模擬海洋長航狀態下的生命體實驗裝置的製作方法

2023-05-29 18:03:16

本發明涉及一種模擬海洋長航狀態下的生命體實驗裝置，具體涉及實驗中使用的浮筒平臺。

背景技術：

海洋佔地球三分之二的面積，隨著人們對海洋探索的加深以及航海軍事的發展，航海相關健康問題逐漸成為研究熱點。據imo(國際海事組織)調查顯示，超過80％的海上事故是由人為因素引起。解決長航健康問題，不僅是海洋事業發展的基礎，更是提高我國海軍戰鬥力的健康保障。

長期航行由於其特殊的環境、作息、社會等因素，可使得人體發生一系列身心狀態的不良改變，其中，長航疲勞的發生率最高。動物模型是進行疾病生物學機制以及藥物研究的基礎，而現階段國內外並無針對長航疲勞的動物模型，將動物帶上長航艦艇又極大提高了操作的難度。建立高度模擬長航環境的大鼠模型對長航相關疾病如長航疲勞、暈動症等的機制研究和藥物研發，具有重要意義。

在長航疲勞長期的研究中，長航疲勞由於其複雜的影響因素和多維度的心理、生理表現，其生物學機制仍然處於探索階段，給長航疲勞的機制研究和臨床防治帶來了極大的困難。

技術實現要素：

針對現有技術中存在的問題，本發明的目的在於提供一種模擬海洋長航狀態下的生命體實驗裝置，本項目為模擬長航環境對大鼠造模的浮動平臺裝置，將長航多維度的幹擾因素如單一水面環境、浮動感、反覆作業等進行系統構建和搭配，模擬長航環境，將各個因素通過本裝置系統全面地結合設計在一起，形成獨具特色的長航疲勞大鼠模型創新裝置。

本項目裝置將為長航疲勞、長航暈動症、乃至認知功能和情緒等其他方面長航相關疾病的研究提供便捷的模型保障。

為了實現上述目的，本發明採用以下技術方案：

模擬海洋長航狀態下的生命體實驗裝置，設置有試驗箱，所述試驗箱中設置有若干浮動平臺，並設置有造浪泵，向試驗箱中充水，所述浮動平臺呈漂浮狀態，將小動物預先放置在浮動平臺上；啟動所述造浪泵製造波浪，浮動平臺即呈現水上漂浮物的顛簸狀態，小動物在浮動平臺上進行海洋長航模擬試驗。

進一步，所述浮動平臺為中空的圓柱形或圓臺形，通過預先在內腔填充水從而調整在試驗箱中的漂浮狀態。

進一步，所述試驗箱中設置有若干固定架，所述浮動平臺均放置在固定架中，所述固定架防止浮動平臺因顛簸發生傾翻；浮動平臺底端設置有拉繩系在試驗箱的箱底上。

進一步，所述固定架為框架形，設置有若干水平的環形架和支腿，支腿底端固定在試驗箱的箱底上。

進一步，所述浮動平臺上端面為粗糙面，或設置有防滑紋路；所述浮動平臺設置有12個，所述造浪泵設置有1個，浮動平臺圍繞所述造浪泵設置。

進一步，所述試驗箱設置有進水閥門和出水閥門，進水閥門的出口端設置有濾網。

進一步，所述試驗箱設置有箱蓋，箱蓋為網狀，所述箱蓋上吊裝有食物和飲用水瓶供小動物進食食物和水；所述箱蓋上覆蓋遮光布。

進一步，所述試驗箱設置有箱蓋，箱蓋為透明材質，所述箱蓋上設置有若干個食槽，食槽中插入食物和飲用水瓶供小動物進食食物和水；所述箱蓋上覆蓋遮光布。

進一步，所述試驗箱和固定架均採用不鏽鋼製造，固定架採用焊接或螺釘連接結構與試驗箱的箱底固定。

進一步，所述造浪泵功率可調節；所述造浪泵設置有若干個。

採用上述結構設置的模擬海洋長航狀態下的生命體實驗裝置具有以下優點：

本項目通過簡單因素的獨特搭配，研製大鼠浮動平臺模型裝置，為長航疲 勞、長航暈動症、以及其他認知、情緒變化相關疾病的造模提供了設備基礎，並且可靈活控制造模時間和強度，從而完成不同疾病、不同證候的造模。

動物模型的建立對機制研究和藥效觀察具有重大意義。本項目的研製和推廣將為長航疲勞的機制研究提供模型基礎，並更加有利於開展中藥治療長航疲勞的研究，充分發揮祖國醫學優勢，最終為我國海軍戰鬥力的提高以及海洋事業的發展提供健康保障。該裝置為本課題研究提供了模型基礎。此外，浮動小平臺靈活的控制條件和造模強度，可廣泛應用於其它長航相關、認知功能下降、情緒失常等疾病的機制和藥物開發研究中，具有深遠意義。

