專利名稱：動物離心機(jī)視頻采集裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于醫(yī)學(xué)實驗設(shè)備，特別是動物離心機(jī)視頻采集裝置，它通過觀察大 鼠在動物離心機(jī)中的表現(xiàn)，從而建立離心機(jī)產(chǎn)生的正加速度所致腦損傷的大鼠模型，其中 包括大鼠特殊固定裝置的設(shè)計和計算機(jī)圖像采集分析。
背景技術(shù)：
戰(zhàn)斗機(jī)做機(jī)動或特技飛行時，所產(chǎn)生的向心加速度方向由座艙底部指向座艙蓋。 在這種加速運(yùn)動情況下，飛行員必然受到與加速度相反的慣性離心力作用，其方向由頭部 指向骨盆(足)。在航空醫(yī)學(xué)中稱這種加速度為正加速度，飛行員受到的慣性力表示為+Gz。 近年來，高性能戰(zhàn)斗機(jī)在機(jī)動飛行中可產(chǎn)生高G值(>9G)，快增長率(>6G/s)的持續(xù)性+Gz， 并反復(fù)出現(xiàn)。+Gz的生理影響主要表現(xiàn)為身體視重增加，器官沿慣性力方向發(fā)生變形、移 位，流體靜壓差增大，血液發(fā)生慣性轉(zhuǎn)移和重新分布，從而導(dǎo)致各種生理功能障礙。對飛行 員威脅最大的就是+Gz引起的意識喪失(G-L0C)。目前認(rèn)為，G-LOC主要是由于在+Gz作 用下，腦水平動脈血壓降低，腦血流量減少，進(jìn)而引起腦組織缺血、缺氧所致(Kurihara et al, 2007; McKinley et al, 2005; Ossard et al, 1994)。這方面的動物實驗研究中已證 實+Gz導(dǎo)致的腦缺血可引起腦損傷和學(xué)習(xí)記憶功能障礙(Cao XS, et al,2007; Sun XQ, et al，2005)，所以防治正加速度導(dǎo)致的腦缺血損傷是國內(nèi)外航空醫(yī)學(xué)研究的重要課題。這方面的基礎(chǔ)研究中，常用動物離心機(jī)產(chǎn)生正加速度來建立動物發(fā)生意識喪失的 腦缺血模型，由于動物離心機(jī)的特殊操作條件(高速旋轉(zhuǎn))，限制了某些先進(jìn)生理監(jiān)測技術(shù) 的應(yīng)用，目前在建立模擬G-LOC的動物模型時，監(jiān)測動物發(fā)生意識喪失的指標(biāo)主要有監(jiān)測 眼水平動脈血壓法、50%死亡率法、心率減半法、心電消失法、腦電波消失法等(孫喜慶等， 2009)，我們認(rèn)為通過這些指標(biāo)來判斷動物發(fā)生意識喪失存在的缺陷首先是不直觀，而且具 有推測性。將大鼠固定于動物離心機(jī)轉(zhuǎn)臂上轉(zhuǎn)動時，要求大鼠身體長軸與轉(zhuǎn)臂長軸平行，并 且頭朝向離心機(jī)軸心。以前的動物實驗中，離心機(jī)上固定動物(大鼠)的裝置只是一個長方 形盒子，不能調(diào)節(jié)大小，大鼠在盒中可出現(xiàn)回縮、轉(zhuǎn)頭、甚至轉(zhuǎn)身等自我保護(hù)性體位，從而減 弱了 +Gz的影響，這樣很難保證模型的成功與穩(wěn)定，成為我們在此模型基礎(chǔ)上開展防治措 施研究的瓶頸。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種可直觀分析動物行為狀態(tài)表現(xiàn)，找出規(guī)律，進(jìn)而判 斷動物發(fā)生G-LOC的動物離心機(jī)視頻采集裝置，從而建立G-LOC動物模型，為研究正加速度 致腦損傷的病理生理機(jī)制和防治措施提供穩(wěn)定的基礎(chǔ)。