本發(fā)明屬于超重實(shí)驗(yàn)設(shè)備領(lǐng)域，更具體地，涉及實(shí)驗(yàn)動(dòng)物超重旋轉(zhuǎn)裝置。

背景技術(shù)：

1、眾所周知，宇航員因?yàn)殚L(zhǎng)期暴露在微重力的環(huán)境中會(huì)導(dǎo)致骨質(zhì)疏松和肌肉萎縮，需要進(jìn)行運(yùn)動(dòng)來(lái)幫助其恢復(fù)肌肉和骨骼的質(zhì)量。相反的，大量的航天從業(yè)人員，日常的飛行中，由于機(jī)動(dòng)飛行引起的力學(xué)環(huán)境變化，處于超重環(huán)境中數(shù)日甚至數(shù)月，導(dǎo)致生物體心血管、肌肉、骨骼、前庭等發(fā)生變化。前庭神經(jīng)節(jié)神經(jīng)元支配五個(gè)獨(dú)特的終末器官，以實(shí)現(xiàn)姿勢(shì)控制、空間導(dǎo)航和自主調(diào)節(jié)等各類功能。由于長(zhǎng)期超重和旋轉(zhuǎn)影響前庭神經(jīng)元功能，常常會(huì)誘導(dǎo)空暈病、空間定向障礙及意識(shí)喪失等問(wèn)題，直接威脅飛行質(zhì)量與安全。研究長(zhǎng)期超重和旋轉(zhuǎn)等對(duì)機(jī)體生理狀態(tài)的影響，指導(dǎo)訓(xùn)練、評(píng)價(jià)人體前庭功能穩(wěn)定性等已成為目前航空航天醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的重點(diǎn)研究?jī)?nèi)容之一。

2、研究超重環(huán)境對(duì)生物體的影響，常采用離心機(jī)轉(zhuǎn)臂裝置，在離心力的作用下，提供法向向心加速度。

3、航空航天飛行人員，因工作需要常處于超重環(huán)境中而對(duì)機(jī)體的肌肉、骨骼、心血管、前庭系統(tǒng)等結(jié)構(gòu)功能產(chǎn)生影響。隨著航空航天業(yè)的發(fā)展，關(guān)注行業(yè)內(nèi)成員健康，研究超重對(duì)機(jī)體的影響，越來(lái)越受到生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域科研人員的關(guān)注。為了研究超重力環(huán)境下對(duì)生命體的生理指標(biāo)的影響，就需要能夠提供超重環(huán)境的裝置。其中，離心系統(tǒng)是超重力實(shí)驗(yàn)的有用模型。市面上的離心機(jī)裝置有多種類型，包括與組織培養(yǎng)箱連接的臺(tái)式離心機(jī)，這些常規(guī)的離心機(jī)沒(méi)有在超重的環(huán)境下采集實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的生理信號(hào)的功能，或者無(wú)法獲得和處理實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的生理信號(hào)，無(wú)法滿足研究超重力環(huán)境下對(duì)生命體的生理指標(biāo)的影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了實(shí)驗(yàn)動(dòng)物超重旋轉(zhuǎn)裝置，其無(wú)線數(shù)據(jù)傳感器，通過(guò)信號(hào)線進(jìn)行數(shù)據(jù)的有線傳輸以及無(wú)線通信模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)的無(wú)線傳輸，通過(guò)這種無(wú)線—有線—無(wú)線的數(shù)據(jù)傳輸模式，在進(jìn)行超重實(shí)驗(yàn)的旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)多籠盒的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的生理信號(hào)數(shù)據(jù)的同時(shí)測(cè)量的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明，提供了實(shí)驗(yàn)動(dòng)物超重旋轉(zhuǎn)裝置，其特征在于，包括底座、電機(jī)、旋轉(zhuǎn)臺(tái)、吊籠單元、信號(hào)集中器和計(jì)算機(jī)，其中：

3、所述底座上安裝所述電機(jī)，所述電機(jī)的輸出軸豎直設(shè)置并且所述電機(jī)的輸出軸上安裝所述旋轉(zhuǎn)臺(tái)；

4、所述信號(hào)集中器安裝在所述旋轉(zhuǎn)臺(tái)上，并且所述信號(hào)集中器通過(guò)無(wú)線通信模塊與所述計(jì)算機(jī)進(jìn)行無(wú)線通信；

