从而有效对大鼠尾部进行安全、牢固固定的基于失重状态模拟的大鼠尾部悬吊装置。
为此，本发明技术方案如下：
一种基于失重状态模拟的大鼠尾部悬吊装置，包括设置于一笼体内的固定机构和加载机构；其中，
所述固定机构包括自内向外依次套装的尾部固定轴、第一软质硅胶套和金属套筒；尾部固定轴为圆柱体结构，其外侧壁面上自底端至顶端环绕其圆周方向开设有一条螺旋通槽，且螺旋通槽的槽宽自底端至顶端逐渐减小；金属套筒为顶部敞口的筒体结构，其底面上开设有与尾部固定轴外径相适应的通孔；第一软质硅胶套固定在金属套筒内壁上，其外径与金属套筒的内径一致，其内径与尾部固定轴的外径相适应，使尾部固定轴能够紧固套装在第一软质硅胶套内侧；
所述加载机构包括摆动式连杆轴、伸缩式承重轴和尾端固定环；摆动式连杆轴由两根竖杆和一根柱形横杆构成，柱形横杆的两端分别固定在两根竖杆的顶端侧壁上，两根竖杆分别通过螺栓活动固定在金属套筒顶部，使二者能够调整至与金属套筒的外壁之间呈任意夹角；伸缩式承重轴由水平设置且一端固定在金属套筒外壁上的外套、水平设置在外套内的推杆以及竖直固定在推杆外侧端部的支撑块构成，推杆和外套上开设有多个径向销孔，使推杆能够在外套内自由伸缩并通过销钉将推杆固定在外套中的任意位置上；尾端固定环为一固定在伸缩式承重轴的支撑块顶部的环体，其采用环体的轴线垂直于金属套筒侧壁的方式设置，在环体内壁上设有内径与尾端外径相适应的第二软质硅胶套。
进一步地，该基于失重状态模拟的大鼠尾部悬吊装置包括监测报警机构，其包括依次连接的拉力传感器、数据记录仪和报警装置；其中，拉力传感器设置在笼体内，其底端的敏感桥部固定在一条拉绳的中部，而拉绳的两端分别对称固定在金属套筒的顶面上；数据记录仪和报警装置设置在笼体外侧。
进一步地，所述金属套筒对开为两个半圆套筒，且两个半圆套筒之间一侧通过合页活动链接、另一侧分别在两个半圆套筒相接处的外壁上对称设置有多对耳板，使两个半圆套筒的另一侧通过分别设置在每对耳板上的螺栓和与螺栓相配合的螺母可拆卸固定为一体。
进一步地，位于螺旋通槽槽口处的两侧槽壁略向对侧延伸形成有限位条，使螺旋通槽的通槽槽口处宽度略小于其内侧宽度。
进一步地，在尾部固定轴、第一软质硅胶套和金属套筒上分别均布开设有多个相互贯通的透气孔；其中，透气孔的孔径为3～5mm，开孔率为15～20％。
进一步地，尾部固定轴采用硬度为50D～60D的硬质硅胶制成，第一软质硅胶套和第二软质硅胶套均采用硬度为20A～30A的软质硅胶制成。
进一步地，在摆动式连杆轴的横杆表面覆有聚氨酯橡胶层，使其表面具有一定的粗糙度。
进一步地，在位于摆动式连杆轴5下方的金属套筒上还竖直固定有一个固定条，其外侧壁面上自下而上间隔开设有四个插槽，插槽的尺寸与伸缩式承重轴6的外套尺寸相适应，使外套能够插装并固定在任意插槽内。
进一步地，在笼体顶部水平设置有一根滑杆，其上套装有一能够在滑杆上自由滑动的拉环，拉力传感器的顶端通过连接件固定在拉环上，使拉力传感器能够在笼体沿滑杆的轴向往复运动。
