一种分子结构教学模型的制作方法

本发明涉及教学模型技术领域，尤其涉及一种分子结构教学模型。

背景技术：

目前教具厂生产主要立体分子结构模型有两种，一种是球-杆模型，这种模型主要是应用各种颜色小球来表示不同元素原子，利用短杆表示原子间的键，通过将短杆嵌入球体的空穴位置实现连接。采用此种简单嵌插式模型，无法精确还原分子间的连接角度，也无法实现动态旋转，仅能实现整体大致的立体效果，该种模型仅适用于初、中级简单的认知阶段的学习，而无法应用于高、精专阶段的学习，第二种模型是斯土阿尔特模型，它是按照原子半径和键长比例制作，能够精确表示分子中各原子的立体关系，但是该模型多为固定结构，不足以满足实际教学需求。同时上述两种模型仅展示了原子之间的连接关系，分子实际构成的平面结构与三维结构均需要学生通过空间想象来得到，大大限制了分子教学模型的适用性。

技术实现要素：

针对现有技术中所存在的不足，本发明提供了一种分子结构教学模型，其解决了现有分子模型在转动后无法展现实际分子结构变换后连接情况。

本发明提供了一种分子结构教学模型，包括多个基板，所述基板上均嵌设有多个原子模型；所述原子模型之间连有化学键，所述化学键嵌设在基板上，所述化学键包括转动键和固定键，所述转动键均倾斜设置在基板上，所述固定键均竖直设置在基板上；所述与转动键相连的两个原子模型内均开设有多个凹槽，所述转动键与其中一凹槽配合设置，所述凹槽内设有对转动键锁止的锁卡结构，所述锁卡结构包括嵌设在凹槽底部的锁芯弹簧和设置在凹槽侧壁上的卡接环，所述转动键两端均设有卡榫，所述卡接环上开有供卡榫通过的锁孔间隙。

进一步的，所述原子模型包括碳原子模型、氮原子模型、氢原子模型和α碳原子模型；所述碳原子模型和氮原子模型嵌设在基板中心，碳原子模型和氮原子模型之间通过转动键相连；所述基板呈四边形，基板四个端点处分别嵌设有一个氢原子模型、一个氧原子模型和两个α碳原子模型；所述α碳原子模型均嵌设于两相邻基板之间，所述其中一α碳原子模型与氮原子模型通过转动键相连，另一α碳原子模型与碳原子模型通过转动键相连；所述氢原子模型与氮原子模型之间通过固定键相连，氧原子模型与氮原子模型之间通过固定键相连。

进一步的，所述原子模型还包括r基原子模型，所述α碳原子通过固定键与r基原子模型相连。

进一步的，所述基板上开有将转动键取出的卡口。

进一步的，所述基板包括第一基板、第二基板和第三基板，所述第一基板、第二基板和第三基板并列设置，所述第二基板下方连有置物架，所述置物架包括一对相对设置的支撑架，两支撑架之间连有多根支撑杆，每个支撑杆倾斜向上设有插接杆，所述第二基板上开设有与卡接杆相卡合的通孔。

相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：本发明通过设置多个基板，将嵌设在基板上的原子模型分别通过固定键与转动键进行固定，固定在基板上的原子处于同一平面内，能够根据分子构件实际情况反应分子间的位置关系，并且在整体基板转动时候不会随意改动各原子模型之间的连接角度与方位，避免转动后原子角度呈现为实际原子不会出现的夹角；通过固定键相连的原子模型位置关系相对固定，通过转动键相连的原子模型能够根据实际情况进行转动，能够模拟出分子天然构象的动态变化。

附图说明

图1为本发明分子结构教学模型正面结构示意图；

图2为本发明锁卡结构处剖面示意图；

图3为本发明转动键与原子模型配合示意图；

图4为本发明第二基板处结构示意图；

图5为本发明分子结构教学模型背面结构示意图。

附图标记：1、转动键；2、固定键；3、锁芯弹簧；4、卡接环；5、卡榫；6、碳原子模型；7、氮原子模型；8、氢原子模型；9、α碳原子模型；10、r基原子模型；11、氧原子模型；12、卡口；13、第一基板；14、第二基板；15、第三基板；16、置物架；17、支撑架；18、支撑杆；19、插接杆。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与作用更加清楚及易于了解，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步阐述：

本申请中分子结构模型以肽平面示意图为例进行展示，肽平面结构中基板并非肽平面结构的天然构象，是将虚构想象的结构实物化，便于理解。化学键中的转动键1和固定键2均代表分子间连接方式，固定键2中含两种键模式，氢原子模型8中与氮原子模型7之间的固定键2为单键结构，氧原子模型11与碳原子模型6之间的固定键2为双键结构。r基原子模型10为残基基团，代表了20种不同氨基酸模型：甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、甲硫氨酸(蛋氨酸)、脯氨酸、色氨酸、丝氨酸、酪氨酸、半胱氨酸、苯丙氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、苏氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、赖氨酸、精氨酸和组氨酸。α碳原子代表与官能团直接相连的碳原子。

