CN202589697U

CN202589697U - 声、光、电可编程随机刺激器

Info

Publication number: CN202589697U
Application number: CN 201220091646
Authority: CN
Inventors: 杜东书; 曹银祥; 朱大年; 邓振旭; 楚德昌
Original assignee: Fudan University
Current assignee: Fudan University
Priority date: 2012-03-12
Filing date: 2012-03-12
Publication date: 2012-12-12
Anticipated expiration: 2022-03-12

Abstract

本实用新型属实验装置技术领域，涉及用于制备实验动物模型的实验装置，具体涉及一种声、光、电可编程随机刺激器，由单片机、显示屏、输入键盘、电压取样单元、调压变压器、电击控制单元、声光控制单元、电击鼠笼和声光设备组成；单片机分别连接显示屏、输入键盘、电压取样单元、电机控制电源和声光控制单元，外接电源通过调压变压器向电压取样单元和电机控制电源供电，电机控制电源连接电击鼠笼，声光控制单元连接声光设备。使用结果表明，本实用新型能阻扰实验动物模型学习、记忆过程，延缓形成条件反射的时间，有效提高造模效率，该刺激器可用于制备应激性高血压动物模型。

Description

声、光、电可编程随机刺激器

技术领域

本实用新型属实验装置技术领域，涉及用于制备实验动物模型的实验装置，具体涉及一种声、光、电可编程随机刺激器，该刺激器可用于制备应激性高血压动物模型。

背景技术

动物实验是当前生物医学、药学领域科学研究不可或缺的研究手段与方法，特别是在药理学、生理学、神经生物学、动物学等多种学科中被广泛应用。实验动物是开展探索生命现象及其本质的必要条件，是生命科学研究的重要基础和支撑条件，借助于动物模型的间接研究，可以有意识地改变那些在自然条件下不可能或不易排除的因素，以便更准确地观察模型的实验结果并与人类疾病进行比较研究，有助于更方便，更有效地认识人类疾病的发生发展规律，研究防治措施。因此动物模型在生物医学中具有不可替代的“探索性”的作用和意义。本技术领域的技术人员公知：动物模型应具备与人类疾病相似性、模型应具备可重复性、高敏感性、可比性及客观定量性等特点，同时制备模型也应标准化和规范化。

高血压是目前全世界最普遍、最常见的心血管疾病，有统计显示，我国18岁及以上居民高血压患病率达18.8％，预测2025年全世界患高血压人数将达15亿，约占世界总人数的30％，因此，建立高血压动物模型对于研究高血压的发生、发展机理，寻找治疗高血压的新靶点和标记分子，制定新策略，发现新药物和进行个体化多靶点组合治疗有着极其重要的现实意义。

现有技术中使用的制备高血压动物模型的装置大多采用固定时间间隔的足底电击结合噪声刺激的方法，所述的方法中存在如下缺陷：常出现造模动物产生条件性反射而降低其应激程度，使造模时间延长、造模效率降低等缺陷，以至影响实验研究结果的准确性。

本申请经过长期的实验研究，研究出了一种声、光、电可编程随机刺激器装置，该装置能克服目前制备高血压动物模型技术中的缺陷，可阻扰动物学习、记忆的过程，延缓形成条件反射的时间，有效地提高造模效率。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题在于提供一种制备高血压动物模型的装置，具体涉及一种声、光、电可编程随机刺激器，该刺激器能阻扰造模过程中动物的学习、记忆过程，延缓形成条件反射的时间，有效地提高造模效率。该装置可用于制备应激性高血压动物模型。

具体而言，本实用新型的一种声、光、电可编程随机刺激器，其特征在于，由单片机1、显示屏2、输入键盘3、电压取样单元4、调压变压器5、电击控制单元6、声光控制单元7、电击鼠笼8和声光设备9组成；所述的单片机1分别连接显示屏2、输入键盘3、电压取样单元4、电机控制电源6和声光控制单元7，外接电源通过调压变压器5向电压取样单元4和电机控制电源6供电，电机控制电源6连接电击鼠笼8，所述的声光控制单元7连接声光设备9。

本实用新型中，所述的单片机1是本刺激器的控制部件，其接收来自输入键盘3的刺激参数和运行命令，控制电击控制单元6和声光控制单元7实施不同模式的刺激；本实用新型的一个实施例中，控制电击控制单元6和声光控制单元7，对实验动物实施3种不同模式的刺激；