进一步地，尾端固定环由第一半圆形环体、第二半圆形环体和锁紧机构构成；其中，第一半圆形环体一端和第二半圆形环体的一端通过转动销连接，形成一个环形体；第一半圆形环体的另一端外侧壁面上加工有由多个单向齿形成的内齿条，第二半圆形环体的另一端向外侧延伸形成有锁紧机构设置板；锁紧机构由固定条、外齿条、锁定块和卡簧构成，外齿条一端通过转动销活动固定在锁紧机构设置板上、另一端设有与内齿条相互配合多个单向齿，且初始状态下内齿条上的单向齿能够与外齿条端头的单向齿啮合，在位于单向齿设置端的外齿条端部沿轴向延伸形成有凸块；锁定块i通过转动销活动固定在靠近外齿条单向齿侧的锁紧机构设置板上，使其在转动过程中能够通过推动外齿条上的凸块使外齿条与内齿条之间解除啮合关系；固定条平行于外齿条并固定在锁紧机构设置板上，卡簧以压缩的状态设置在固定条与外齿条之间，使锁定块转动至远离凸块位置处时，外齿条在卡簧的弹力作用下回复至与内齿条重新啮合。
进一步地，尾端固定环的内齿条和外齿条上相邻齿之间的间距为2～2.5mm，使其内齿条和外齿条上的齿发生一次相对移动时，对应环体的内径变化0.5～0.7mm。
与现有技术相比，该基于失重状态模拟的大鼠尾部悬吊装置结构简单、设计合理，用于大鼠研究，操作简单、实用性强；其中，该装置的固定机构通过软、硬硅胶对机械力进行缓冲，有效的避免了大鼠尾巴因过于直接的机械挤压力造成的骨折或血液流通不畅造成的坏死；通孔的透气性保证了大鼠尾巴一定程度分泌体液的快速干燥，避免了密封条件下体液分泌对尾巴造成损伤；该装置的加载紧固机构利用了缠绕固定的施力特性，加之环体的反向自锁特性，有效的保证了紧固时长，大幅降低了大鼠尾巴脱落的可能性；该装置的监测报警机构能做到对数据的实时监测和记录，极大的保证了实验时段中实验数据的有效性；此外，该装置的模型可适用于其他动物的尾部悬吊，具有良好的拓展价值，具有很好的推广应用价值。
附图说明
图1为本发明的基于失重状态模拟的大鼠尾部悬吊装置的剖视图；
图2为本发明的基于失重状态模拟的大鼠尾部悬吊装置的金属套筒的结构示意图；
图3(a)为本发明的基于失重状态模拟的大鼠尾部悬吊装置的尾部固定轴的结构示意图；
图3(b)为本发明的基于失重状态模拟的大鼠尾部悬吊装置的尾部固定轴的剖面结构示意图；
图4为本发明的基于失重状态模拟的大鼠尾部悬吊装置的尾端固定环的结构示意图；
图5为本发明的基于失重状态模拟的大鼠尾部悬吊装置的笼体内设置拉力传感器的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的说明，但下述实施例绝非对本发明有任何限制。
该基于失重状态模拟的大鼠尾部悬吊装置包括设置于笼体11内的固定机构、加载机构和监测报警机构。
如图1所示，固定机构包括自内向外依次套装的尾部固定轴1、第一软质硅胶套2和金属套筒3；具体地，
如图3(a)和图3(b)所示，尾部固定轴1为圆柱体结构，其外侧壁面上自底端至顶端环绕其圆周方向开设有一条螺旋通槽1a，使大鼠尾部螺旋环绕在尾部固定轴1上，使其不易挣脱；螺旋通槽1a的槽宽自底端至顶端逐渐减小，以适应大鼠尾部直径自根部至尾端逐渐减小的趋势；同时，在位于螺旋通槽1a槽口处的两侧槽壁略向对侧延伸形成有限位条，使螺旋通槽1a的通槽槽口处宽度略小于其内侧宽度，使大鼠尾部螺旋环绕在尾部固定轴1上时利用限位条进行限位使尾部不易从螺旋通槽1a脱出；
如图2所示，金属套筒3为顶部敞口的筒体结构，其底面上开设有与尾部固定轴1外径相适应的通孔；具体地，金属套筒3由对开为两个半圆套筒构成，便于使用，其中，两个半圆套筒之间一侧通过合页活动链接、另一侧分别在两个半圆套筒相接处的外壁上对称设置有多对耳板，使两个半圆套筒的另一侧通过分别设置在每对耳板上的螺栓和与螺栓相配合的螺母可拆卸固定为一体。
