CN212491079U - 一种实验动物睡眠扰乱装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种实验动物睡眠扰乱装置，其包括：罩体，包括底盘和透明罩体；睡眠干扰器，包括伺服电机、转动块和干扰杆，伺服电机固设在底盘的底部中心的外侧，转动块设于底盘的底部中心的上方，并与伺服电机的转轴固定连接，干扰杆的中部水平穿设固定于转动块上；睡眠干扰控制器，与伺服电机相连，且包括依次串联连接的转速调节装置、程序控制装置和时间控制装置；以及与实验动物的脑部连接的脑电/肌电采集装置；底盘、透明罩体与干扰杆围合形成实验动物的活动空间。本实用新型的装置无需实验人员干预，干扰手段温和，不会对实验动物造成伤害，极大减少实验动物焦虑情绪的产生，并实现对实验动物睡眠的按需干预，如睡眠剥夺、片段化等。

Description

一种实验动物睡眠扰乱装置

技术领域

本实用新型涉及一种实验动物睡眠扰乱装置。

背景技术

在神经系统疾病中，睡眠障碍现象十分普遍。睡眠障碍除了睡眠时间的减少还包括睡眠质量的下降，如睡眠片段化。为了精确研究睡眠障碍在神经系统疾病中的作用，需要设计睡眠障碍的动物模型，该模型在进行实验时需要一种精确有效的扰乱睡眠装置。目前存在的睡眠扰乱装置主要为睡眠剥夺，现有的睡眠剥夺装置主要有如下方式：

(1)水平台睡眠剥夺：实验动物置于水中的小平台上，当动物进入快速眼动睡眠时期时，全身肌肉松弛，会从平台坠入水中。该方法只能剥夺快速眼动睡眠，同时试验小鼠会受到浸水的影响，此外一个平台只能做一只小鼠；

(2)电刺激或者声音刺激睡眠剥夺：会受到电击和声音刺激；

(3)强迫运动睡眠剥夺：会增大动物运动量，引入其他影响因素；

(4)人工轻触刺激睡眠剥夺：工作量大，无法长期进行；

(5)移动平台：当移动速度较慢时无法做到睡眠剥夺；

(6)移动干扰棒式：需要人工修改移动频率，无法自动灵活修改移动起止时间及频率，只能做睡眠剥夺，无法做睡眠片段化；

(7)底盘旋转式：例如CN209185378U公开了一种动物睡眠剥夺装置，其公开的工作原理如下：透明隔板4的两端固定于透明圆筒2的内壁上，透明圆筒2设置于托盘5上方并通过框架3进行固定。进入睡眠时按动遥控器上正转键18或反转键20控制电机8带动底板7上托盘5转动，而透明圆筒2与透明隔板4处于固定状态，当动物接触到透明隔板4时睡眠受到干扰而觉醒，达到睡眠剥夺目的。但该文献公开的方式中托盘5转动时容易卡住小鼠，对实验动物造成伤害。

对于移动干扰棒式的睡眠剥夺装置，CN209120922U公开了一种实验动物睡眠剥夺装置，其采用睡眠剥夺杆+电动推杆结构，剥夺实验动物睡眠，其工作原理是：睡眠剥夺杆通过在透明箱体底部来回移动，让实验动物不能一直停留在原地休息，而必须主动移动身体或跨越睡眠剥夺杆。但是该现有技术只能调节剥夺杆的移动速度，无法自动调节起止时间及起止频率。并且杆的移动方向为长方形结构中来回扫动，当小鼠在箱体中处于不同位置时，对小鼠造成的睡眠干扰会有所不同。

现有技术中还公开了其他移动干扰棒式的睡眠剥夺装置，例如CN208129162U也公开了一种移动干扰棒式的新型大小鼠睡眠剥夺仪，其原理在于：通过可调节周期的电机驱动睡眠剥夺杆4来回扫描饲养笼底部，实现动物无障碍剥夺的试验环境。但该现有技术也无法做到睡眠片段化。

综上，当前实验动物的睡眠剥夺方式都存在一些缺点，例如伤害实验动物，以及一般调控的都是开关时间，实现的目的都是睡眠剥夺，无法做到精确的睡眠时相的剥夺，也无法做到睡眠片段化。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是为了克服现有技术存在的容易伤害实验动物、且无法实现睡眠片段化的缺陷，提供了一种实验动物睡眠扰乱装置。本实用新型的结构属于移动干扰棒式睡眠剥夺方式，通过整体结构的设置避免了实验动物受到伤害，而且增加的睡眠干扰控制器可以与整体结构配合，通过灵活调节，实现睡眠片段化。

