小动物负重疲劳实验系统

摘要

本发明公开了小动物负重疲劳实验系统，主要涉及小动物运动实验装置领域。包括实验跑台、穿戴装置和处理终端，穿戴装置包括背带和束紧带，背带包括柔性的背部片，背部片靠近头部前端的两侧分别固定连接有前腿挂带，背部片的后端的两侧设置后腿挂带，背部片的顶部设置磁铁，束紧带为宽度是3.0～5.0cm的弹性松紧带，束紧带的里侧设置心率监测器，心率检测器与处理终端通过信号连接，实验跑台包括周侧设置挡板的直线跑道，直线跑道的下方设置与磁铁相配合使用的可调电磁铁。本发明的有益效果在于：它在小动物身上固定牢靠且不影响运动，能够在运动中增减负重，显著提高实验效率和数据的准确性。

权利要求

1.小动物负重疲劳实验系统，其特征在于：包括实验跑台、穿戴装置和处理终端，所述穿戴装置包括背带和束紧带(1)，所述背带包括柔性的背部片(2)，所述背部片(2)靠近头部前端的两侧分别固定连接有前腿挂带(3)，所述背部片(2)的后端的两侧设置后腿挂带(4)，所述背部片(2)的顶部设置磁铁(5)，所述束紧带(1)为宽度是3.0～5.0cm的弹性松紧带，所述束紧带(1)的里侧设置心率监测器(6)，所述心率监测器与处理终端通过信号连接，所述实验跑台包括周侧设置挡板的直线跑道，所述直线跑道的下方设置与磁铁(5)相配合使用的可调电磁铁。

2.根据权利要求1所述的小动物负重疲劳实验系统，其特征在于：所述前腿挂带(3)和后腿挂带(4)的末端均设置挂扣(8)，所述背部片(2)的顶面沿其中线居中的固定有槽板(9)，所述槽板(9)的中部设有通孔(10)，所述槽板(9)内贯穿有安装绳(11)，所述安装绳(11)为闭合的绳圈结构，所述安装绳(11)自槽板(9)的前端开口穿出形成前绳圈(12)，所述安装绳(11)自槽板(9)的后端开口穿出形成后绳圈(13)，所述安装绳(11)自槽板(9)的顶部通孔(10)穿出形成上绳圈(14)，所述上绳圈(14)上设有与其可拆卸连接的绳扣(15)，所述磁铁(5)为内圈能够使上绳圈(14)穿过的环形磁铁(5)，且所述磁铁(5)的内径小于绳扣(15)的宽度，所述磁铁(5)的底面居中的设有与槽板(9)相对应的卡槽(16)。

3.根据权利要求1所述的小动物负重疲劳实验系统，其特征在于：所述束紧带(1)为宽度是4～4.5cm的长条形松紧织带，所述束紧带(1)的两端均设有腰型孔(17)，所述腰型孔(17)的宽与磁铁(5)的外径相适应，所述束紧带(1)的一端设有勾面，所述心率监测器设置于束紧带(1)的中部。

4.根据权利要求1所述的小动物负重疲劳实验系统，其特征在于：所述前腿挂带(3)和后腿挂带(4)均为松紧带。

5.根据权利要求2所述的小动物负重疲劳实验系统，其特征在于：所述前绳圈(12)的中部固定有挡杆(18)。

6.根据权利要求1所述的小动物负重疲劳实验系统，其特征在于：所述前腿挂带(3)上设有连接带，所述连接带的两端分别与同侧的前腿挂带(3)连接。

说明书

小动物负重疲劳实验系统

技术领域

[0001] 本发明涉及小动物运动实验装置领域，具体是小动物负重疲劳实验系统。

背景技术

[0002] 疲劳模型是生命科学领域中很多实验项目都会使用到的一种动物模型，而目前疲劳造模常用的方法为运动疲劳造模。在运动疲劳模型制造中，小动物跑步运动疲劳造模，逐渐取代传统的游泳训练，使训练强度指标更加准确。是体能、耐力、运动损伤、营养、药物、生理和病理等实验的必要的手段之一。