第一软质硅胶套2固定在金属套筒3内壁上，其外径与金属套筒3的内径一致，其内径与尾部固定轴1的外径相适应，使尾部固定轴1能够紧固套装在第一软质硅胶套2内侧；其中，尾部固定轴1采用硬度为50D的硬质硅胶制成，第一软质硅胶套2采用硬度为30A的软质硅胶制成；第一软质硅胶套2的作用在于填充金属套筒与尾部固定轴1之间的空隙，通过对尾部固定轴1和第一软质硅胶套2的硅胶硬度进行合理选择与搭配，使尾部固定轴1、第一软质硅胶套2和金属套筒3在大鼠的活动过程中构成一个不易松散的整体固定结构；
为了防止大鼠尾部因不通风而发生坏死，在尾部固定轴1、软质硅胶套2和金属套筒3上分别均布开设有多个相互贯通的透气孔；具体地，如图3(a)所示，位于尾部固定轴1上的透气孔1b分别开设在螺旋通槽1a的槽壁上和尾部固定轴1的侧壁上，以保证空气能够通过透气孔进入并与尾部接触，保证良好的通风条件，对应地，开设在软质硅胶套2和金属套筒3上的透气孔与开设在尾部固定轴1上的透气孔一一对应，保证空气的内外连通；其中，每个单个部件上开设的透气孔的孔径为3mm，开孔率为15％；
加载机构包括摆动式连杆轴5、伸缩式承重轴6和尾端固定环7；其中，
如图1所示，摆动式连杆轴5由两根竖杆和一根柱形横杆构成，柱形横杆的两端分别固定在两根竖杆的顶端侧壁上，两根竖杆分别通过螺栓活动固定在金属套筒3顶部，使二者能够调整至与金属套筒3的外壁之间呈任意夹角；另外，在横杆5表面覆有聚氨酯橡胶层，使其表面具有一定的粗糙度，以增加大鼠尾部相对于横杆5表面的摩擦力；
伸缩式承重轴6由水平设置的外套、水平设置在外套内的推杆以及竖直固定在推杆外侧端部的支撑块构成，推杆和外套上分别等距地开设有3～5个径向销孔，使推杆能够在外套内自由伸缩并通过销钉将推杆固定在外套中的任意位置上；为了适应不同大鼠尾巴柔软性和长短的区别，在位于摆动式连杆轴5下方的金属套筒上还竖直固定有一个固定条，其外侧壁面上自下而上间隔开设有四个插槽，插槽的尺寸与伸缩式承重轴6的外套尺寸相适应，使外套能够插装并固定在任意插槽内；
尾端固定环7为一固定在伸缩式承重轴6的支撑块顶部的环体，其采用环体的轴线垂直于金属套筒3侧壁的方式设置，在环体内壁上设有内径与尾端外径相适应的第二软质硅胶套；其中，第二软质硅胶套采用硬度为30A的软质硅胶制成，使用时先在大鼠尾端套装具有合适尺寸的第二软质硅胶套，然后再将第二软质硅胶套套入环体内；
具体地，如图4所示，尾端固定环7由第一半圆形环体7a、第二半圆形环体7b和锁紧机构构成；其中，第一半圆形环体7a一端和第二半圆形环体7b的一端通过转动销7c连接，形成一个环形体；第一半圆形环体7a的另一端外侧壁面上加工有由多个单向齿形成的内齿条7d，第二半圆形环体7b的另一端向外侧延伸形成有锁紧机构设置板；锁紧机构由固定条7e、外齿条7g、锁定块7i和卡簧7f构成，外齿条7g一端通过转动销活动固定在锁紧机构设置板上、另一端设有与内齿条7d相互配合多个单向齿，且初始状态下内齿条7d上的单向齿能够与外齿条7g端头的单向齿啮合，在位于单向齿设置端的外齿条7g端部沿轴向延伸形成有凸块；锁定块7i通过转动销活动固定在靠近外齿条7g单向齿侧的锁紧机构设置板上，使其在转动过程中能够通过推动外齿条7g上的凸块使外齿条7g与内齿条7d之间解除啮合关系；固定条7e平行于外齿条7g并固定在锁紧机构设置板上，卡簧7f以压缩的状态设置在固定条7e与外齿条7g之间，使锁定块7i转动至远离凸块位置处时，外齿条7g在卡簧7f的弹力作用下回复至与内齿条7d重新啮合；