附圖說明

圖1為本發明的主視圖；

圖2為本發明使用的實驗箱俯視圖；

圖3為本發明使用的箱蓋俯視圖；

圖4為箱蓋上設置的食槽結構示意圖；

圖5為本發明使用的浮動平臺的主視圖；

圖6為本發明使用的浮動平臺的主視圖；

圖7為本發明使用的固定架和浮動平臺的組合狀態圖；

圖8為本發明使用的固定架的立體圖；

圖9為本發明使用的箱蓋俯視圖；

圖10為本發明的使用狀態圖。

圖中：1.箱蓋；1-1.食槽；2.實驗箱；3.出水閥門；4.造浪泵；5.浮動平臺；5-1.筒體；5-2.注水口；5-3.拉環；6.進水閥門；7.拉繩；8.固定架。

具體實施方式

為更進一步闡述本發明為達到預定技術目的所採取的技術手段及功效，以下結合附圖和較佳實施例，對本發明的結構、特徵以及功效詳細說明如下。

實施例1

如圖1、圖2、圖3所示為本發明的一個實施例，該實施例中的模擬海洋長航狀態下的生命體實驗裝置，設置有試驗箱2，試驗箱2中設置有若干浮動 平臺5，並設置有造浪泵4，向試驗箱2中充水，浮動平臺5呈漂浮狀態，將小動物預先放置在浮動平臺5上；啟動造浪泵4製造波浪，浮動平臺5即呈現水上漂浮物(主要為水上船舶)的顛簸狀態，小動物在浮動平臺5上進行海洋長航模擬試驗。

試驗箱2為上端開口的圓形水箱結構。以此保證每一浮動平臺周圍的水波及水波碰壁後的反彈水浪均相等，浮動平臺不會因波浪的不同而產生實驗誤差。

進行實驗的小動物主要採用鼠類，例如大鼠，小白鼠，可以在浮動平臺5頂端停留或活動。

浮動平臺5為中空的圓柱形或圓臺形，通過預先在內腔填充水從而調整在試驗箱中的漂浮狀態，例如處於水中的不同深度。圖5所示浮動平臺5採用圓柱形，圖6所示浮動平臺5採用圓臺形，頂端設置有注水口5-2，在注水口5-2處設置密封蓋，可以採用螺紋密封結構，不會被小動物打開。

試驗箱2中設置有若干固定架8，浮動平臺5均放置在固定架8中，固定架8防止浮動平臺5因顛簸發生傾翻；浮動平臺5底端設置有拉繩系在試驗箱2的箱底上。

如圖5、圖6所示，筒體5-1底端設置有拉環5-3，在試驗箱2的箱底上也設置有拉環，二者之間用拉繩7系住，固定架8對浮動平臺5是一個限制，拉繩7對浮動平臺5也是一個限制，採用拉繩7主要是為了防止浮動平臺5被小動物幹擾出現異常狀態，例如被小動物幹擾造成與固定架8卡住從而不再顛簸。

如圖7、圖8所示，固定架8為框架形，設置有2個水平的環形架和3條支腿，支腿底端固定在試驗箱2的箱底上。

浮動平臺5上端面為粗糙面，或設置有防滑紋路，這樣設置是為了方便小動物在浮動平臺5頂端停留或活動。

浮動平臺5設置有12個，造浪泵4設置有1個，浮動平臺5圍繞造浪泵4設置。這樣設置是為了增加實驗對象，從而獲得更多的實驗數據，提高實驗準確度。

試驗箱2設置有進水閥門6和出水閥門4，進水閥門6的出口端設置有濾 網。採用濾網是為了防止雜物進入試驗箱2。

小動物糞便可以隨水通過出水閥門3排出試驗箱2。

如圖3所示，試驗箱2設置有箱蓋1，箱蓋1為透明材質，箱蓋1上設置有若干個食槽1-1，食槽1-1中插入食物和飲用水瓶供小動物進食食物和水；箱蓋1上覆蓋遮光布(未圖示)。食槽1-1可以位於兩個浮動平臺5之間的位置。