[0003] 跑步疲劳模型所选的实验动物主要是大鼠和小鼠。无论是大鼠或小鼠，均有着较强的跑步能力，为了加快实验对象达到疲劳的速度，在实际操作过程中我们往往会让实验对象负荷一定重量。归纳跑步造模常见动物荷重方法主要通过小动物肩部及胸前用细线将重物捆绑于背部负重。传统实验造模时力竭标准以动物跟不上预定速度，后肢随转动皮带后拖达30秒，毛刷刺激驱赶无效。行为特征为呼吸深急、幅度大，神情疲倦，俯卧位，垂头，刺激后无反应等为标准。现有试验中存在对疲劳程度缺乏可视性分级及判断，实验操作的准确性较差的问题，主要是因为现有的负重方式在具体操作中存在以下问题：

[0004] 首先，由于小动物的身体柔软，又要迫使其进行运动，故将负重及检测装置等捆绑在其身上时，捆绑力度不好掌握，如果较紧，则会限制小动物运动，并对其造成伤害，进而影响疲劳测试的数据，造成较大的试验误差。而如果不紧，在跑动中负重及检测装置在惯性和重力作用下，以及在小动物身体的扭动中，很容易来回晃动使捆绑松弛脱落，造成实验中断。故现有负重及设备的束缚捆绑方式影响实验的有效开展。

[0005] 再有，在负重建模中，需要改变负重重量，现有的方法都是中断实验，对负重进行增减。这种打断实验过程，并人工介入抓取小动物，或固定小动物进行增减配重的操作，势必会引起小动物的挣扎，并对其造成刺激，大大影响心率数据，是实验所获得的建模数据误差的主要来源。

[0006] 综上所述，由于现有用于固定在小动物身上的实验器械不合理，造成固定效果差、实验数据误差大、效率低等问题，给相关试验的开展造成阻碍。

发明内容

[0007] 本发明的目的在于提供小动物负重疲劳实验系统，它在小动物身上固定牢靠且不影响运动，能够在运动中增减负重，显著提高实验效率和数据的准确性。

[0008] 本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：

[0009] 小动物负重疲劳实验系统，包括实验跑台、穿戴装置和处理终端，所述穿戴装置包括背带和束紧带，所述背带包括柔性的背部片，所述背部片靠近头部前端的两侧分别固定连接有前腿挂带，所述背部片的后端的两侧设置后腿挂带，所述背部片的顶部设置磁铁，所述束紧带为宽度是3.0～5.0cm的弹性松紧带，所述束紧带的里侧设置心率监测器，所述心率监测器与处理终端通过信号连接，所述实验跑台包括周侧设置挡板的直线跑道，所述直线跑道的下方设置与磁铁相配合使用的可调电磁铁。

[0010] 所述前腿挂带和后腿挂带的末端均设置挂扣，所述背部片的顶面沿其中线居中的固定有槽板，所述槽板的中部设有通孔，所述槽板内贯穿有安装绳，所述安装绳为闭合的绳圈结构，所述安装绳自槽板的前端开口穿出形成前绳圈，所述安装绳自槽板的后端开口穿出形成后绳圈，所述安装绳自槽板的顶部通孔穿出形成上绳圈，所述上绳圈上设有与其可拆卸连接的绳扣，所述磁铁为内圈能够使上绳圈穿过的环形磁铁，且所述磁铁的内径小于绳扣的宽度，所述磁铁的底面居中的设有与槽板相对应的卡槽。

[0011] 所述束紧带为宽度是4～4.5cm的长条形松紧织带，所述束紧带的两端均设有腰型孔，所述腰型孔的宽与磁铁的外径相适应，所述束紧带的一端设有勾面，所述心率监测器设置于束紧带的中部。

[0012] 所述前腿挂带和后腿挂带均为松紧带。

[0013] 所述前绳圈的中部固定有挡杆。

[0014] 所述前腿挂带上设有连接带，所述连接带的两端分别与同侧的前腿挂带连接。

[0015] 对比现有技术，本发明的有益效果在于：

[0016] 本发明所述的试验系统，主要包括用于进行实验的实验跑台、固定在小动物身上的穿戴装置和具体进行数据处理的处理终端。在试验中处理终端一般为电脑设备，用来接收设置在穿戴装置上的心率监测器的心率数据，并根据实验的设计和需要对数据进行处理和分析。

