脑损伤大鼠多功能康复训练装置

本发明涉及医学模拟实验技术领域，更具体地说，它涉及脑损伤大鼠多功能康复训练装置。

背景技术：

脑损伤是由暴力作用于头部所造成的一种严重创伤，死亡率在4％—7％之间，重度脑损伤的死亡率更高达50％—60％。脑损伤可分为闭合性损伤和开放性损伤两大类，前者指脑组织与外界不相交通的损伤，通常属于闭合性脑损伤；后者指脑组织与外界相交通的损伤，有头皮颅骨开裂，并有脑脊液和(或)脑组织外溢时，属于开放性脑损作。

目前，由于脑损伤的神经机制尚不明确，在一定程度上阻碍康复治疗医学的发展，考虑到大鼠与人类的基因相似，使用大鼠进行模拟人体生理病理状态实验，研究各种干预或康复治疗手段的成效与机制，对认识疾病的本质和康复治疗具有极其重要的作用，是推动临床突破的重要手段。现有的脑损伤大鼠多功能康复训练装置一般通过控制器控制训练过程中的感觉、平衡、运动的运动状态以实现大鼠在多种因素下的康复。然而，实际情况中人体生理状态也会受到其生活环境、运动空间感影响，所以现有的训练装置有待进一步改进；此外，现有的训练装置在能耗、训练控制的准确度、持续使用方面也有待进一步提升。

因此，如何研究设计一种多样化、精准控制、能耗低、可循环操作的脑损伤大鼠多功能康复训练装置是我们目前急需解决的问题。

技术实现要素：

为解决现有技术中的不足，本发明的目的是提供脑损伤大鼠多功能康复训练装置。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：脑损伤大鼠多功能康复训练装置，包括主箱体和主控制器，所述主箱体内设有由外而内同轴设置的环形平面跑道、环形立体跑道以及静态训练室，环形平面跑道、环形立体跑道之间连通设有多个沿圆周方向均匀分布的动态训练室，静态训练室与环形平面跑道之间设有暗光训练管道；训练路径依次为环形平面跑道、动态训练室、环形立体跑道、静态训练室、暗光训练管道、环形平面跑道。

通过采用上述技术方案，大鼠在环形平面跑道内进行触觉训练后进入动态训练室进行运动训练，然后进入环形立体跑道进行立体空间感训练，接着进入静态训练室进行生活环境变化训练，最后进入暗光训练管道内进行光诱导训练，为大鼠脑损伤康复训练提供了满足实际情况的多样化训练条件，将训练过程的数据采集后为脑损伤康复训练研究提供了基础数据。

本发明进一步设置为：所述动态训练室包括依次设置的跑步机、振动平台以及摆动平衡桥，动态训练室内壁设有用于驱使摆动平衡桥沿行进方向两侧摆动的驱动电机，跑步机、振动平台、摆动平衡桥均与主控制器电性连接。

通过采用上述技术方案，主控制器控制跑步机、振动平台、驱动电机启动，使得跑步机、振动平台以及摆动平衡桥在运行过程中保持运行稳定，减小康复训练误差。

本发明进一步设置为：所述环形平面跑道侧壁设有至少三个沿圆周方向均匀分布的广角摄像头，主控制器设有与广角摄像头电性连接的图像处理器；主控制器根据图像处理器的图像处理结果依次输出第一控制信号、第二控制信号、第三控制信号；跑步机响应于第一控制信号调整运行速度，振动平台响应于第二控制信号调整振动频率，驱动电机响应于第三控制信号调整摆动幅度。

通过采用上述技术方案，图像处理器对大鼠在环形平面跑道的运行状态进行处理，并通过主控制器根据大鼠的实际运动状态控制跑步机、振动平台、驱动电机的实际状态，能够针对不同的大鼠生理状态作出对应的训练参数。

本发明进一步设置为：所述动态训练室内壁设有均与主控制器连接的第一感应器、第二感应器、第三感应器，第一感应器、第二感应器、第三感应器分别设置在跑步机、振动平台、摆动平衡桥的输出侧；跑步机响应于第一感应器输出的第一感应信号延时关闭，以及振动平台响应于第一感应信号及时启动；振动平台响应于第二感应器输出的第二感应信号延时关闭，以及驱动电机响应于第二感应信号及时启动；驱动电机响应于第三感应器输出的第三感应信号延时关闭。