所述的单片机1的程序使用C51汇编语言编写，采用定时器启动ADC采样，并由ADC采样结束信号产生中断请求，在中断响应子程序中，CPU读入采样值；刺激间隔计时和总时间计时由定时器完成，刺激间隔和刺激方式由随机数发生软件模块完成；本实用新型的一个实施例中，所述的单片机1选用C51F005单片机；

本实用新型中，所述的显示屏2在设置参数状态时显示键入的数值，在工作状态时显示刺激时间、刺激电压、刺激间隔和刺激方式；本实用新型的一个实施例中，所述的显示屏2采用480×64点阵液晶屏；

本实用新型中，所述的输入键盘3可输入刺激参数，刺激参数包括：

(1)刺激总时间，

(2)电击脉冲宽度，

(3)刺激最大间隔和最小间隔，

(4)声光电复合刺激、声光刺激、电刺激三种刺激方式间的比例；

本实用新型中，所述的电压取样单元4由100∶1降压变压器L4、整流二极管D3和电容C组成；电压取样单元输出的直流电压连接到单片机1的模数转换器的输入脚ADC0，程序根据采样值计算调压变压器的实际输出幅度，并在显示屏2上显示；

本实用新型中，所述的调压变压器5调节刺激电压，其调节范围为自0V至市电电压；

本实用新型中，所述的电击控制单元6主要由继电器、电阻、三极管等元件组成；其中，D1为放电二极管，所述继电器L1闭合使喇叭鸣叫、红色灯泡闪光，来自单片机1的P3.0端口的信号经驱动电路控制继电器的开闭状态；所述的驱动电路由NPN中功率三极管Q1、电阻R1和电位器W1组成；

本实用新型中，所述的声光控制单元7主要由继电器、电阻、三极管等元件组成；其中，D2为放电二极管，继电器L2闭合使电击鼠笼带电，来自单片机1的P3.1端口的信号经驱动电路控制继电器的开闭状态；所述的驱动电路由NPN中功率三极管Q2、电阻R2和电位器W2组成；

本实用新型中，所述的电击鼠笼8的底部由两组裸露的金属棒组成，两组金属棒分别接电源的两极、按正负极相邻顺序排列，以提高笼中动物遭受电击的概率；本实用新型的一个实施例中，电击鼠笼8的外形尺寸为22*22*26cm²。

使用时，将实验大鼠放入底部铺有铜栅的击鼠笼8中，每个笼中放置一只，铜栅上通间断性交流电，电击电压为50-80V，每次通电时间为50ms；在电击的同时伴随由蜂鸣器发出的强度为90-100db、持续时间为50ms的噪声，用以建立条件反射；大鼠足底电击和噪音刺激的间隔时间和组合由计算机随机控制，有时为噪声加足底电击，有时只有噪声刺激；每天刺激两次，每次2h，时间，中间间隔4h，连续应激14d。

使用结果表明，本实用新型的声、光、电可编程随机刺激器，能阻扰试验动物学习、记忆的过程，延缓形成条件反射的时间，有效提高造模效率，可用于制作各种实验动物的慢性、急性高血压模型。

本声、光、电可编程随机刺激器具有以下优点：

(1)为一种结构简单、使用方便、效果优越的制备应激性高血压动物模型的装置；

(2)本刺激器采用一体化结构，软、硬件有机结合；

(3)独创的刺激间隔与刺激方式的随机性特点；

(4)刺激参数设置的任意性，使应用面大为拓宽；

(5)采用液晶屏显示诸多信息，使人机交互更为便捷；

(6)刺激功率大，能连接10个电击鼠笼，有效提高制模速度。

为了便于理解，以下将通过具体的附图和具体实施方式对本实用新型的声、光、电可编程随机刺激器进行详细地描述。需要特别指出的是，这些描述仅仅是示例性的描述，并不构成对本实用新型范围的限制。依据本说明书的论述，本实用新型的许多变化、改变对所属领域技术人员来说都是显而易见的。