[0017] 所述穿戴装置为背带和束紧带相配合，通过背带承载用于负重的磁铁，通过在束紧四肢实现四点位固定，同时用弹性的束紧带将背部片束紧在小动物胸腹部，显著的提高束缚效果，避免整个穿戴装置在运动中的晃动。同时，上述结构的穿戴装置对小动物运动的影响较小，不会对实验数据造成影响。

[0018] 在负重调整方面，所述实验跑台上设置可调电磁铁，能够调整电磁力大小。从而与穿戴装置上的磁铁相配合，改变小动物的负重。这种负重结构，一方面，能够显著降低负重装置对小动物运动中的影响，以往的负重装置都是依靠自身重量负重，其负重越大，重力势能和惯性势能越大，造成在运动中整个负重装置的剧烈晃动，严重干扰小动物的运动。而本发明在下方可调的吸力作为负重，不依靠磁铁自身的重力，磁铁较小且相比现有的负重装置重量较轻，能够显著降低对小动物运动中的干扰。另一方面，改变负重的操作通过调节设置在实验跑台上的可调电磁铁就能够完成，代替了传统针对小动物身上的操作，从而使负重的增减能够在不中断小动物运动的过程中快速完成，显著缩短了实验时间提高实验效率，且避免了对小动物的干预刺激，使实验数据更加准确。

附图说明

[0019] 附图1是本发明的组装状态示意图。

[0020] 附图2是本发明背带的拆分状态示意图。

[0021] 附图3是本发明束紧带的示意图。

[0022] 附图4是本发明的示意图。

[0023] 附图中所示标号：

[0024] 1、束紧带；2、背部片；3、前腿挂带；4、后腿挂带；5、磁铁；6、心率监测器；8、挂扣；9、槽板；10、通孔；11、安装绳；12、前绳圈；13、后绳圈；14、上绳圈；15、绳扣；16、卡槽；17、腰型孔；18、挡杆；25、连接带。

具体实施方式

[0025] 下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所限定的范围。

[0026] 本发明所述是一种小动物负重疲劳实验系统，其主体结构包括实验跑台、穿戴装置和处理终端，所述穿戴装置包括背带和束紧带1，通过二者的结合共同束缚在小动物身上，防止跑动中挣脱，保证了实验的流畅性和完整性。所述背带包括柔性的背部片2，能够较好的贴合小动物背部曲线，所述背部片2靠近头部前端的两侧分别固定连接有前腿挂带3，用来挂在前腿根部，长绳的结构方便套接和调节。所述背部片2的后端的两侧设置后腿挂带4，用来挂在后腿根部，长绳的结构方便套接和调节。考虑到实验用动物一般为老鼠，而老鼠的头部较小，而上肢及爪子灵活，如果通过颈部固定，则很容易被老鼠挣脱。故通过对前腿和后腿的四点位固定，将背部片2固定在小动物的背部，所述背部片2的顶部设置磁铁5，为小动物的运动提供负重。

[0027] 由于小动物穿戴好后需要进行运动，身体的扭动比较剧烈，虽然背部片2在四肢的四点位进行了固定，但是为了避免小动物四肢受伤以及防止影响小动物的运动，对四肢的束缚不能够太紧。同时，由于还要在背部片2上设置磁铁5这种负重组件，负重组件在小动物运动时左右摆动，在重力势能和惯性势能的双重作用下，左右大力拉拽背部片2，必然造成背部片2歪斜，且很容易造成束紧部分的松开，导致穿戴装置脱落。上述问题在现有的小动物穿戴装置中普遍存在，其固定不牢固及负重的影响均是造成此问题的核心因素。所述束紧带1为宽度是3.0～5.0cm的弹性松紧带，所述束紧带1可以是一个环形的较宽的松紧带，也可以是长条形的织带，也可以直接使用自黏绷带进行裹束。当背带穿戴好后，将束紧带1裹覆在小动物的胸腹部。束紧带1为较宽的松紧带，施力均匀，既不影响血液循环和四肢运动，又能够对背部片2束紧有力，从而将背部片2进一步的束缚在小动物的身体上，有效固定负重组件，防止小动物挣脱，保证实验流畅。所述束紧带1的里侧设置心率监测器6，所述心率监测器采购市场上现有的心率检测设备，现有可穿戴的心电信号测量设备在原理上有所区别，但主要分为三大类，即心动电流测量法、血氧法和光电体积法。其中基于心动电流测量法的心率带是目前比较精准的穿戴设备，模拟心电仪，原理是心动电流测量。但是对附加对象的自由运动阻碍较大，难以做到小型化。血氧法为基础的光电心率传感器，例如三星S6手机内置的相关设备，就是通过检测指尖的动脉血管获取心率信号。而市面上常见的智能手环、手表、心率检测环等设备，多基于光电体积法，穿戴限制低，测量准确，受外界干扰小。例如欧司朗的追踪产品系列，其SFH7051 7050等，外形体积小巧，均可选用。由于本实验中的心率传感器设置在束紧带的内侧，并在操作中被固定在小鼠的胸前，对行动的影响较小，且贴皮较近，靠近心脏信号强烈，故现有市场上常用的心率检测装置均可根据需要使用。所述心率监测器与处理终端通过信号连接，能够实时的获得小动物在运动中的心率指标，从而根据实验具体需要建立疲劳模型。所述实验跑台包括周侧设置挡板的直线跑道，所述直线跑道的下方设置与磁铁5相配合使用的可调电磁铁。通过调整可调电磁铁的磁力，改变对磁铁5的吸力，从而在不接触小动物和打断小动物运动的条件下，准确的改变小动物负重，使实验连贯，避免中途中止运动增减负重中，由于小动物挣扎或休息对心率的影响，减少试验中的误差干扰因素，提高实验的精度。