箱蓋1可以採用有機玻璃(亞克力)製作。覆蓋遮光布是為了給大鼠製造密閉枯燥的環境。當需要觀察箱內的狀況時，掀起遮光布觀察即可。

如圖4所示，食槽1-1底端設計成傾斜狀，側壁上帶有出口，將飼養大鼠的食物條從出口伸出，供大鼠食用。水瓶倒置可以慢慢滴水，或者帶有導管，讓大鼠從導管吸水。

試驗箱2和固定架8均採用不鏽鋼製造，固定架8採用焊接或螺釘連接結構與試驗箱2的箱底固定。

造浪泵4功率可調節。這樣設置是為了獲得不同等級的波浪。

a、試驗箱的參考尺寸為：

圓形水箱，底面直徑100cm，高35cm左右。在水箱中注水，水面高為12.5cm，水溫維持在22.0±2.0℃。

要求：1、水箱的高度應以大鼠站立於平臺之上，直立狀態時恰好碰到箱蓋為度，一方面可以保證大鼠順利進食食物和水，另一方面提供大鼠單一狹窄的空間狀態

2、每個水箱需配有一個有機玻璃材質的蓋子，防止老鼠在跳出水箱。要求蓋子結實耐用，老鼠啃咬不動，與水箱配套。

3、每個水箱配裝一個水閥，方便將水放出。

b、浮動平臺的參考尺寸為：

平臺為圓柱形，上下底直徑為8.5cm，高11cm。

要求：1、材料堅實不被老鼠啃咬但不厚重，質量在80g—100g之間

2、密封性好，但有可打開的螺絲蓋，方便往裡面添加水。

3、圓柱浮筒上表面粗糙有淺槽紋，下表面附有小圓環，與之相對應的箱底也有附有圓環，方便以繩線連接水箱與浮筒。

c、固定架的參考尺寸為：

為三角形架，其上固定兩個圓形鐵環，上環內口徑9.5cm，下環內口徑10cm。

要求：1、材質均勻，結實，不生鏽，牢固接連在水箱底面上。

2、上下鐵環之間的距離約3.5—4cm，不可太大或過小。

3、鐵架的高度依據造浪器造浪所需水的深度而定，應高於造浪器所需水深度3cm。

4、各固定架之間間距為12cm。

本發明的使用方法介紹如下：

如圖10所示，實驗操作時，將大鼠放置在浮動平臺上，由於其怕水的天性，會避免進入水中而保持肌肉緊張站立在平臺上，當水波發生器使得水面晃動時，浮動平臺上的大鼠會隨著水面浮動而不自主晃動，而由於每個平臺外都配有支架控制其浮動範圍和幅度，因此浮動程度不會過大導致側翻使大鼠掉入水面。實驗者可控制放入浮動小平臺的時間長度和節點，從而進行長航疲勞造模。水槽下端有控制龍頭，方便每日換水。水槽配有統一大小的網蓋，懸掛食物框和水瓶，大鼠在平臺上可自由進食進水。

浮筒平臺底面直徑為8.5cm，通過增加晃動因素，結合文獻報導，大鼠站立於浮筒上不能得到休息睡眠。根據浮力原理，g＝ρ*g*v(g為物體所受浮力，g為重力加速度，ρ為水密度，v為浮筒浸入水面的體積)，浮筒全部沉入水中所受浮力約620g,減去自身重力，浮筒在水中最大可承受體重為450g的大鼠而自由晃動。因浮筒站臺為中空結構，其可在內部注水而保證每次大鼠站立時，其距離水面的距離一定，這樣可減小實驗誤差，保證其準確性。而其周圍支架的建立，可以保證浮筒的晃動控制在一定範圍內，而不會傾倒而使大鼠翻入水中。在多次的模擬實驗中，已經得到相關確切合適的支架尺寸(如上所述)，可以保證浮筒站臺正常有效的工作。

此外在水波發生器工作時，還可產生一定程度的噪音如水浪聲，更加貼合了長航船隻晃動、噪音、單一環境的特點，並由實驗人員靈活控制放入浮動平臺的時間節點和長度，來調控作息紊亂的造模影響因素。

本項目全方位、多層次地對大鼠進行造模，從模型的構建效度完成了多重 影響因素的疊加，並且具有操作便捷，控制靈活的優勢。

實施例2

與實施例1所不同的是，在該實施例中造浪泵設置有若干個(未圖示)，若干個造浪泵設置在試驗箱的中心、周圍等位置。

設置多個造浪泵能夠製造更複雜的波浪，更接近實際海洋狀況。

箱蓋1還可以為網狀，箱蓋1上吊裝有食物和飲用水瓶供小動物進食食物和水。如圖9所示，箱蓋1可以採用鋼絲網附加型材邊框的結構，箱蓋1上也要覆蓋遮光布(未圖示)。

上面所述只是為了說明本發明，應該理解為本發明並不局限於以上實施例，符合本發明思想的各種變通形式均在本發明的保護範圍之內。