通过采用上述技术方案，主控制器控制跑步机、振动平台、摆动平衡桥顺序启动，能够减少训练装置在使用过程中的能耗，且有效减少设备运行的噪音，减少环境干扰。

本发明进一步设置为：所述动态训练室的进口端设有与主控制器电性连接的活动闸门，环形平面跑道设有与活动闸门一一对应设置的压力传感器，压力传感器与主控制器电性连接，且活动闸门响应于压力传感器的压力信号、主控制器的定时信号启闭。

通过采用上述技术方案，当大鼠在主控制器预设置的定时信息内持续触发压力传感器后，启动活动闸门后方便大鼠进入相应的动态训练室。

本发明进一步设置为：所述动态训练室内设有与主控制器电性连接的气味阀管；活动闸门包括内闸门和外闸门，内闸门、外闸门之间贴合且相对滑动连接；内闸门、外闸门均穿设有通孔，且内闸门的通孔与外闸门的通孔错位设置；内闸门、外闸门响应于气味阀管反馈的开断信号错位移动以将内闸门、外闸门上的通孔对齐。

通过采用上述技术方案，气味阀管向动态训练室输入嗅觉训练气体，方便对大鼠进行诱导训练，内闸门、外闸门上的通孔错位设置方便灵活调整动态训练室内嗅觉训练气体的散出与密封。

本发明进一步设置为：所述环形立体跑道为沿圆周方向以波峰部、波谷部交替设置的波浪形跑道。

通过采用上述技术方案，大鼠在环形立体跑道内运动，能够改变其持续在平面内运动的惯性，可适应性的对大鼠立体空间运动进行训练。

本发明进一步设置为：所述静态训练室的侧壁设有与动态训练室的出口端对齐的第一端口以及与暗光训练管道连通的第二端口，第一端口、第二端口交替设置，且第一端口位于环形立体跑道的波谷部处、第二端口位于环形立体跑道的波峰部处。

通过采用上述技术方案，暗光训练管道穿过环形立体跑道的波峰部下方以及相邻动态训练室之间的区域后，将整个训练装置形成一个循环训练系统，且整体占用空间小。

本发明进一步设置为：所述静态训练室内设有均与主控制器电性连接的压强传感器、二氧化碳传感器、氧气传感器，静态训练室还设有气压阀管、二氧化碳阀管、氧气阀管，气压阀管响应于压强传感器输出的压强信号调整静态训练室内的压强大小，二氧化碳阀管响应于二氧化碳传感器输出的二氧化碳信号调整静态训练室内的二氧化碳浓度，氧气阀管响应于氧气传感器输出的氧气信号调整静态训练室内的氧气含量。

通过采用上述技术方案，主控制器控制气压阀管、二氧化碳阀管、氧气阀管启闭能够灵活调整静态训练室内的气压、二氧化碳、氧气等环境条件，为大鼠的康复对比训练提供了基础。

本发明进一步设置为：所述暗光训练管道靠近环形平面跑道的出口端设有锥形环套，锥形环套的短直径端朝向环形平面跑道设置。

通过采用上述技术方案，锥形环套能够有效阻止大鼠逆行运动，保证了康复训练顺利进行。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、大鼠在环形平面跑道内进行触觉训练后进入动态训练室进行运动训练，然后进入环形立体跑道进行立体空间感训练，接着进入静态训练室进行生活环境变化训练，最后进入暗光训练管道内进行光诱导训练，为大鼠脑损伤康复训练提供了满足实际情况的多样化训练条件，将训练过程的数据采集后为脑损伤康复训练研究提供了基础数据；

2、图像处理器对大鼠在环形平面跑道的运行状态进行处理，并通过主控制器根据大鼠的实际运动状态控制跑步机、振动平台、驱动电机的实际状态，能够针对不同的大鼠生理状态作出对应的训练参数；

