全自動動物脊髓損傷斜板實驗評測裝置的製作方法

2023-06-01 20:09:21 1

本發明涉及一種利用斜板實驗評測動物脊髓損傷後神經功能恢復情況的裝置，屬於醫學實驗裝置技術領域。

背景技術：

脊髓損傷後對實驗動物神經功能恢復和四肢運動功能的評估，直接反映了脊髓修復與再生水平，以及外周運動功能的改善情況，對於評價各種治療幹預措施的效果而言是不可缺的。

現有的斜板實驗評測裝置，例如中國發明專利申請CN201310411258.6所公開的一種結構，其包括觀察通道和支架，觀察通道的底面是斜板，兩側面為透明玻璃板，頂面為透明網格板，通道的兩埠敞開，支架由量角器、滑動支架、杆端關節軸承、固定旋鈕和滑槽組成。

這種結構的評測裝置在使用過程中存在以下幾個方面的缺點：（1）由於其採用的是敞開透明式的觀察通道，在此環境中，動物容易產生恐懼驚慌的情緒和行為，因而大大影響了評測結果的準確性；（2）實驗時需要一人用手逐漸改變斜板的傾斜角度，另一人記錄實驗結果，實驗需要兩人才能完成，操作麻煩，費時費力；（3）實驗時用手扶住斜板時手會抖動，抖動會影響動物四肢的抓持力度，從而影響評測結果的準確性，並且手抖動會造成斜板傾斜角度的變大或變小，使得評測結果誤差較大；（4）由於人手不能控制細微的角度改變，尤其是當實驗進入到動物四肢的敏感界限時，微小的角度改變就可能使動物從斜板上跌落，因而評測的精度較低。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是提供一種不僅操作簡便，僅需一人即可完成，而且評測結果精準、直觀，並能消除動物實驗時產生恐懼驚慌情緒和行為的全自動動物脊髓損傷斜板實驗評測裝置。

為解決上述技術問題，本發明採用這樣一種全自動動物脊髓損傷斜板實驗評測裝置，包括一個由頂板、底板、左側板、右側板、前側板和後側板構成的封閉箱體和一個與該封閉箱體鉸接的水平底座；在所述封閉箱體的頂板上設有一個用於取放動物的開口和一個用於封閉所述開口的蓋板，所述動物置於封閉箱體的底板上，在所述水平底座上設有一個用於驅動封閉箱體繞水平底座轉動從而相對水平底座傾斜一定角度的箱體傾斜驅動機構，該斜板實驗評測裝置還包括攝像機、電控制器和顯示器，所述箱體傾斜驅動機構、顯示器分別與所述電控制器電連接，所述攝像機安裝在所述封閉箱體內，攝像機用於採集底板上的動物圖像信息，並通過無線或有線方式傳送至所述電控制器，當所述箱體傾斜驅動機構驅動封閉箱體繞水平底座轉動時，所述電控制器對攝像機採集的動物圖像信息進行接收存貯和分析，並判斷動物是否從底板上跌落，動物沒有發生跌落時，所述電控制器控制所述箱體傾斜驅動機構繼續驅動封閉箱體繞水平底座轉動，使底板上的動物相對水平底座傾斜更大的角度；當動物發生跌落時，所述電控制器給出提示信息，控制所述箱體傾斜驅動機構停止封閉箱體轉動，所述電控制器將攝像機採集的動物圖像信息和分析處理信息通過所述顯示器顯示給使用者觀察。

作為本發明的一種優選實施方式，該斜板實驗評測裝置還包括一個設置在封閉箱體內且用於限制動物活動的動物活動限制機構，所述動物包括小鼠、大鼠、豚鼠、兔子、狗和貓。

在本發明中，所述動物活動限制機構包括內側板、滑塊導軌副和直線電機，所述內側板平行地置於所述前側板的內側，且內側板通過所述滑塊導軌副與所述左側板、右側板滑動連接，所述直線電機安裝在前側板上，且直線電機的輸出端與所述內側板相連。

在本發明中，所述箱體傾斜驅動機構優選為液壓缸或氣缸，所述液壓缸或氣缸固定安裝在水平底座上，且液壓缸或氣缸的輸出軸與所述底板相抵，所述電控制器為單片機或微處理器或PLC可編程控制器，所述液壓缸或氣缸與所述電控制器電連接。