5、所述旋轉(zhuǎn)臺(tái)上周向安裝多個(gè)用于容納實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的所述吊籠單元，以在旋轉(zhuǎn)時(shí)讓每個(gè)所述吊籠單元內(nèi)的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物處于超重狀態(tài)；

6、每個(gè)所述吊籠單元均具有第一無(wú)線傳感器，并且每個(gè)所述吊籠單元分別通過(guò)一個(gè)第一無(wú)線傳感器監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的生理數(shù)據(jù)；

7、每個(gè)所述吊籠單元分別通過(guò)信號(hào)線a與信號(hào)集中器之間相連，以向信號(hào)集中器傳輸實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的生理數(shù)據(jù)。

8、優(yōu)選地，對(duì)于每個(gè)所述吊籠單元而言，其還包括吊桿、活動(dòng)籠盒和信號(hào)處理器，所述吊桿的上端通過(guò)水平的鉸軸鉸接在所述旋轉(zhuǎn)臺(tái)上，所述吊桿的下端固定安裝所述活動(dòng)籠盒，所述信號(hào)處理器固定安裝在所述旋轉(zhuǎn)臺(tái)上；

9、每根鉸軸的中心線分別布置在正多邊形的一條邊上，以便活動(dòng)籠盒在離心力的作用下向遠(yuǎn)離旋轉(zhuǎn)臺(tái)中心線的方向運(yùn)動(dòng)；

10、每個(gè)所述信號(hào)處理器分別通過(guò)信號(hào)線a連接所述信號(hào)集中器。

11、優(yōu)選地，所述第一無(wú)線傳感器為rfid設(shè)備，并包括讀寫器a和用于安裝到實(shí)驗(yàn)動(dòng)物身體上的無(wú)源電子標(biāo)簽a，所述活動(dòng)籠盒上固定安裝所述讀寫器a，所述讀寫器a通過(guò)信號(hào)線b連接所述信號(hào)處理器。

12、優(yōu)選地，所述吊桿與所述旋轉(zhuǎn)臺(tái)之間設(shè)置有角度傳感器，以通過(guò)檢測(cè)吊桿與旋轉(zhuǎn)臺(tái)的旋轉(zhuǎn)中心線之間的夾角來(lái)獲得活動(dòng)籠盒的加速度。

13、優(yōu)選地，所述信號(hào)集中器安裝在所述旋轉(zhuǎn)臺(tái)的中心位置。

14、優(yōu)選地，所述旋轉(zhuǎn)臺(tái)包括固定連接在一起的轉(zhuǎn)臂桿、轉(zhuǎn)盤和轉(zhuǎn)接板，所述轉(zhuǎn)接板固定連接所述電機(jī)的轉(zhuǎn)軸，所述轉(zhuǎn)臂桿和轉(zhuǎn)盤均水平設(shè)置并且均固定在所述轉(zhuǎn)接板上，所述轉(zhuǎn)盤位于所述轉(zhuǎn)接板和所述轉(zhuǎn)臂桿的上方，每根所述轉(zhuǎn)臂桿的長(zhǎng)度方向均與所述轉(zhuǎn)盤的徑向一致。

15、優(yōu)選地，所述鉸軸位置可調(diào)整地安裝在所述旋轉(zhuǎn)臺(tái)上，以用于調(diào)整所述活動(dòng)籠盒到所述轉(zhuǎn)盤的旋轉(zhuǎn)中心線的距離。

16、優(yōu)選地，所述鉸軸采用光學(xué)可調(diào)萬(wàn)向支桿并且安裝在所述轉(zhuǎn)臂桿上，以便調(diào)整所述活動(dòng)籠盒到所述轉(zhuǎn)盤的旋轉(zhuǎn)中心線的距離；

17、每根所述吊桿分別通過(guò)一根所述鉸軸鉸接在所述轉(zhuǎn)臂桿上。

18、優(yōu)選地，還包括多個(gè)第二無(wú)線傳感器和多個(gè)安裝在所述轉(zhuǎn)盤上的固定籠盒；

19、所述第二無(wú)線傳感器采用rfid設(shè)備，并包括讀寫器b和用于安裝到實(shí)驗(yàn)動(dòng)物身體上的無(wú)源電子標(biāo)簽b，每個(gè)所述固定籠盒上分別安裝一個(gè)所述讀寫器b，每個(gè)所述讀寫器b分別通過(guò)信號(hào)線c與一個(gè)所述信號(hào)處理器連接。