附图说明

图1为本实用新型的结构框图，

其中，1为单片机、2为液晶显示屏、3为输入键盘、4为电压取样单元、5为调压变压器、6为电击控制单元、7为声光控制单元、8为电击鼠笼、9为声光设备。

图2为本实用新型的电原理简图，

其中，D1为放电二极管，D2为放电二极管，D3为整流二极管。

图3为本实用新型的软件流程图。

具体实施例

实施例1

如图1～3所示，本声、光、电可编程随机刺激器，由单片机1、显示屏2、输入键盘3、电压取样单元4、调压变压器5、电击控制单元6、声光控制单元7、电击鼠笼8和声光设备9组成；所述的单片机1分别连接显示屏2、输入键盘3、电压取样单元4、电机控制电源6和声光控制单元7，外接电源通过调压变压器5向电压取样单元4和电机控制电源6供电，电机控制电源6连接电击鼠笼8，所述的声光控制单元7连接声光设备9；

所述的单片机1选用C51F005单片机，其为本刺激器的控制部件，接收来自输入键盘3的刺激参数和运行命令，控制电击控制单元6和声光控制单元7，实施不同模式的刺激；该单片机1的程序使用C51汇编语言编写，采用定时器启动ADC采样，并由ADC采样结束信号产生中断请求，在中断响应子程序中，CPU读入采样值；刺激间隔计时和总时间计时由定时器完成，刺激间隔和刺激方式由随机数发生软件模块完成；

所述的显示屏2采用480×64点阵液晶屏，其在设置参数状态时显示键入的数值，在工作状态时显示刺激时间、刺激电压、刺激间隔和刺激方式；

所述的输入键盘3可输入刺激参数，刺激参数包括：

(1)刺激总时间，(2)电击脉冲宽度，(3)刺激最大间隔和最小间隔，(4)声光电复合刺激、声光刺激、电刺激三种刺激方式间的比例；

所述的电压取样单元4由100∶1降压变压器L4、整流二极管D3和电容C组成；电压取样单元输出的直流电压连接到单片机1的模数转换器的输入脚ADC0，程序根据采样值计算调压变压器的实际输出幅度，并在显示屏2上显示；所述的调压变压器5调节刺激电压，其调节范围为自0V至市电电压；所述的电击控制单元6主要由继电器、电阻、三极管等元件组成；其中，D1为放电二极管，所述继电器L1闭合使喇叭鸣叫、红色灯泡闪光，来自单片机1的P3.0端口的信号经驱动电路控制继电器的开闭状态；所述的驱动电路由NPN中功率三极管Q1、电阻R1和电位器W1组成；

所述的声光控制单元7主要由继电器、电阻、三极管等元件组成；其中，D2为放电二极管，继电器L2闭合使电击鼠笼带电，来自C51F005的P3.1端口的信号经驱动电路控制继电器的开闭状态；所述的驱动电路由NPN中功率三极管Q2、电阻R2和电位器W2组成；

所述的电击鼠笼8的外形尺寸为22*22*26cm²，其底部由两组裸露的金属棒组成，两组金属棒分别接电源的两极，按正负极相邻顺序排列，以提高笼中动物遭受电击的概率。

使用时，将大鼠放入底部铺有铜栅的击鼠笼8中，每个笼中放置一只，铜栅上通间断性交流电，电击电压为50-80V，每次通电时间为50ms；在电击的同时伴随由蜂鸣器发出的强度为90-100db、持续时间为50ms的噪声，用以建立条件反射；大鼠足底电击和噪音刺激的间隔时间和组合由计算机随机控制，有时为噪声加足底电击，有时只有噪声刺激；每天刺激两次，每次2h，时间，中间间隔4h，连续应激14d。

实施例2制备应激性高血压动物模型

以足底电击结合噪音刺激建立条件反射制备应激性高血压动物模型，将200-220g SD大鼠放入底部铺有铜栅的电击笼中(每个笼中放置一只)；电击笼大小为22*22*26cm2，铜栅上通以间断性交流电，电击电压为50-80V，每次通电时间为50ms；在电击的同时伴随由蜂鸣器发出的强度为90-100db、持续时间为50ms的噪声，用以建立条件反射；大鼠足底电击和噪音刺激的间隔时间和组合由计算机随机控制，即有时为噪声加足底电击，有时只有噪声刺激。每天刺激两次，每次2h，时间一般为上午8点-10点，下午2点-4点，中间间隔4h，连续应激14d。