3、气味阀管向动态训练室输入嗅觉训练气体，方便对大鼠进行诱导训练，内闸门、外闸门上的通孔错位设置方便灵活调整动态训练室内嗅觉训练气体的散出与密封；

4、主控制器控制跑步机、振动平台、摆动平衡桥顺序启动，能够减少训练装置在使用过程中的能耗，且有效减少设备运行的噪音，减少环境干扰；

5、气味阀管向动态训练室输入嗅觉训练气体，方便对大鼠进行诱导训练，内闸门、外闸门上的通孔错位设置方便灵活调整动态训练室内嗅觉训练气体的散出与密封；

6、主控制器控制气压阀管、二氧化碳阀管、氧气阀管启闭能够灵活调整静态训练室内的气压、二氧化碳、氧气等环境条件，为大鼠的康复对比训练提供了基础。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1是本发明实施例中的整体结构示意图；

图2是本发明实施例中动态训练室的内部结构示意图；

图3是本发明实施例中环形立体跑道的结构示意图；

图4是本发明实施例中静态训练室的内部结构示意图；

图5是本发明实施例中锥形环套的结构示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

101、主箱体；102、环形平面跑道；103、广角摄像头；104、压力传感器；201、动态训练室；202、跑步机；203、振动平台；204、摆动平衡桥；205、驱动电机；206、第一感应器；207、第二感应器；208、第三感应器；209、气味阀管；210、活动闸门；211、外闸门；212、内闸门；213、通孔；301、环形立体跑道；302、波谷部；303、波峰部；401、静态训练室；402、第一端口；403、第二端口；404、压强传感器；405、二氧化碳传感器；406、氧气传感器；407、气压阀管；408、二氧化碳阀管；409、氧气阀管；501、暗光训练管道；502、锥形环套。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图1-5，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

需说明的是，当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接在另一个部件上或者间接在该另一个部件上。当一个部件被称为是“连接于”另一个部件，它可以是直接或者间接连接至该另一个部件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

实施例：脑损伤大鼠多功能康复训练装置，如图1所示，包括主箱体101和主控制器，主箱体101内设有由外而内同轴设置的环形平面跑道102、环形立体跑道301以及静态训练室401，环形平面跑道102、环形立体跑道301之间连通设有多个沿圆周方向均匀分布的动态训练室201，静态训练室401与环形平面跑道102之间设有暗光训练管道501；训练路径依次为环形平面跑道102、动态训练室201、环形立体跑道301、静态训练室401、暗光训练管道501、环形平面跑道102。大鼠在环形平面跑道102内进行触觉训练后进入动态训练室201进行运动训练，然后进入环形立体跑道301进行立体空间感训练，接着进入静态训练室401进行生活环境变化训练，最后进入暗光训练管道501内进行光诱导训练，为大鼠脑损伤康复训练提供了满足实际情况的多样化训练条件，将训练过程的数据采集后为脑损伤康复训练研究提供了基础数据。

如图2所示，动态训练室201包括依次设置的跑步机202、振动平台203以及摆动平衡桥204，动态训练室201内壁设有用于驱使摆动平衡桥204沿行进方向两侧摆动的驱动电机205，跑步机202、振动平台203、摆动平衡桥204均与主控制器电性连接。主控制器控制跑步机202、振动平台203、驱动电机205启动，使得跑步机202、振动平台203以及摆动平衡桥204在运行过程中保持运行稳定，减小康复训练误差。

如图1与图2所示，环形平面跑道102侧壁设有三个沿圆周方向均匀分布的广角摄像头103，主控制器设有与广角摄像头103电性连接的图像处理器；主控制器根据图像处理器的图像处理结果依次输出第一控制信号、第二控制信号、第三控制信号；跑步机202响应于第一控制信号调整运行速度，振动平台203响应于第二控制信号调整振动频率，驱动电机205响应于第三控制信号调整摆动幅度。图像处理器对大鼠在环形平面跑道102的运行状态进行处理，并通过主控制器根据大鼠的实际运动状态控制跑步机202、振动平台203、驱动电机205的实际状态，能够针对不同的大鼠生理状态作出对应的训练参数。