20、優(yōu)選地，所述電機(jī)為正反轉(zhuǎn)電機(jī)。

21、總體而言，通過(guò)本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠取得下列有益效果：

22、1）本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物超重旋轉(zhuǎn)裝置，在旋轉(zhuǎn)臺(tái)上安裝了多個(gè)吊籠單元，每個(gè)吊籠單元的無(wú)線傳感器進(jìn)行無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸來(lái)監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的生理數(shù)據(jù)，再通過(guò)信號(hào)線a這樣的有線傳輸介質(zhì)在吊籠單元和信號(hào)集中器之間進(jìn)行數(shù)據(jù)的有線傳輸，將所有吊籠單元的信號(hào)通過(guò)有線傳輸給信號(hào)集中器進(jìn)行數(shù)據(jù)匯集，然后再將信號(hào)集中器的數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線通信模塊無(wú)線傳輸給計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，通過(guò)這種無(wú)線（無(wú)線傳感器）—有線（信號(hào)線a）—無(wú)線（無(wú)線通信模塊）的數(shù)據(jù)傳輸模式，在超重實(shí)驗(yàn)的旋轉(zhuǎn)臺(tái)的旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)多籠盒的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的生理數(shù)據(jù)的同時(shí)測(cè)量。

23、2）本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物超重旋轉(zhuǎn)裝置，每個(gè)吊籠單元均具有信號(hào)處理器，通過(guò)信號(hào)線b這樣的有線傳輸介質(zhì)在信號(hào)處理器和信號(hào)集中器之間進(jìn)行數(shù)據(jù)的有線傳輸，進(jìn)一步豐富了無(wú)線（無(wú)線傳感器）-有線（信號(hào)線b）—有線（信號(hào)線a）—無(wú)線（無(wú)線通信模塊）的數(shù)據(jù)傳輸，使得旋轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)時(shí)，信號(hào)能夠各自獨(dú)立傳輸，互不干涉。

24、3）本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物超重旋轉(zhuǎn)裝置，無(wú)線傳感器采用無(wú)源電子標(biāo)簽，可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)監(jiān)測(cè)，無(wú)源電子標(biāo)簽不內(nèi)置電池，依賴rfid讀寫器發(fā)出的射頻信號(hào)來(lái)獲取能量并激活無(wú)源電子標(biāo)簽內(nèi)的電路，完成數(shù)據(jù)的讀取和發(fā)送，其成本低、體積小、使用壽命長(zhǎng)，尤其適用于置于實(shí)驗(yàn)動(dòng)物身上進(jìn)行長(zhǎng)期生理數(shù)據(jù)的測(cè)量，最大限度地避免對(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物自然活動(dòng)的影響，保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠性。

25、4）本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物超重旋轉(zhuǎn)裝置，可在超重力、旋轉(zhuǎn)、監(jiān)測(cè)動(dòng)物生理信號(hào)等研究中通用，在研究暈車、平衡障礙等困擾大眾的問(wèn)題上發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，進(jìn)一步促進(jìn)超重對(duì)機(jī)體的影響及機(jī)體對(duì)超重適應(yīng)的機(jī)制的研究。

26、5）本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物超重旋轉(zhuǎn)裝置，實(shí)現(xiàn)了超重環(huán)境下實(shí)驗(yàn)動(dòng)物生理信號(hào)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)功能，方便實(shí)時(shí)觀測(cè)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的狀態(tài)。

技術(shù)特征：

1.實(shí)驗(yàn)動(dòng)物超重旋轉(zhuǎn)裝置，其特征在于，包括底座、電機(jī)、旋轉(zhuǎn)臺(tái)、吊籠單元、信號(hào)集中器和計(jì)算機(jī)，其中：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物超重旋轉(zhuǎn)裝置，其特征在于，