在本發明中，在所述封閉箱體的底板上鋪設有6mm厚的橡膠墊，所述動物置於橡膠墊上。

採用上述結構後，本發明具有以下有益效果：

本發明採用攝像機、電控制器、顯示器和箱體傾斜驅動機構，所述箱體傾斜驅動機構優選為液壓缸或氣缸，即本發明實驗時底板上動物的傾斜角度、動物跌落時最大傾角等的數據採集、處理和控制等完全由計算機智能控制，無人為操作因素，運行速度快，評測結果準確、可靠，並能通過顯示器實時直觀地觀測動物在封閉箱體內的狀態、傾斜角度和評測結果等信息，還可以保存視頻，以便事後進一步回放分析。

本發明通過電控制器和由電控制器控制的箱體傾斜驅動機構，能控制封閉箱體繞水平底座轉動時細微的角度改變，當實驗進入到動物四肢的敏感界限時，微小的角度改變就可使動物從斜板上跌落，因而本發明評測精度高。

本發明將動物放置在封閉箱體內，這樣能消除動物實驗時產生恐懼驚慌的情緒和行為，從而提高了評測結果的準確性。

本發明採用動物活動限制機構後，一方面能有效防止動物在箱體內四處竄動，另一方面能使動物保持正確的實驗姿態，從而進一步提高了評測結果的準確性和實驗的一致性。

本發明實驗時僅需一人即可完成，操作簡便，省時省力，能將實驗誤差降到最低，並為研究人體脊髓損傷後的脊髓修復與再生措施提供了良好的基礎。

附圖說明

以下結合附圖對本發明的具體實施方式作進一步的詳細說明。

圖1為本發明全自動動物脊髓損傷斜板實驗評測裝置的一種結構示意圖，圖中未示電控制器和顯示器。

圖2為本發明中封閉箱體的一種結構示意圖。

圖3為本發明中封閉箱體內的動物活動限制機構的主視示意圖。

圖4為本發明中封閉箱體內的動物活動限制機構的的俯視示意圖。

圖5為本發明全自動動物脊髓損傷斜板實驗評測裝置的控制過程框圖。

具體實施方式

參見圖1至圖5所示的一種全自動動物脊髓損傷斜板實驗評測裝置，包括一個由頂板1a、底板1b、左側板1c、右側板1d、前側板1e和後側板1f構成的封閉箱體1和一個通過鉸鏈11與該封閉箱體1鉸接的水平底座2，封閉箱體1的各板件優選由木板或其它不透明材料製成；在所述封閉箱體1的頂板1a上設有一個用於取放動物12的開口1a－1和一個用於封閉所述開口1a－1的蓋板1a－2，所述動物12置於封閉箱體1的底板1b上，在所述水平底座2上設有一個用於驅動封閉箱體1繞水平底座2轉動從而相對水平底座2傾斜一定角度的箱體傾斜驅動機構，該斜板實驗評測裝置還包括攝像機3、電控制器4和顯示器5，所述箱體傾斜驅動機構、顯示器5分別與所述電控制器4電連接，所述攝像機3安裝在所述封閉箱體1內，如圖所示攝像機3安裝在後側板1f上，當然也可安裝在頂板1a上或左側板1c、右側板1d上，攝像機3優選採用紅外微型攝像機，攝像機3用於實時採集底板1b上的動物圖像信息，並通過無線如WIFI、GPRS等無線通信網絡方式或有線方式傳送至電控制器4，在本發明中，優選採用無線方式傳送，當所述箱體傾斜驅動機構驅動封閉箱體1通過鉸鏈11繞水平底座2轉動時，所述電控制器4對攝像機3採集的動物圖像信息進行接收存貯和通過常規的圖像分析軟體對圖像信息進行分析，並判斷動物是否從底板1b上跌落，動物沒有發生跌落時，所述電控制器4控制所述箱體傾斜驅動機構繼續驅動封閉箱體1繞水平底座2轉動，使底板1b上的動物相對水平底座2傾斜更大的角度；當動物發生跌落時，所述電控制器4給出提示信息，控制所述箱體傾斜驅動機構停止封閉箱體1轉動，所述電控制器4將攝像機3採集的動物圖像信息和分析處理信息通過所述顯示器5實時顯示給使用者觀察。

