CN1704019A - 动物运动测功装置 - Google Patents

Abstract

本发明动物运动测功装置包括旋转轮和检测装置，该旋转轮具有固定阻力矩，该检测装置包括传感器及与传感器的输出相接的计数器，该旋转轮、传感器及计数器均至少具有两个，各个旋转轮对应一个传感器及一个计数器，该检测装置还包括与各计数器连接的数据处理装置，各个传感器感应动物运动时对应旋转轮的角位移运动信号，并将该运动信号输入到对应的计数器，数据处理装置接收并处理各计数器输入的数据。该装置可以实现对动物实验的集中管理，达到了一台设备总和管理多个实验、多个实验利用一套单片机系统的目的，有效的提高了设备的性能价格比，并且由于有多个测功部分实现了大频数实验，使测试结果更加准确。

Description

动物运动测功装置

【技术领域】

本发明涉及动物实验装置，尤其是关于一种动物运动测功装置。

【背景技术】

在药物及生化实验中，经常利用动物实验检验药物的效能，这种检验是通过动物在药物作用下的运动量变化了解药效。常用动物实验方法有动物跑台和游泳实验方法，这两种实验方法的共同特点是观察动物在一定时间内完成一定量的工作和完成一定工作量的能力。

动物跑台实验方法是让动物以一定的速度完成一定量的移动，作为所完成的功计量动物的运动量；游泳实验方法，是把动物置于一定温度的水池中，把动物在水中游泳或维持身体平衡动作所作的功，作为所完成的功计量动物的运动量。这两种计量动物运动量的方法所存在的共同特点是：都只能按动物运动的平均情况计量其所作的“功”，同时限于实验手段使所得到的结果不能用标准量来计量，只能用一个“含糊的功的量”来近似的表达动物在运动中的大体运动能量消耗，因而测量的结果只具有统计学上的意义，所得到的实验测定结果只能用个体运动差异的变化和总体平均运动量变化的统计学分析。

较实用的替代动物跑台和游泳实验的方法是：基于利用动物运动使有固定阻力矩的轮旋转计量动物运动所做的功的方法。这种方法虽然也存在不能利用精确的力学的量来精确的表达动物运动所做的功的缺点，但至少能较精确的计量动物的相对运动量。它的原理是：令动物在轮壁有攀援条件的轮中运动，使轮旋转，动物的动作克服“轮”的阻力矩做功，由计量动物运动克服轮的阻力时所作的功表示动物的运动量。

这种实验方法最早的报告始于1992年，美国为研究慢性疲劳综合症的发病机制，需要对动物的疲劳状态进行量化的装置。1992年美国明尼苏达州医学研究中心请M.Gekkr设计此计数装置，该装置固定于鼠笼顶部，小鼠自由饮和自由活动，根据啮齿类动物喜攀好奇心强的本性，采用机械计数器纪录小鼠24小时的正常活动。此实验资料显示，正常情况下，Bala/c雌性小鼠24小时的运动量为14,582+2599英尺，C57/BL雌性小鼠16,207+3797英尺。

但是上述两种实验方法存在的缺陷是：其一，这两种方法都是采用机械测功的方法，通过机械计数器来记录角位移，所以动物所做的一部分功要用来驱动机械计数器进行计数，进而使测量的结果精度低且效率低下；其二，受动物习性和测量时间矛盾的影响，实验结果常出现一定的差异；其三，强迫动物在规定的时间内完成工作及其间的强迫措施，会造成动物神经系统、内分泌和心理上的刺激，这些不良影响会改变实验的效果，使实验结果产生偏差；其四，由于该两种方法只能对单个动物进行实验，所以不同的实验会产生不同的结果，从而不能准确计算出动物的运动功。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种能使检测结果更准确的测功装置。

本发明的进一步目的在于提供一种能实现大样本动物实验，准确测试动物运动功的动物运动测功装置。

本发明的目的是这样实现的：该动物运动测功装置包括旋转轮、计数器、光电传感器和数据处理装置，该旋转轮具有固定阻力矩，光电传感器感应动物运动时对应旋转轮的角位移信号，并将该角位移信号转换成电信号输入计数器，数据处理装置接收并处理计数器输入的数据。