本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

本实用新型提供了一种实验动物睡眠扰乱装置，所述实验动物睡眠扰乱装置包括：

一罩体，所述罩体包括一底盘和一透明罩体，所述透明罩体可拆卸地罩设于所述底盘上；

一睡眠干扰器，所述睡眠干扰器包括一伺服电机、一转动块和一干扰杆，所述伺服电机固定设置在所述底盘的底部中心的外侧，所述转动块设于所述底盘的底部中心的上方，并与所述伺服电机的转轴固定连接，所述干扰杆的中部水平穿设固定于所述转动块上；

一睡眠干扰控制器，所述睡眠干扰控制器与所述伺服电机相连，用于调节所述伺服电机，所述睡眠干扰器控制器包括依次串联连接的转速调节装置、程序控制装置和时间控制装置；

以及一脑电/肌电采集装置；

所述底盘、所述透明罩体与所述干扰杆围合形成实验动物的活动空间，所述脑电/肌电采集装置在使用时通过导线与所述实验动物的脑部连接。

本实用新型中，睡眠干扰器控制器包括依次串联连接的转速调节装置、程序控制装置和时间控制装置的设置方式，能实现精确的控制睡眠时间，以及实现睡眠片段化。本实用新型中，所述转速调节装置和所述时间控制装置按照本领域常规，还分别设置有用于调整所述伺服电机的转速和所述伺服电机的运转时间的旋钮。较佳地，所述转速调节装置与所述伺服电机直接连接。

本实用新型中，较佳地，所述实验动物睡眠扰乱装置还包括一视频采集装置，所述视频采集装置设置于所述透明罩体的外部上方。

本实用新型中，较佳地，所述透明罩体具有一中心处设有开孔的透明上盖，所述开孔用于穿设导线，所述透明上盖上可进一步设置用于固定导线的固定装置。

进一步地，较佳地，所述脑电/肌电采集装置设置于透明罩体上方，并通过所述开孔穿设导线与所述实验动物相连，所述脑电/肌电采集装置的另一端与一生物电信号采集装置连接。具体使用时，实验动物的头部会植入电极，导线与该电极相连。

本实用新型中，较佳地，所述透明罩体的侧壁上开设有一插槽，用于可拆卸地插设放置食物篮。所述食物篮与所述插槽围合形成一外置于所述透明罩体外的食物放置空间，所述食物篮伸入所述透明罩体中的部分包括倾斜向下的上壁面和垂直向下的下壁面，从而防止实验动物爬到所述食物篮上睡觉。

进一步地，较佳地，所述透明罩体的侧壁上、在不同于所述插槽的位置处设置有开口，所述开口设置有透明的对开门。进一步的，所述对开门上安装有插销，且在所述透明罩体的侧壁上设置有与所述插销位置相对应的插销鼻。所述对开门和所述插销的配合用于取放实验动物。

进一步地，较佳地，所述实验动物睡眠扰乱装置还包括一喂水装置，所述喂水装置固定在所述透明罩体、且不同于所述插槽的位置的外侧壁上，且所述喂水装置的底部为漏斗状，且延伸设置有一吸管，所述吸管与所述喂水装置的储水部分连通，并伸入到所述透明罩体内。

本实用新型中，睡眠干扰器的工作原理在于在伺服电机的带动下，干扰杆随着转动块的转动而在所述底盘上进行水平方向的转动，通过睡眠干扰器中水平转动的干扰杆、伺服电机和转动块的配合，能够实现干扰杆的水平转动从而干扰动物睡眠。

本实用新型中，较佳地，所述底盘上还设有铺垫料，以防止实验动物的身体与底盘摩擦受到伤害，也便于清洗底盘。更佳地，所述干扰杆与所述底盘的内表面的距离为1cm，所述铺垫料的厚度略低于1cm，例如0.8～0.9cm，该高度可以保证小鼠不能从所述干扰杆与所述底盘之间的空隙钻过。