[0028] 为了方便穿脱和加强固定效果，所述前腿挂带3和后腿挂带4的末端均设置挂扣8，能够快速的勾挂固定。所述背部片2的顶面沿其中线居中的固定有槽板9，所述槽板9为截面是槽形的塑料长条直板，所述槽板9的中部设有通孔10，所述槽板9内贯穿有安装绳11，所述安装绳11为闭合的绳圈结构，且所述安装绳11没有弹性，所述安装绳11自槽板9的前端开口穿出形成前绳圈12，用来使前腿挂带3上的挂扣8勾挂固定在其上，所述安装绳11自槽板9的后端开口穿出形成后绳圈13，用来使后腿挂带4上的挂扣8勾挂固定在其上，所述安装绳11自槽板9的顶部通孔10穿出形成上绳圈14，所述上绳圈14上设有与其可拆卸连接的绳扣15，所述磁铁5为内圈能够使上绳圈14穿过的环形磁铁5，且所述磁铁5的内径小于绳扣15的宽度，所述磁铁5的底面居中的设有与槽板9相对应的卡槽16。磁铁5骑坐在槽板9上时，卡槽16与槽板9配合能够有效防止磁铁5的转动、扭动和位移，使磁铁5与背部片2的固定稳固可靠，减少运动带来的晃动、扭动、搓动等影响，在使用时，前绳圈12和后绳圈13拉出，将背部片2对应在小动物背部的合适区域后，将前腿挂带3自下方绕过前腿，并通过设置在前腿挂带3末端的挂扣8勾挂固定在前绳圈12上，将后腿挂带4自下方绕过后腿，并通过设置在后腿挂带4末端的挂扣8勾挂固定在后绳圈13上，然后将上绳圈14就像穿扣子那样穿过磁铁5的内圈，穿过后使磁铁5下方的卡槽16对准槽板9，从而使磁铁5较好的压在背部片2上。将上绳圈14穿过绳扣15，并向上拉拽上绳圈14的同时向下束紧绳扣15，使绳扣15紧紧压在磁铁5顶面，至上绳圈14难以拽动为止。至此即可穿戴完成。这种穿戴方式方便操作，易于穿脱，且固定牢靠。

[0029] 为了进一步的提高固定效果，方便调整穿戴装置松紧，所述束紧带1为宽度是4～4.5cm的长条形松紧织带，所述束紧带1的两端均设有腰型孔17，所述腰型孔17的宽与磁铁5的外径相适应，所述束紧带1的一端设有勾面，能够自由的粘扣固定在束紧带1表面的任意位置，方便适应不同胖瘦的小动物调整束紧力度。所述心率监测器设置于束紧带1的中部。
使用时，当背带穿戴好后，使磁铁5透过束紧带1一侧的腰型孔17，使束紧带1绕过小动物的胸腹，并使束紧带1另一侧的腰型孔17也穿过磁铁5，将束紧带1末端的勾面粘在束紧在胸腹上的束紧带1的表面。将磁铁5部分暴露出来，一方面能够进一步通过腰型孔17将其卡住，另一方面方便调节上绳圈14和绳扣15，以便应对试验中穿戴装置松动，或者需要调整松紧的情况。