如图2所示，动态训练室201内壁设有均与主控制器连接的第一感应器206、第二感应器207、第三感应器208，第一感应器206、第二感应器207、第三感应器208分别设置在跑步机202、振动平台203、摆动平衡桥204的输出侧；跑步机202响应于第一感应器206输出的第一感应信号延时关闭，以及振动平台203响应于第一感应信号及时启动；振动平台203响应于第二感应器207输出的第二感应信号延时关闭，以及驱动电机205响应于第二感应信号及时启动；驱动电机205响应于第三感应器208输出的第三感应信号延时关闭。主控制器控制跑步机202、振动平台203、摆动平衡桥204顺序启动，能够减少训练装置在使用过程中的能耗，且有效减少设备运行的噪音，减少环境干扰。

如图1与图2所示，动态训练室201的进口端设有与主控制器电性连接的活动闸门210，环形平面跑道102设有与活动闸门210一一对应设置的压力传感器104，压力传感器104与主控制器电性连接，且活动闸门210响应于压力传感器104的压力信号、主控制器的定时信号启闭。当大鼠在主控制器预设置的定时信息内持续触发压力传感器104后，启动活动闸门210后方便大鼠进入相应的动态训练室201。

如图2所示，动态训练室201内设有与主控制器电性连接的气味阀管209；活动闸门210包括内闸门212和外闸门211，内闸门212、外闸门211之间贴合且相对滑动连接；内闸门212、外闸门211均穿设有通孔213，且内闸门212的通孔213与外闸门211的通孔213错位设置；内闸门212、外闸门211响应于气味阀管209反馈的开断信号错位移动以将内闸门212、外闸门211上的通孔213对齐。气味阀管209向动态训练室201输入嗅觉训练气体，方便对大鼠进行诱导训练，内闸门212、外闸门211上的通孔213错位设置方便灵活调整动态训练室201内嗅觉训练气体的散出与密封。

如图3所示，环形立体跑道301为沿圆周方向以波峰部303、波谷部302交替设置的波浪形跑道。大鼠在环形立体跑道301内运动，能够改变其持续在平面内运动的惯性，可适应性的对大鼠立体空间运动进行训练。

如图4所示，静态训练室401的侧壁设有与动态训练室201的出口端对齐的第一端口402以及与暗光训练管道501连通的第二端口403，第一端口402、第二端口403交替设置，且第一端口402位于环形立体跑道301的波谷部302处、第二端口403位于环形立体跑道301的波峰部303处。暗光训练管道501穿过环形立体跑道301的波峰部303下方以及相邻动态训练室201之间的区域后，将整个训练装置形成一个循环训练系统，且整体占用空间小。

如图4所示，静态训练室401内设有均与主控制器电性连接的压强传感器404、二氧化碳传感器405、氧气传感器406，静态训练室401还设有气压阀管407、二氧化碳阀管408、氧气阀管409，气压阀管407响应于压强传感器404输出的压强信号调整静态训练室401内的压强大小，二氧化碳阀管408响应于二氧化碳传感器405输出的二氧化碳信号调整静态训练室401内的二氧化碳浓度，氧气阀管409响应于氧气传感器406输出的氧气信号调整静态训练室401内的氧气含量。主控制器控制气压阀管407、二氧化碳阀管408、氧气阀管409启闭能够灵活调整静态训练室401内的气压、二氧化碳、氧气等环境条件，为大鼠的康复对比训练提供了基础。

如图1与图5所示，暗光训练管道501靠近环形平面跑道102的出口端设有锥形环套502，锥形环套502的短直径端朝向环形平面跑道102设置。锥形环套502能够有效阻止大鼠逆行运动，保证了康复训练顺利进行。

工作原理：大鼠在环形平面跑道102内进行触觉训练后进入动态训练室201进行运动训练，然后进入环形立体跑道301进行立体空间感训练，接着进入静态训练室401进行生活环境变化训练，最后进入暗光训练管道501内进行光诱导训练，为大鼠脑损伤康复训练提供了满足实际情况的多样化训练条件，将训练过程的数据采集后为脑损伤康复训练研究提供了基础数据。

以上的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。