本实用新型中，较佳地，所述底盘的下方外侧还设有若干立柱，立柱起到支撑的作用。

本实用新型的积极进步效果在于：

(1)以温和的方式进行睡眠干扰，对实验动物没有伤害，降低小鼠应激反应；

(2)不会引入声音等其他因素影响实验结果；

(3)无需人工看守，可以自动化进行检测以及睡眠干扰，减少人力资源；

(4)一次可对多只实验动物进行睡眠干扰，并且可以长期进行睡眠干扰；

(5)睡眠干扰形式可按需求灵活更改电机启动程序，做到完全软件化和自动化控制，不会引入人为及其它因素，可以极大降低小鼠的应激反应；

(6)另外可搭配行为检测(摄像头与行为分析软件)或者实时EEG/EMG记录来进行更精确的行为状态实时及全自动干扰(此处需要引入有I/O的单片机对电机进行控制)。

附图说明

图1为本申请实施例1中的实验动物睡眠扰乱装置的罩体的爆炸结构示意图；

图2为本申请实施例1中的实验动物睡眠扰乱装置的整体结构示意图。

附图标记说明如下：

透明罩体 1

干扰杆 2

底盘 3

伺服电机 4

立柱 5

喂水装置 6

吸管 7

对开门 8

插销 9

插销鼻 10

转动块 11

转速调节装置 12

程序控制装置 13

时间控制装置 14

开孔 15

插槽 16

食物篮 17

视频采集装置 18

具体实施方式

下面举个较佳实施例，并结合附图来更清楚完整地说明本实用新型。

实施例1

如图1和2所示，本实施例提供了一种实验动物睡眠扰乱装置，该睡眠扰乱装置包括有：

罩体，罩体由可拆卸的底盘3和透明罩体1组成，透明罩体1可拆卸地罩设罩在底盘3上，在透明罩体1的侧壁上开设有一插槽16；

透明罩体1具有一中心处设有开孔15的透明上盖，开孔15用于穿设导线，透明上盖上进一步设置用于固定导线的固定装置；

喂水装置6，喂水装置6固定在透明罩体1的外侧壁上，且该喂水装置6底部设置有一吸管7并伸入到透明罩体1内；

食物篮17，用于放置食物，该食物篮17可拆卸的插在插槽16中；

睡眠干扰器，安装在底盘3上，睡眠干扰器包括伺服电机4、转动块11和干扰杆2，伺服电机4固定在器底盘3底部，转动块11设于底盘3上表面中心并固定在伺服电机4的转轴上，干扰杆2中部水平穿设固定在转动块11上以在底盘3上进行水平方向的转动；

睡眠干扰控制器，与睡眠干扰器相连，用于调节伺服电机4，睡眠干扰控制器由依次串联的转速调节装置12、程序控制装置13以及时间控制装置14组成，其中，转速调节装置12与伺服电机4直接连接；底盘3、透明罩体1与干扰杆2围合形成实验动物的活动空间；

视频采集装置18，设置于透明罩体1上方；

脑电/肌电采集装置(图中未示出)，设置于透明罩体1上方，并通过导线与实验动物的脑部相连，另一端与一生物电信号采集装置连接。

本申请采用上述方案，将实验动物放进罩体，将脑电/肌电采集装置通过导线与实验动物相连，随后合上透明罩体1进行相关实验数据的监测。当需要对实验动物的睡眠进行干扰时，启动睡眠干扰器，伺服电机4带动干扰杆2在罩体进行旋转来干扰实验动物睡眠；此外通过转速调节装置12、程序控制装置13以及时间控制装置14对伺服电机4的运行逻辑进行相应控制，以满足各种干扰需求。将睡眠干扰器和转速调节装置12，程序控制装置13，时间控制装置14串联，可以实现对小鼠睡眠的灵活干扰。时间控制装置14可以设置具体时间的开关或者重复性的开关。转速调节装置12可以任意调节干扰杆2的转动方向和转动速度。其中，本申请的程序控制装置13可以根据需求编写程序，例如设置任意程序的开关模式，也可在程序中写入随机变量，从而实现随机开关，自由灵活的实现对实验动物的睡眠干扰，如没有睡眠剥夺的情况下的睡眠片段化。

视频采集装置18可以实时监测动物运动状态，脑电/肌电采集装置可以实时监测动物睡眠状态，并实现特定睡眠时相的干扰。转速调节装置12可以无极调节电机转速，可以控制电机启停以及调节电机正反转运动；程序控制装置13与调速模块串联，可以通过C语言写入不同程序，例如通过写入特定程序来控制电机启停，通过程序控制电机持续开启可做到持续的睡眠剥夺，此外还可以定制一程序，采用间隔随机时间开启5s后关闭的电机运行机制，可做到睡眠片段化；时间控制装置14与程序控制装置13串联，可以设置多组睡眠扰乱起止时间。

在本申请中，可以根据睡眠干扰方式的实际需求，通过程序控制装置13来灵活更改电机启动程序，做到完全软件化和自动化控制，不会引入人为及其它因素，实验结果证明可以极大降低小鼠的应激反应。此外，在本申请中，可完美搭配行为检测(摄像头与行为分析软件)或者实时EEG/EMG记录来进行更精确的行为状态实时及全自动干扰(此处需要引入有I/O的单片机对电机进行控制，软件实时分析并反馈来控制干扰杆2进行干扰)。

在本申请中，透明罩体1与底盘3为分离设计，便于清理。透明罩体1的侧壁开孔，饮水瓶及食物篮17置于侧壁，食物篮17上方为封闭倾斜斜面，实验动物在睡眠干扰中可自由获得食物和水。

在本申请一可选的实施例中，透明罩体1的侧壁上设置有开口，开口配置有透明的对开门8。对开门8上安装有插销9，且在透明罩体1的侧壁上设置有与插销9位置相对应的插销鼻10。