另外，为了避免环体缩小过程中对大鼠尾巴造成伤害，尾端固定环7的内齿条和外齿条上相邻齿之间的间距为2～2.5mm，使其内齿条和外齿条上的齿发生一次相对移动时，对应环体的内径变化0.5～0.7mm，保证环体逐渐调节至与大鼠尾端的直径相适应；
上述加载机构使用时，将缠绕固定在尾部固定轴1后余下的大鼠尾部拉伸至摆动式连杆轴5的横杆上，并绕过横杆最终将尾端套入尾端固定环7内，通过合理调节摆动式连杆轴5相对于金属套筒侧壁的倾斜角度和伸缩式承重轴6的设置位置及其端部至金属套筒的距离，使大鼠位于尾部固定轴1外侧的尾部能够完全伸展并分别固定在加载机构的横杆上和尾端固定环7内，即通过增加大鼠尾部的承力点进而实现对大鼠尾部进行牢固固定的同时且不易受伤。
监测报警机构包括依次连接的拉力传感器8、数据记录仪和报警装置；其中，如图1和图5所示，在笼体顶部水平设置有一根滑杆，其上套装有一能够在滑杆上自由滑动的拉环；拉力传感器8设置在笼体内，其顶端通过连接件固定在拉环上，使拉力传感器8能够在笼体沿滑杆的轴向往复运动，其底端的敏感桥部固定在一条拉绳的中部，而拉绳的两端分别对称固定在金属套筒3的顶面上；数据记录仪9和报警装置10设置在笼体外侧，数据记录仪9用于持续记录拉力传感器8读取的拉力值并进行数据分析，当拉力值出现异常时，启动报警装置10报警，通知实验人员及时修改异常状态。
Claims (10)
1.一种基于失重状态模拟的大鼠尾部悬吊装置，其特征在于，包括设置于一笼体内的固定机构和加载机构；其中，
所述固定机构包括自内向外依次套装的尾部固定轴(1)、第一软质硅胶套(2)和金属套筒(3)；尾部固定轴(1)为圆柱体结构，其外侧壁面上自底端至顶端环绕其圆周方向开设有一条螺旋通槽(1a)，且螺旋通槽(1a)的槽宽自底端至顶端逐渐减小；金属套筒(3)为顶部敞口的筒体结构，其底面上开设有与尾部固定轴(1)外径相适应的通孔；第一软质硅胶套(2)固定在金属套筒(3)内壁上，其外径与金属套筒(3)的内径一致，其内径与尾部固定轴(1)的外径相适应，使尾部固定轴(1)能够紧固套装在第一软质硅胶套(2)内侧；
所述加载机构包括摆动式连杆轴(5)、伸缩式承重轴(6)和尾端固定环(7)；摆动式连杆轴(5)由两根竖杆和一根柱形横杆构成，柱形横杆的两端分别固定在两根竖杆的顶端侧壁上，两根竖杆分别通过螺栓活动固定在金属套筒(3)顶部，使二者能够调整至与金属套筒(3)的外壁之间呈任意夹角；伸缩式承重轴(6)由水平设置且一端固定在金属套筒外壁上的外套、水平设置在外套内的推杆以及竖直固定在推杆外侧端部的支撑块构成，推杆和外套上开设有多个径向销孔，使推杆能够在外套内自由伸缩并通过销钉将推杆固定在外套中的任意位置上；尾端固定环(7)为一固定在伸缩式承重轴(6)的支撑块顶部的环体，其采用环体的轴线垂直于金属套筒(3)侧壁的方式设置，在环体内壁上设有内径与尾端外径相适应的第二软质硅胶套。
2.根据权利要求1所述的基于失重状态模拟的大鼠尾部悬吊装置，其特征在于，还包括监测报警机构，其包括依次连接的拉力传感器(8)、数据记录仪和报警装置；其中，拉力传感器(8)设置在笼体内，其底端的敏感桥部固定在一条拉绳的中部，而拉绳的两端分别对称固定在金属套筒(3)的顶面上；数据记录仪(9)和报警装置(10)设置在笼体外侧。