作為本發明的一種優選實施方式，如圖3、4所示，該斜板實驗評測裝置還包括一個設置在封閉箱體1內且用於限制動物活動的動物活動限制機構，所述動物12包括小鼠、大鼠、豚鼠、兔子、狗和貓。

在本發明中，所述動物活動限制機構包括內側板6、滑塊導軌副7和直線電機8，所述內側板6平行地置於所述前側板1e的內側，且內側板6通過所述滑塊導軌副7與所述左側板1c、右側板1d滑動連接，在實施時，只需在左側板1c、右側板1d上分別固定安裝一根導軌，在內側板6的左右兩側分別安裝一個在導軌內滑動的滑塊，如圖3所示。所述直線電機8固定安裝在前側板1e上，且直線電機8的輸出端8a與所述內側板6相連，直線電機8優選通過無線通信方式與電控制器4電信號連接。在實驗時，可根據動物12的大小，直接啟動直線電機8或通過電控制器4無線啟動直線電機8，通過直線電機8的輸出端8a驅動內側板6向前或向後運動，從而將動物12限制在一個窄小的空間內，這樣一方面能有效防止動物12在箱體1內四處竄動，另一方面能使動物12保持正確的實驗姿態，即動物12例如大鼠的頭朝向右側板1d，尾部朝向左側板1c，身體與前側板1e或後側板1f平行，如圖1所示，從而能提高評測結果的準確性和實驗的一致性。

在本發明中，如圖1所示，所述箱體傾斜驅動機構優選為液壓缸或氣缸9，所述液壓缸或氣缸9固定安裝在水平底座2上，且液壓缸或氣缸9的輸出軸9a與所述底板1b相抵，工作時，通過輸出軸9a的上下運動推動封閉箱體1及其底板1b繞水平底座2轉動，所述電控制器4優選為單片機或微處理器或PLC可編程控制器，所述液壓缸或氣缸9與所述電控制器4電連接。在本發明中，液壓缸或氣缸9優選通過無線通信方式與電控制器4電信號連接，當然，也可通過電纜與電控制器4連接。另外，所述箱體傾斜驅動機構也可採用直線電機、步進電機等。

如圖1所示，在所述封閉箱體1的底板1b上優選鋪設有6mm厚的橡膠墊10，所述動物置於橡膠墊10上。在底板1b上設置橡膠墊10，能夠增大動物四肢的摩擦力，這樣能避免底板1b太滑而影響四肢肌力的檢測結果，又保證了四肢與底面具有均質和相同的摩擦係數。

作為本發明的一種優選工作方式，如圖1、4、5所示，首先將動物12例如大鼠經封閉箱體1的開口1a－1放置於鋪有橡膠墊10的底板1b上，蓋上蓋板1a－2並啟動直線電機8驅動內側板6向前或向後運動，將大鼠限制在一個窄小空間內，並使其保持頭朝向右側板1d，尾部朝向左側板1c，身體與後側板1f平行的正確實驗姿態，然後電控制器4例如PLC可編程控制器通過無線信號控制箱體傾斜驅動機構例如液壓缸9驅動封閉箱體1及其底板1b由0°起逐漸增加角度例如每次增加1°或者5°繞水平底座2轉動，轉動時優選每轉動1°或者5°時停留5秒種，同時，攝像機3實時採集底板1b上的大鼠圖像信息，並通過無線例如WIFI通信方式傳送至PLC可編程控制器，PLC可編程控制器對大鼠圖像信息進行接收存貯和分析，並判斷大鼠是否從底板1b上跌落，大鼠沒有發生跌落時，PLC可編程控制器通過無線信號控制液壓缸9繼續驅動封閉箱體1繞水平底座2轉動，當大鼠剛好在底板1b上停留5秒跌落時，PLC可編程控制器給出提示信息，控制液壓缸9停止封閉箱體1轉動，在實驗過程中，PLC可編程控制器將攝像機3實時採集的大鼠圖像信息和分析處理信息包括大鼠剛好在底板1b上停留5秒時底板1b的最大傾角以及評測結果通過顯示器5提供給使用者。

本發明的斜板實驗評測裝置可用於小鼠、大鼠、豚鼠、兔子、狗和貓等常用實驗動物神經功能恢復和四肢運動功能的評測，使用範圍廣。

經過試用，本發明不僅結構簡單，操作簡便，而且評測結果準確和直觀，動物實驗時無恐懼情緒和行為，實驗時間短，取得了良好的效果。