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物超重旋轉(zhuǎn)裝置，其特征在于，所述第一無(wú)線傳感器為rfid設(shè)備，并包括讀寫器a和用于安裝到實(shí)驗(yàn)動(dòng)物身體上的無(wú)源電子標(biāo)簽a，所述活動(dòng)籠盒上固定安裝所述讀寫器a，所述讀寫器a通過(guò)信號(hào)線b連接所述信號(hào)處理器。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物超重旋轉(zhuǎn)裝置，其特征在于，所述吊桿與所述旋轉(zhuǎn)臺(tái)之間設(shè)置有角度傳感器，以通過(guò)檢測(cè)吊桿與旋轉(zhuǎn)臺(tái)的旋轉(zhuǎn)中心線之間的夾角來(lái)獲得活動(dòng)籠盒的加速度。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物超重旋轉(zhuǎn)裝置，其特征在于，所述信號(hào)集中器安裝在所述旋轉(zhuǎn)臺(tái)的中心位置。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物超重旋轉(zhuǎn)裝置，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)臺(tái)包括固定連接在一起的轉(zhuǎn)臂桿、轉(zhuǎn)盤和轉(zhuǎn)接板，所述轉(zhuǎn)接板固定連接所述電機(jī)的轉(zhuǎn)軸，所述轉(zhuǎn)臂桿和轉(zhuǎn)盤均水平設(shè)置并且均固定在所述轉(zhuǎn)接板上，所述轉(zhuǎn)盤位于所述轉(zhuǎn)接板和所述轉(zhuǎn)臂桿的上方，每根所述轉(zhuǎn)臂桿的長(zhǎng)度方向均與所述轉(zhuǎn)盤的徑向一致。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物超重旋轉(zhuǎn)裝置，其特征在于，所述鉸軸位置可調(diào)整地安裝在所述旋轉(zhuǎn)臺(tái)上，以用于調(diào)整所述活動(dòng)籠盒到所述轉(zhuǎn)盤的旋轉(zhuǎn)中心線的距離。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物超重旋轉(zhuǎn)裝置，其特征在于，所述鉸軸采用光學(xué)可調(diào)萬(wàn)向支桿并且安裝在所述轉(zhuǎn)臂桿上，以便調(diào)整所述活動(dòng)籠盒到所述轉(zhuǎn)盤的旋轉(zhuǎn)中心線的距離；

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物超重旋轉(zhuǎn)裝置，其特征在于，還包括多個(gè)第二無(wú)線傳感器和多個(gè)安裝在所述轉(zhuǎn)盤上的固定籠盒；

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物超重旋轉(zhuǎn)裝置，其特征在于，所述電機(jī)為正反轉(zhuǎn)電機(jī)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了實(shí)驗(yàn)動(dòng)物超重旋轉(zhuǎn)裝置，包括底座、電機(jī)、旋轉(zhuǎn)臺(tái)、吊籠單元、信號(hào)集中器和計(jì)算機(jī)，底座上安裝電機(jī)，電機(jī)的輸出軸上安裝旋轉(zhuǎn)臺(tái)；信號(hào)集中器安裝在旋轉(zhuǎn)臺(tái)上，信號(hào)集中器通過(guò)無(wú)線通信模塊與計(jì)算機(jī)無(wú)線通信；旋轉(zhuǎn)臺(tái)上周向安裝多個(gè)吊籠單元，以在旋轉(zhuǎn)時(shí)讓每個(gè)吊籠單元內(nèi)的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物處于超重狀態(tài)；每個(gè)吊籠單元均具有第一無(wú)線傳感器，每個(gè)吊籠單元分別通過(guò)第一無(wú)線傳感器監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的生理數(shù)據(jù)；每個(gè)吊籠單元分別通過(guò)信號(hào)線A與信號(hào)集中器相連，以向信號(hào)集中器傳輸實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的生理數(shù)據(jù)。本發(fā)明通過(guò)無(wú)線傳感器進(jìn)行無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸、通過(guò)信號(hào)線進(jìn)行數(shù)據(jù)的有線傳輸以及無(wú)線通信模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)的無(wú)線傳輸，實(shí)現(xiàn)多籠盒的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的生理數(shù)據(jù)的同時(shí)測(cè)量。

技術(shù)研發(fā)人員：孫雪婷,周宇,張壘,桑浩鈞
受保護(hù)的技術(shù)使用者：北京腦科學(xué)與類腦研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9