本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的動物離心機(jī)視頻采集裝置，其特征是至少包 括一離心機(jī)轉(zhuǎn)軸、離心機(jī)轉(zhuǎn)軸驅(qū)動機(jī)構(gòu)，離心機(jī)轉(zhuǎn)軸與離心機(jī)轉(zhuǎn)臂垂直連接，使離心機(jī)轉(zhuǎn)臂 與離心機(jī)基臺平行，水平離心機(jī)轉(zhuǎn)臂另一端固定動物實驗平臺，一無線攝像單元的攝像固定在水平離心機(jī)轉(zhuǎn)臂7靠近離心機(jī)轉(zhuǎn)軸的位置，攝像頭調(diào)焦在動物實驗平臺上，無線攝像 單元用提取固定動物實驗平臺的動物圖像信息，通過無線方式傳送到一控制計算單元，當(dāng) 離心機(jī)轉(zhuǎn)軸驅(qū)動機(jī)構(gòu)驅(qū)動離心機(jī)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，離心機(jī)轉(zhuǎn)軸帶動離心機(jī)轉(zhuǎn)臂另一端的固定的動 物實驗平臺繞軸離心轉(zhuǎn)動時，控制計算單元對動物圖像信息進(jìn)行接收存貯和分析，并判斷 動物是否發(fā)生了意識喪失(G-L0C)，沒有發(fā)生意識喪失(G-LOC)時，繼續(xù)加速離心轉(zhuǎn)動動物 實驗平臺，帶動動物離心運(yùn)動；當(dāng)發(fā)生意識喪失(G-LOC)時，控制計算單元給出提示信息， 控制離心機(jī)轉(zhuǎn)軸驅(qū)動機(jī)構(gòu)停止轉(zhuǎn)動。所述的控制離心機(jī)轉(zhuǎn)軸驅(qū)動機(jī)構(gòu)驅(qū)動離心機(jī)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)帶動動物離心運(yùn)動是間隔的 提高轉(zhuǎn)速。所述的控制計算單元對動物圖像信息進(jìn)行接收存貯和分析包括提取圖像中動物 在離心狀態(tài)下的掙扎狀態(tài)、被動性頭抬高位及發(fā)生時間、前爪的抓爬狀態(tài)、張口呼吸、痙攣 及發(fā)生時間、呼吸次數(shù)、眼球顏色不同狀態(tài)產(chǎn)生時的時間和圖像。所述的固定動物實驗平臺包括一個U型支架、動物座艙、身長調(diào)節(jié)圈、胸部固定 圈、頭部運(yùn)動限制框，動物座艙固定在U型支架內(nèi)，U型支架與水平離心機(jī)轉(zhuǎn)臂固定在一起， 動物座艙為圓型管狀結(jié)構(gòu)，圓型管狀結(jié)構(gòu)一端是艙門，腔內(nèi)有身長調(diào)節(jié)圈、胸部固定圈，圓 型管狀結(jié)構(gòu)的另一出口有頭部運(yùn)動限制框。本實用新型的的優(yōu)點(diǎn)是首先，大鼠的固定裝置嚴(yán)格按照動物在離心機(jī)中的位 置要求設(shè)計，防止大鼠采取保護(hù)性體位，以便最大程度的觀測到大鼠發(fā)生G-LOC時的行為 狀態(tài)表現(xiàn)；第二，可以通過實時直觀地觀測動物在離心機(jī)中的行為狀態(tài)來判斷動物G-LOC 的發(fā)生，又可以采集保存視頻，以便事后進(jìn)一步回放分析；第三，通過本方法建立的模擬 G-LOC的動物模型成功率高、穩(wěn)定性好，為研究正加速度致腦損傷的病理生理機(jī)制和防治措 施提供穩(wěn)定的基礎(chǔ)。