在本申请一可选的实施例中，转速调节装置12和时间控制装置14分别设置有用于调整伺服电机4的转速和运转时间的旋钮。

在本申请一可选的实施例中，透明罩体1顶面设置有开孔15，一方面便于实验动物的透气，另一方面便于脑电/肌电采集装置的导线伸入到罩体内。

在本申请一可选的实施例中，喂水装置6的底部为漏斗状，便于水的输送。此外，食物篮17上设置有挂钩，以便于固定在透明罩体1上。

在本申请一可选的实施例中，底盘3上还设有铺垫料，以防止实验动物的身体与底盘3摩擦受到伤害，也便于清洗底盘3。干扰杆2与底盘3的内表面的距离为1cm，铺垫料的厚度为0.8～0.9cm，该高度可以保证小鼠不能从干扰杆2与底盘3之间的空隙钻过。

在本申请一可选的实施例中，底盘3的下方外侧还设有若干立柱5，立柱5起到支撑的作用。

以上对本申请的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本申请并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本申请技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本申请技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本申请的实质内容。因此，凡是未脱离本申请技术方案的内容，依据本申请的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本申请技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种实验动物睡眠扰乱装置，其特征在于，所述实验动物睡眠扰乱装置包括：

一罩体，所述罩体包括一底盘和一透明罩体，所述透明罩体可拆卸地罩设于所述底盘上；

一睡眠干扰器，所述睡眠干扰器包括一伺服电机、一转动块和一干扰杆，所述伺服电机固定设置在所述底盘的底部中心的外侧，所述转动块设于所述底盘的底部中心的上方，并与所述伺服电机的转轴固定连接，所述干扰杆的中部水平穿设固定于所述转动块上；

一睡眠干扰控制器，所述睡眠干扰控制器与所述伺服电机相连，用于调节所述伺服电机，所述睡眠干扰器控制器包括依次串联连接的转速调节装置、程序控制装置和时间控制装置；

以及一脑电/肌电采集装置；

所述底盘、所述透明罩体与所述干扰杆围合形成实验动物的活动空间，所述脑电/肌电采集装置在使用时通过导线与所述实验动物的脑部连接。

2.如权利要求1所述的实验动物睡眠扰乱装置，其特征在于，所述转速调节装置和所述时间控制装置还分别设置有用于调整所述伺服电机的转速和所述伺服电机的运转时间的旋钮；所述转速调节装置与所述伺服电机直接连接。

3.如权利要求1所述的实验动物睡眠扰乱装置，其特征在于，所述实验动物睡眠扰乱装置还包括一视频采集装置，所述视频采集装置设置于所述透明罩体的外部上方。

4.如权利要求1所述的实验动物睡眠扰乱装置，其特征在于，所述透明罩体具有一中心处设有开孔的透明上盖，所述开孔用于穿设导线，所述透明上盖上设置用于固定所述导线的固定装置。

5.如权利要求4所述的实验动物睡眠扰乱装置，其特征在于，所述脑电/肌电采集装置设置于透明罩体上方，并通过所述开孔穿设的导线与所述实验动物相连，所述脑电/肌电采集装置的另一端与一生物电信号采集装置连接。

6.如权利要求1所述的实验动物睡眠扰乱装置，其特征在于，所述透明罩体的侧壁上开设有一插槽，用于可拆卸地插设放置食物篮；所述食物篮与所述插槽围合形成一外置于所述透明罩体外的食物放置空间，所述食物篮伸入所述透明罩体中的部分包括倾斜向下的上壁面和垂直向下的下壁面。

7.如权利要求6所述的实验动物睡眠扰乱装置，其特征在于，所述透明罩体的侧壁上、在不同于所述插槽的位置处设置有开口，所述开口设置有透明的对开门；所述对开门上安装有插销，且在所述透明罩体的侧壁上设置有与所述插销位置相对应的插销鼻，所述对开门和所述插销的配合用于取放所述实验动物。

8.如权利要求6所述的实验动物睡眠扰乱装置，其特征在于，所述实验动物睡眠扰乱装置还包括一喂水装置，所述喂水装置固定在所述透明罩体、且不同于所述插槽的位置的外侧壁上，且所述喂水装置的底部为漏斗状，且延伸设置有一吸管，所述吸管与所述喂水装置的储水部分连通，并伸入到所述透明罩体内。

9.如权利要求1所述的实验动物睡眠扰乱装置，其特征在于，所述底盘上还设有铺垫料；所述干扰杆与所述底盘的内表面的距离为1cm，所述铺垫料的厚度为0.8～0.9cm。

10.如权利要求1所述的实验动物睡眠扰乱装置，其特征在于，所述底盘的下方外侧还设有若干立柱。

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