本发明实施例提出了一种分子结构教学模型，如图1所示，包括多个基板，所述基板上均嵌设有多个原子模型；所述原子模型之间连有化学键；所述化学键嵌设在基板上，所述化学键包括转动键1和固定键2，所述转动键1均倾斜设置在基板上，所述固定键2均竖直设置在基板上。此处基板的设置主要是为了将肽平面结构模型处于同一平面内的原子进行限制，模拟肽结构运动时处于同一平面内的原子结构始终处在同一个平面内运动。转动键1与固定键2的设置方式是为了模拟肽结构中，固定键2连接的原子之间结构关系固定，无法进行旋转变换；转动键1连接的原子在肽结构运动过程中会发生旋转等来改变肽链整体结构，真实模拟肽结构的运动状态。如图2、图3所示，优选的，所述与转动键1相连的两个原子模型内均开设有多个凹槽，所述转动键1与其中一凹槽配合设置，所述凹槽内设有对转动键1锁止的锁卡结构，所述锁卡结构包括嵌设在凹槽底部的锁芯弹簧3和设置在凹槽侧壁上的卡接环4，所述转动键1两端均设有卡榫5，所述卡接环4上开有供卡榫5通过的锁孔间隙。此处锁卡结构的设置是为了保证转动键1相连的两原子模型能够顺利旋转和取出。原子模型上凹槽数量取决于原子模型实际键位数量，比如氮原子含有三个键位，氮原子模型7中就含有三个凹槽；碳原子含有四个键位，碳原子模型6中含有四个凹槽；氢原子模型8含有一个凹槽，氧原子模型11含有两个凹槽，r基原子模型10当作一个整体进行连接，r基原子模型10含有一个凹槽。在利用转动键1将两个原子模型进行连接时，通过在凹槽内设置卡接环4，并在凹槽底部嵌设锁芯弹簧3，卡接环4上开设供卡榫5通过的锁孔间隙；转动键1沿着凹槽卡入，转动键1上的卡榫5对准卡接环4上的锁孔间隙插入凹槽内，锁芯弹簧3压缩，转动键1卡入凹槽内部，转动转动键1，转动键1上的卡榫5在锁芯弹簧3的作用下抵在卡接环4上，转动键1锁止。在此处卡榫5宽度与卡接环4上锁孔间隙厚度并非恒定，可根据原子模型实际转动角度来限定卡榫5宽度。同时卡榫5结构与卡接环4的配合结构，不仅能够实现原子模型与转动键1的转动，在需要将整个教学模型进行拆装携带时候，将卡榫5旋转到对准锁孔间隙即可将原子模型与转动键1分离，便于携带。

根据本发明另一实施例，优选的，所述原子模型包括碳原子模型6、氮原子模型7、氢原子模型8和α碳原子模型9，所述碳原子模型6和氮原子模型7嵌设在基板中心，碳原子模型6和氮原子模型7之间通过转动键1相连；所述基板呈四边形，基板四个端点处分别嵌设有一个氢原子模型8、一个氧原子模型11和两个α碳原子模型9；所述α碳原子模型9均嵌设于两相邻基板之间，所述其中一α碳原子模型9与氮原子模型7通过转动键1相连，另一α碳原子模型9与碳原子模型6通过转动键1相连；所述氢原子模型8与氮原子模型7之间通过固定键2相连，氧原子模型11与氮原子模型7之间通过固定键2相连。此处α碳原子模型9指代的是有机物中与官能团中直接相连的碳原子，其实质上与碳原子模型6相同，仅便于让学习者了解α碳原子处的连接官能团的特殊性。此处是根据肽链结构布置情况来限定各原子模型的位置，原子模型中，氮原子模型7与碳原子模型6位于基板中心，氮原子模型7竖直方向上通过单键形式固定键2连接有一个氢原子模型8，碳原子模型6竖直方向上通过双键形式固定键2连接有一个氧原子模型11。主链上通过转动键1连接有α碳原子模型9、碳原子模型6、氮原子模型7，保证肽结构运动时，主链上的原子模型均能够转动，在α碳原子模型9转动时候能够带动整个肽平面进行转动。

根据本发明另一实施例，优选的，所述原子模型还包括r基原子模型10，所述α碳原子通过固定键2与r基原子模型10和另一氢原子模型8相连。此处α碳原子模型9本身含有四个键位，在α碳原子模型9已经连接一个碳原子模型6和氮原子模型7的情况下，α碳原子模型9还连接有一个r基原子模型10和另一个氢原子模型8。

根据本发明另一实施例，如图4所示，优选的，所述基板上开有将转动键1取出的卡口12。此处卡口12的设计是为了便于将转动键1将基板上取下，由于各类原子模型是嵌设在基板上的，很难通过人工方式直接将原子模型从基板上取出，通过在转动键1出开设卡口12，可以将手指伸到卡口12内将转动键1提出，进而将整个相连的原子模型从基板上取下。

根据本发明另一实施例，如图5所示，优选的，所述基板包括第一基板13、第二基板14和第三基板15，所述第一基板13、第二基板14和第三基板15并列设置，所述第二基板14下方连有置物架16，所述置物架16包括一对相对设置的支撑架17，两支撑架17之间连有多根支撑杆18，每个支撑杆18倾斜向上设有插接杆19，所述第二基板14上开设有与卡接杆相卡合的通孔。此处基本设置第一基板13、第二基板14和第三基板15方式并非唯一，在需要承载更大结构的肽平面时，也可以通过增加基板数量来进行承接，同时也可根据同一平面内原子数量来调整基板形状和大小。此处为了保证整体教学模型的平衡，在位于中间的第二基板14上连接置物架16，利用插接杆19插接在基板上的形式，插接板与基板接触处设置卡条，使得基板能够稳定落在插接板上，支撑杆18用于将支撑架17进行稳定，使得支撑架17受力后不会发生偏移或倾倒问题。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。