[0030] 为了增加束紧效果，避免影响小动物运动。所述前腿挂带3和后腿挂带4均为松紧带。

[0031] 为了方便操作，所述前绳圈12的中部固定有挡杆18。所述挡杆18能够挡在通孔10外面，防止上绳圈14缩入槽板9不好挑出。同时，当安装时，捏住所述挡杆18将其一端对准磁铁5内圈，或者绳扣15的入口处进行贯穿操作，就像穿针引线那样非常方便。

[0032] 为了加强前腿的固定，所述前腿挂带3上设有连接带25，所述连接带25的两端分别与同侧的前腿挂带3连接。所述连接带25可以固定的连接在前腿挂带3上靠近根部的1～2cm位置，从而实现在胸前拉紧前腿带。所述连接带25的两端可以设置绳套，通过绳套套在前腿带上，既能够拉紧前腿带使其在胸前固定良好，又方便调整。

[0033] 实施例：小动物负重疲劳实验系统，包括实验跑台、穿戴装置和处理终端。所述穿戴装置包括背带和束紧带1，所述背带包括柔性的背部片2，定义与小动物头部相邻的一端为前端，所述背部片2为柔性的织物片，所述背部片2的外层为纺织布层，内部填充厚度为1mm且形状相对应的海绵片，所述背部片2的前端齐平，且所述背部片2后端靠的两侧设有弧形缺口，所述背部片2的前侧的两端缝纫固定有前腿挂带3，所述前腿挂带3靠近根部的
1.5cm处设有连接带25，所述连接带25的两端分别与前腿挂带3缝纫固定，所述背部片2后部的两侧设置后腿挂带4，所述后腿挂带4的一端与弧形缺口的下端缝纫固定，所述连接带25、前腿挂带3和后腿挂带4均为松紧带。所述前腿挂带3和后腿挂带4的末端均设置挂扣8，所述背部片2的顶面沿其中线居中的固定有槽板9，所述槽板9的中部设有通孔10，所述槽板9内贯穿有安装绳11，所述安装绳11不具有弹性，所述安装绳11为闭合的绳圈结构，所述安装绳
11自槽板9的前端开口穿出形成前绳圈12，所述安装绳11自槽板9的后端开口穿出形成后绳圈13，所述安装绳11自槽板9的顶部通孔10穿出形成上绳圈14，所述前绳圈12的中部固定有挡杆18。所述挡杆18为塑料直杆且长度为1.5cm，所述上绳圈14上设有可拆卸的塑料弹簧绳扣15，所述背部片2的顶部设置环形的磁铁5，所述磁铁5的底面居中的设有与槽板9相对应的卡槽16。所述磁铁5的内圈能够使上绳圈14贯穿，且当上绳圈14穿过磁铁5后，安装上的弹簧绳扣15能够将磁铁5压紧在背部片2上，所述束紧带1为宽度是4cm的长条形松紧织带，所述束紧带1的两端均设有腰型孔17，所述腰型孔17的宽与磁铁5的外径相适应，所述束紧带1的一端设有勾面，且另外的表面区域为毛面，所述束紧带1的里侧设置心率监测器6，所述心率监测器与处理终端通过信号连接，所述心率监测器设置于束紧带1的中部。所述心率检测仪上安装有心率传感器、存储器、单片机和无线信号发射器，其检测到的心率信息通过无线信号发送至处理终端，所述处理终端在实际实验中为电脑，能够接收心率测试仪发出的信号，并根据实验需要进行指标的分析处理。所述实验跑台包括底座、传动带、挡板，所述底座的左右两侧均设有安装架，所述安装架靠近前后两端处分别安装有带轮，所述底座上安装有电机，所述电机的输出轴上安装有驱动轮，所述驱动轮与带轮之间带传动，所述传动带缠绕在带轮上，所述传动带的顶面形成跑道带，所述可调电磁铁设置在跑道带的下方，所述挡板设置于跑道带的周侧，所述挡板的底侧与安装架固定连接。