所述旋转轮为至少两个以上的旋转轮组，各个旋转轮分别设置一个传感器和计数器，数据处理装置接收并处理各计数器输入的数据。

所述的光电传感器为槽型光耦合器。

所述的旋转轮包括轮毂，该轮毂上安装有间隔分布的攀缘棒，且该轮毂通过转轴而转动支撑在一支架上，该支架安装在喂养盒盖上。

所述的支架包括“L”型支撑体，转轴是可转动安装在该支撑体上，传感器安装在该支撑体上并拾取旋转轮旋转时攀缘棒通过该传感器的信号。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：1)：通过采用光电传感器，使计数器不需要与旋转轮直接接触，从而使动物所做的功仅用于克服旋转轮的阻力矩，从而使检测结果更准确；2)通过设置旋转轮组、多传感器及计数器，通过数据处理装置可以实现对动物的大样本测功实验，使测试结果更加准确。

【附图说明】

图1是本发明动物运动测功装置的旋转轮的轮毂的结构示意图。

图2是本发明动物运动测功装置的旋转轮的立体图。

图3是本发明动物运动测功装置的立体分解图。

图4是本发明动物运动测功装置的主视图。

图5是本发明的系统结构框图。

【具体实施方式】

请参阅图1至图5，本发明动物运动测功装置包括旋转轮组和检测装置。该旋转轮组包括至少两个独立设置的旋转轮1，各旋转轮1均包括两平行间隔设置的轮毂11及设置于其间的攀缘棒12，该两轮毂11通过若干等角度分布的攀缘棒12连接起来，该分布角度可以为360°/32或360°/48。各旋转轮1通过转轴2而可转动支撑安装在栅格状的支架3上，该支架3是安装在用于盛放动物饲料的喂养盒盖4上。该旋转轮1是通过一个“L”型的支撑体31安装在支架3上，该“L”型支撑体31的水平边固定安装在支架3的顶部，其垂直边是向下悬垂设置，转轴2是固定安装在该垂直边上。

检测装置包括传感器5、计数器及数据处理装置，该传感器5及计数器均至少具有两个。各个旋转轮1均对应一个传感器5和一个计数器，该传感器5和计数器连接，各计数器均连接到数据处理装置上。各传感器5拾取动物运动时旋转轮1的角位移运动信号，计数器记录该运动信号，并将该信号数据输入到数据处理装置进行处理。各个传感器5安装于各自对应的旋转轮1顶部的支撑体31的水平边上，在本实施方法中，该传感器5为光电传感器5，该光电传感器5为槽形光耦合器，其拾取旋转轮1转动时各攀缘棒12通过光耦合缝隙时的信号，以它的上跳作为计数脉冲的信号，并将该信号通过电缆馈送至其对应的计数器端口。各个旋转轮1是依次排布在馈线支架上，各计数器的电缆沿着该馈线支架与数据处理装置连接，其连接采用计算机通用平行电缆及接口，从而可以支持多达1-48个动物测功实验，每一个输出都有相同的结构，使其高效而易于管理和维护。

该检测装置还包括输入输出接口及控制接口，在本实施方式中，该计数器为18位计数器，该数据处理装置为单片机或中央处理器，该输入输出接口包括显示接口及打印接口。该检测装置包括单片机89C55、由82C79显示接口、由81C55I/O接口构成的打印接口和输入输出接口，及两个DLS12C887时钟芯片。该18位数据计数器的输出与单片机89C55的数据总线相连，以便把所记录的数据实时的将数据传送给数据处理装置而完成对应的数据处理。