3.根据权利要求1所述的基于失重状态模拟的大鼠尾部悬吊装置，其特征在于，所述金属套筒(3)对开为两个半圆套筒，且两个半圆套筒之间一侧通过合页活动链接、另一侧分别在两个半圆套筒相接处的外壁上对称设置有多对耳板，使两个半圆套筒的另一侧通过分别设置在每对耳板上的螺栓和与螺栓相配合的螺母可拆卸固定为一体。
4.根据权利要求1所述的基于失重状态模拟的大鼠尾部悬吊装置，其特征在于，位于螺旋通槽(1a)槽口处的两侧槽壁略向对侧延伸形成有限位条，使螺旋通槽(1a)的通槽槽口处宽度略小于其内侧宽度。
5.根据权利要求1所述的基于失重状态模拟的大鼠尾部悬吊装置，其特征在于，在尾部固定轴(1)、第一软质硅胶套(2)和金属套筒(3)上分别均布开设有多个相互贯通的透气孔；其中，透气孔的孔径为3～5mm，开孔率为15～20％。
6.根据权利要求5所述的基于失重状态模拟的大鼠尾部悬吊装置，其特征在于，尾部固定轴(1)采用硬度为50D～60D的硬质硅胶制成，第一软质硅胶套(2)和第二软质硅胶套均采用硬度为20A～30A的软质硅胶制成。
7.根据权利要求1所述的基于失重状态模拟的大鼠尾部悬吊装置，其特征在于，在横杆(5)表面覆有聚氨酯橡胶层，使其表面具有一定的粗糙度。
8.根据权利要求2所述的基于失重状态模拟的大鼠尾部悬吊装置，其特征在于，在笼体顶部水平设置有一根滑杆，其上套装有一能够在滑杆上自由滑动的拉环，拉力传感器(8)的顶端通过连接件固定在拉环上，使拉力传感器(8)能够在笼体沿滑杆的轴向往复运动。
9.根据权利要求1所述的基于失重状态模拟的大鼠尾部悬吊装置，其特征在于，尾端固定环(7)由第一半圆形环体(7a)、第二半圆形环体(7b)和锁紧机构构成；其中，第一半圆形环体(7a)一端和第二半圆形环体(7b)的一端通过转动销(7c)连接，形成一个环形体；第一半圆形环体(7a)的另一端外侧壁面上加工有由多个单向齿形成的内齿条(7d)，第二半圆形环体(7b)的另一端向外侧延伸形成有锁紧机构设置板；锁紧机构由固定条(7e)、外齿条(7g)、锁定块(7i)和卡簧(7f)构成，外齿条(7g)一端通过转动销活动固定在锁紧机构设置板上、另一端设有与内齿条(7d)相互配合多个单向齿，且初始状态下内齿条(7d)上的单向齿能够与外齿条(7g)端头的单向齿啮合，在位于单向齿设置端的外齿条(7g)端部沿轴向延伸形成有凸块；锁定块(7i)通过转动销活动固定在靠近外齿条(7g)单向齿侧的锁紧机构设置板上，使其在转动过程中能够通过推动外齿条(7g)上的凸块使外齿条(7g)与内齿条(7d)之间解除啮合关系；固定条(7e)平行于外齿条(7g)并固定在锁紧机构设置板上，卡簧(7f)以压缩的状态设置在固定条(7e)与外齿条(7g)之间，使锁定块(7i)转动至远离凸块位置处时，外齿条(7g)在卡簧(7f)的弹力作用下恢复至与内齿条(7d)重新啮合。
10.根据权利要求9所述的基于失重状态模拟的大鼠尾部悬吊装置，其特征在于，尾端固定环(7)的内齿条和外齿条上相邻齿之间的间距为2～2.5mm，使其内齿条和外齿条上的齿发生一次相对移动时，对应环体的内径变化0.5～0.7mm。
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