结果显示，

(1)应激性大鼠在行为和体重方面的改变

应激组大鼠接受每天2次，每次2小时的足底电击加噪音，连续14d。应激后的大鼠行为学改变：进入电击笼后，呼吸明显加深加快、体毛竖立、两后肢直立、前肢攀附在电击笼侧壁，并表现出紧张恐惧和逃避行为、理毛和洗脸动作增加。当接受一段时间的应激刺激后，大鼠不仅在电击笼中发现出行为异常，在安静状态下也表现出高度警觉，易激怒，骚动不安。200-220g正常大鼠在饲养14d后，体重可达到320-350g，应激大鼠在应激前6d，体重逐渐上升至230-250g，随着应激的持续进行，应激大鼠进食量无明显减少，生长却受到明显抑制，体重停滞在260-280g。

(2)应激性大鼠在血压和心率方面的改变

应激组大鼠接受每天2次，每次2小时的足底电击加噪音，连续14d。每隔一日，在第二次应激结束2h后，用尾动脉套管法检测大鼠尾动脉收缩压(SBP)及心率(HR)。大鼠在应激过程中SBP逐渐上升，应激第4d血压和心率已明显增加，以后随着应激天数的增加，SBP继续稳步攀升，在应激第10d，由对照组110±5.4mmHg上升至142±7.6mmHg，此后SBP维持在较稳定的水平。

应激后大鼠HR在应激的6d内显著加快，由372±19beats/min增加到445±22beats/min，随着刺激的继续进行，HR较前有所减慢，到14d，HR为420±22beats/min。

上述实施例的结果表明，本实用新型的声、光、电可编程随机刺激器，能阻扰动物学习、记忆的过程，延缓形成条件反射的时间，有效提高造模效率，可用于制备应激性高血压动物模型。

Claims

1.一种声、光、电可编程随机刺激器，其特征在于，由单片机（1）、显示屏（2）、输入键盘（3）、电压取样单元（4）、调压变压器（5）、电击控制单元（6）、声光控制单元（7）、电击鼠笼（8）和声光设备（9）组成；所述的单片机（1）分别连接显示屏（2）、输入键盘（3）、电压取样单元（4）、电机控制电源（6）和声光控制单元（7），外接电源通过调压变压器（5）向电压取样单元（4）和电机控制电源（6）供电，电机控制电源（6）连接电击鼠笼（8），所述的声光控制单元（7）连接声光设备（9）。

2.按权利要求1所述的声、光、电可编程随机刺激器，其特征在于，所述的单片机（1）为C51F005单片机，其接收来自输入键盘（3）的刺激参数和运行命令，控制电击控制单元（6）和声光控制单元（7）实施不同模式的刺激。

3.按权利要求1所述的声、光、电可编程随机刺激器，其特征在于，所述的显示屏（2）采用480X64点阵液晶屏。

4.按权利要求1所述的声、光、电可编程随机刺激器，其特征在于，所述的输入键盘（3）输入刺激参数，刺激参数包括：（1）刺激总时间，（2）电击脉冲宽度，（3）刺激最大间隔和最小间隔，（4）声光电复合刺激、声光刺激和电刺激方式间的比例。

5.按权利要求1所述的声、光、电可编程随机刺激器，其特征在于，所述的电压取样单元（4）由100:1降压变压器L4、整流二极管D3和电容C组成；电压取样单元输出的直流电压连接到单片机（1）的模数转换器的输入脚ADC0。

6.按权利要求1所述的声、光、电可编程随机刺激器，其特征在于，所述的调压变压器（5）调节刺激电压，其调节范围为自0V至市电电压。

7.按权利要求1所述的声、光、电可编程随机刺激器，其特征在于，所述的电击控制单元（6）主要由继电器、电阻、三极管元件组成；其中，D1为放电二极管，所述继电器L1闭合使喇叭鸣叫、红色灯泡闪光，单片机（1）的P3.0端口的信号经驱动电路控制继电器的开闭状态；所述的驱动电路由NPN中功率三极管Q1、电阻R1和电位器W1组成。

8.按权利要求1所述的声、光、电可编程随机刺激器，其特征在于，所述的声光控制单元（7）主要由继电器、电阻、三极管元件组成；其中，D2为放电二极管，所述继电器L2闭合使电击鼠笼带电，单片机（1）的P3.1端口的信号经驱动电路控制继电器的开闭状态；所述的驱动电路由NPN中功率三极管Q2、电阻R2和电位器W2组成。

9.按权利要求1所述的声、光、电可编程随机刺激器，其特征在于，所述的电击鼠笼（8）的外形尺寸为22*22*26cm³，其底部为金属棒，分别接电源的两极，按正负极相邻顺序排列。