18位计数器的输入端是光电传感器5发出的计数脉冲信号，将每一输入脉冲作为计量功的最小单位予以计量，该计数器的输出端与单片机89C55连接并随时接收该单片机的读取指令。控制接口与控制按键连接，打印接口与打印机连接，显示接口与显示器连接。该检测装置的外部控制是用于输入输出管理，其主要包括键盘和功能键两种方式。在数据处理装置的管理程序中有键盘管理和打印管理程序，该键盘的输入、输出采用82C79芯片，从而可以将数据处理装置的运行时间出让给数据处理过程。在一般情况下，该输入、输出可以由键盘上的功能键进行管理，数据的输出包括显示输出和打印输出，该显示输出包括16位LED数码管输出和液晶输出，该打印输出为微型打印机输出。

为满足尽可能大样本实验测定的需要，本装置内有多达48个这种类型的计数器，以同时支持多达48个样本的动物实验。这样做不仅可以减少实验时间也可以最大限度的减小设备的成本。

该装置的旋转轮是一个现有的具有固定阻力矩的旋转轮，实验时需进行测功的动物(如老鼠)在旋转轮中运动，动物运动克服旋转轮的阻力矩做功，通过计量动物运动时旋转轮的转动角位移，即可通过总的角位移及旋转轮的固定阻力矩而计算出动物运动所做的功。

为实现对动物实验的集中管理，利用一个数据处理装置管理计数使多达48个测功部分联系在一起，进行统一管理。达到了一台设备总和管理多路实验、多路实验利用一套单片机系统的目的，有效的提高了设备的性能价格比，使之成为一种廉价通用设备。

为使这个装置获得准确的动物运动所做功的“数值”，这个装置以现有的制作工艺使旋转轮的转动阻力矩为一个固定值，使之能够较准确的利用角位移来反映动物运动时所做的功。

实验测定时，利用传感器检测旋转轮每转动360°/32或360°/48作为一个计量单位计量动物运动过程的角位移。传感器数据通过计数器进行计数，最终给出规定时间内动物所完成的角位移，并以角位移的多少表示所完成的功。

本装置可以同时测定多达48个动物运动功的“数值”，记录时间在0到24小时内任意设定，也可以设定为循环测定模式。结果的读出采用数码显示方式和打印机输出。其过程的数据监测有整点读出、随机时间读出和整天读出，也可以根据需要选择其他输出形式。

Claims (10)

1.一种动物运动测功装置，包括旋转轮和计数器，该旋转轮具有固定阻力矩，其特征在于：还包括光电传感器和数据处理装置，光电传感器感应动物运动时对应旋转轮的角位移信号，并将该角位移信号转换成电信号输入计数器，数据处理装置接收并处理计数器输入的数据。

2.如权利要求1所述的动物运动测功装置，其特征在于：所述旋转轮为至少两个以上的旋转轮组，各个旋转轮分别设置一个传感器和计数器，数据处理装置接收并处理各计数器输入的数据。

3.如权利要求2所述的动物运动测功装置，其特征在于：所述的光电传感器为槽形光耦合器。

4.如权利要求1-3任意项所述的动物运动测功装置，其特征在于：所述的旋转轮包括轮毂，该轮毂上安装有间隔分布的攀缘棒，且该轮毂通过转轴而转动支撑在一支架上，该支架安装在喂养盒盖上。

5.如权利要求4所述的动物运动测功装置，其特征在于：所述的攀缘棒是等角度分布在轮毂上。

6.如权利要求5所述的动物运动测功装置，其特征在于：所述的分布角度为360°/32或360°/48。

7.如权利要求4所述的动物运动测功装置，其特征在于：所述的支架包括“L”型支撑体，转轴是可转动安装在该支撑体上，传感器安装在该支撑体上并拾取旋转轮旋转时攀缘棒通过该传感器的信号。

8.如权利要求1-3任意项所述的动物运动测功装置，其特征在于：所述的数据处理装置为单片机。

9.如权利要求8所述的动物运动测功装置，其特征在于：所述的检测装置还包括与数据处理装置连接的显示接口、打印接口和时钟芯片，该显示接口接显示器，该打印接口接打印机。

10.如权利要求9所述的动物运动测功装置，其特征在于：所述的单片机型号为89C55，显示接口为82C79，打印接口为81C55，时钟芯片为DLS12C887。

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