圖1是大鼠固定裝置(座艙)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是視頻采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖(已加入座艙)；圖3是系統(tǒng)硬件連接示意圖。圖中1.艙門；2.身長調(diào)節(jié)圈；3.胸部固定圈；4.頭部運(yùn)動限制框；5.無線攝像 單元；6.照明光源；7.離心機(jī)轉(zhuǎn)臂；8.信號接收器；9.信號放大器；10.離心機(jī)轉(zhuǎn)軸外罩； 11.信號電纜；12.離心機(jī)轉(zhuǎn)軸；13.控制計算單元；14、離心機(jī)轉(zhuǎn)軸驅(qū)動機(jī)構(gòu)；15、動物實 驗平臺；16、離心機(jī)基臺。
具體實施方式
如圖1、圖2和圖3所示，動物離心機(jī)視頻采集裝置，至少包括一離心機(jī)轉(zhuǎn)軸12、離 心機(jī)轉(zhuǎn)軸驅(qū)動機(jī)構(gòu)14，離心機(jī)轉(zhuǎn)軸12與離心機(jī)轉(zhuǎn)臂7垂直連接，使離心機(jī)轉(zhuǎn)臂7與離心機(jī) 基臺16平行，水平離心機(jī)轉(zhuǎn)臂7另一端固定動物實驗平臺15，一無線攝像單元的攝像固定 在水平離心機(jī)轉(zhuǎn)臂7靠近離心機(jī)轉(zhuǎn)軸12的位置，攝像頭調(diào)焦在動物實驗平臺15上，無線攝 像單元5用提取固定動物實驗平臺15的動物圖像信息，通過無線方式傳送到一控制計算單 元13，當(dāng)離心機(jī)轉(zhuǎn)軸驅(qū)動機(jī)構(gòu)14驅(qū)動離心機(jī)轉(zhuǎn)軸12轉(zhuǎn)動，離心機(jī)轉(zhuǎn)軸12帶動離心機(jī)轉(zhuǎn)臂7另一端的固定的動物實驗平臺15繞軸離心轉(zhuǎn)動時，控制計算單元13對動物圖像信息進(jìn) 行接收存貯和分析，并判斷動物是否發(fā)生了意識喪失(G-L0C)，沒有發(fā)生意識喪失(G-LOC) 時，繼續(xù)加速離心轉(zhuǎn)動動物實驗平臺15，帶動動物離心運(yùn)動；當(dāng)發(fā)生意識喪失(G-LOC)時， 控制計算單元13給出提示信息，控制離心機(jī)轉(zhuǎn)軸驅(qū)動機(jī)構(gòu)14停止轉(zhuǎn)動?？刂齐x心機(jī)轉(zhuǎn)軸驅(qū)動機(jī)構(gòu)14驅(qū)動離心機(jī)轉(zhuǎn)軸12轉(zhuǎn)帶動動物離心運(yùn)動是間隔的提 高轉(zhuǎn)速。所述的控制計算單元13對動物圖像信息進(jìn)行接收存貯和分析包括提取圖像中動 物在離心狀態(tài)下的掙扎狀態(tài)、被動性頭抬高位及發(fā)生時間、前爪的抓爬狀態(tài)、張口呼吸、痙 攣及發(fā)生時間、呼吸次數(shù)、眼球顏色不同狀態(tài)產(chǎn)生時的時間和圖像。所述的固定動物實驗平臺15包括一個U型支架、動物座艙、身長調(diào)節(jié)圈2、胸部固 定圈3、頭部運(yùn)動限制框4，動物座艙固定在U型支架內(nèi)，U型支架與水平離心機(jī)轉(zhuǎn)臂7固定 在一起，動物座艙為圓型管狀結(jié)構(gòu)，圓型管狀結(jié)構(gòu)一端是艙門1，腔內(nèi)有身長調(diào)節(jié)圈2、胸部 固定圈3，圓型管狀結(jié)構(gòu)的另一出口有頭部運(yùn)動限制框4。首先將大鼠用吸入麻醉劑(安氟醚或異氟醚或七氟醚)麻醉后快速固定于座艙內(nèi) (3-5分鐘完全清醒)，如附圖1所示，根據(jù)大鼠胸廓的直徑選擇合適的胸部固定圈3固定在 胸廓上部，保證不影響其呼吸又使其在圓筒中不能前竄也不能后退；再依據(jù)大鼠的身長調(diào) 節(jié)并固定好身長調(diào)節(jié)圈2的位置，這樣就不會因為離心力的作用而使動物身體被拉長而影 響動物的呼吸；調(diào)節(jié)好頭部運(yùn)動限制框4的大?。蛔詈箨P(guān)閉艙門1。將座艙固定于帶有無線攝像單元5和照明光源6的視頻采集裝置上，如圖2所示， 無線攝像單元5和照明光源6都帶有萬向底座，調(diào)整好攝像頭的位置和焦距以及光源的位 置，攝像聚焦及照明的目標(biāo)在大鼠的頭部和前爪。將視頻采集裝置固定于動物離心機(jī)轉(zhuǎn)臂7上，固定時視頻采集裝置的長軸平行于 轉(zhuǎn)臂的長軸，頭朝向離心機(jī)轉(zhuǎn)軸12軸心?？刂朴嬎銌卧?3連接無線信號接收器8、信號放大器9，將信號接收器8固定于離 心機(jī)轉(zhuǎn)臂7上方離心機(jī)轉(zhuǎn)軸外罩10上，信號電纜11跨過轉(zhuǎn)臂上方進(jìn)入觀測房間連接電腦， 開啟系統(tǒng)，調(diào)試信號，信號穩(wěn)定后運(yùn)行離心機(jī)，實時監(jiān)測大鼠的行為狀態(tài)表現(xiàn)。本實用新型需要注意的是1)把大鼠固定于特殊設(shè)計的裝置中(座艙)，先根據(jù)大鼠胸廓的直徑選擇合適的胸 部固定圈固定大鼠的胸廓上部，使其在圓筒中不能前竄也不能后退，再依據(jù)大鼠的身長調(diào) 節(jié)并固定好身長調(diào)節(jié)圈的位置，這樣就不會因為離心力的作用而使動物身體被拉長而影響 動物的呼吸，最后調(diào)節(jié)好頭部運(yùn)動限制框的大??；2)將座艙固定于帶有無線攝像單元和照 明光源的視頻采集裝置上，調(diào)整好攝像頭的位置和焦距以及光源的位置；3)將視頻采集裝 置固定于動物離心機(jī)轉(zhuǎn)臂；4)連接無線信號接收器和計算機(jī)，實時采集并保存視頻；5)設(shè) 置動物離心機(jī)參數(shù)(加速度大小、加速度增長率、運(yùn)轉(zhuǎn)時間)，運(yùn)行離心機(jī)。實時觀測和回放分析大鼠在高速運(yùn)轉(zhuǎn)離心機(jī)中的行為狀態(tài)表現(xiàn)，觀測指標(biāo)包括 掙扎狀態(tài)、被動性頭抬高位及發(fā)生時間、前爪的抓爬狀態(tài)、張口呼吸、痙攣及發(fā)生時間、呼吸 次數(shù)、眼球顏色的改變，眼球顏色的改變可通過圖像分析軟件對其中的紅色進(jìn)行定量的測 量，這樣可以間接反映動物大腦的供血。通過這些指標(biāo)的觀測分析，找出判斷動物發(fā)生意識 喪失(G-LOC)的監(jiān)測指標(biāo)，從而確定建立模擬意識喪失(G-LOC)動物模型時離心機(jī)的運(yùn)行
5參數(shù)(加速度大小、加速度增長率、運(yùn)轉(zhuǎn)時間)。 攝像頭與接收器之間的信號是無線傳輸，傳輸距離有限，動物離心機(jī)周圍又存在 很強(qiáng)的電磁干擾，為保證視頻信號的穩(wěn)定，在確保人員安全和不影響離心機(jī)運(yùn)行的前提下， 要盡量縮短攝像頭與接收器之間的距離，其中在信號傳輸中加有信號放大器和抗干擾部 件。
權(quán)利要求動物離心機(jī)視頻采集裝置，其特征是包括一離心機(jī)轉(zhuǎn)軸(12)、離心機(jī)轉(zhuǎn)軸驅(qū)動機(jī)構(gòu)(14)，離心機(jī)轉(zhuǎn)軸(12)與離心機(jī)轉(zhuǎn)臂(7)垂直連接，使離心機(jī)轉(zhuǎn)臂(7)與離心機(jī)基臺(16)平行，水平離心機(jī)轉(zhuǎn)臂(7)另一端固定動物實驗平臺(15)，一無線攝像單元(5)的攝像固定在水平離心機(jī)轉(zhuǎn)臂(7)靠近離心機(jī)轉(zhuǎn)軸(12)的位置，攝像頭調(diào)焦在動物實驗平臺(15)上，無線攝像單元(5)用提取固定動物實驗平臺(15)的動物圖像信息，通過無線方式傳送到一控制計算單元(13)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動物離心機(jī)視頻采集裝置，其特征是所述的控制離心機(jī)轉(zhuǎn) 軸驅(qū)動機(jī)構(gòu)(14)驅(qū)動離心機(jī)轉(zhuǎn)軸(12)轉(zhuǎn)帶動動物離心運(yùn)動是間隔的提高轉(zhuǎn)速。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動物離心機(jī)視頻采集裝置，其特征是所述的固定動物實驗 平臺(15)包括一個U型支架、動物座艙、身長調(diào)節(jié)圈(2)、胸部固定圈(3)、頭部運(yùn)動限制框 (4)，動物座艙固定在U型支架內(nèi)，U型支架與水平離心機(jī)轉(zhuǎn)臂(7)固定在一起，動物座艙為 圓型管狀結(jié)構(gòu)，圓型管狀結(jié)構(gòu)一端是艙門(1)，腔內(nèi)有身長調(diào)節(jié)圈(2)、胸部固定圈(3)，圓 型管狀結(jié)構(gòu)的另一出口有頭部運(yùn)動限制框(4)。
專利摘要本實用新型屬于醫(yī)學(xué)實驗設(shè)備，特別是動物離心機(jī)視頻采集系統(tǒng)，其特征是至少包括一離心機(jī)轉(zhuǎn)軸、離心機(jī)轉(zhuǎn)軸驅(qū)動機(jī)構(gòu)，離心機(jī)轉(zhuǎn)軸與離心機(jī)轉(zhuǎn)臂垂直連接，使離心機(jī)轉(zhuǎn)臂與離心機(jī)基臺平行，水平離心機(jī)轉(zhuǎn)臂另一端固定動物實驗平臺，一無線攝像單元的攝像固定在水平離心機(jī)轉(zhuǎn)臂靠近離心機(jī)轉(zhuǎn)軸的位置，攝像頭調(diào)焦在動物實驗平臺上，無線攝像單元用提取固定動物實驗平臺的動物圖像信息，當(dāng)離心機(jī)轉(zhuǎn)軸驅(qū)動機(jī)構(gòu)驅(qū)動離心機(jī)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，離心機(jī)轉(zhuǎn)軸帶動離心機(jī)轉(zhuǎn)臂另一端的固定的動物實驗平臺繞軸離心轉(zhuǎn)動時，控制計算單元對動物圖像信息進(jìn)行接收存貯和分析，并判斷動物是否發(fā)生了意識喪失。它為研究正加速度致腦損傷的病理生理機(jī)制和防治提供基礎(chǔ)。
文檔編號G09B23/28GK201699881SQ20102022539
公開日2011年1月5日 申請日期2010年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月13日
發(fā)明者孫靜, 欒琪, 桑韓飛, 熊利澤, 董海龍, 馬玉林 申請人:中國人民解放軍第四軍醫(yī)大學(xué)