一种疲劳模型制备方法及装置与流程

1.本发明属于动物实验设备技术领域，涉及一种疲劳模型制备方法及装置。


背景技术：

2.当今社会高速发展，各种工作的强度和工作岗位竞争的日渐激烈，不同岗位人员所面临躯体负荷和精神负荷大幅增加，特别是在极端的自然环境下，生理疲劳和心理疲劳同时发生的几率增加，易产生复合疲劳。相关研究发现：疲劳不仅损害机体的健康，导致疾病，而且能使机体早衰，缩短人的正常寿命。疲劳还会降低工作效率。在疲劳发生时人会出现注意力不集中，记忆力下降，甚至出现头晕、头痛、头胀的症状。长期的疲劳状态对精神状态也有很多负面影响，容易出现精神不振，心情抑郁，烦躁，自信心丧失，严重会出现机体的学习、记忆功能障碍，甚至导致抑郁的发生。尤其是在特殊的自然环境下如缺氧、高寒、高热以及噪声等工作环境，在正常的工作过程中更容易发生疲劳。
3.当前对疲劳的临床表现有较多的研究，但是对疲劳发生机制尤其是复合性疲劳的发生机制及其对机体的影响研究较少，因此，利用复合性疲劳的发生装置制备不同类型疲劳的动物模型，对进一步认识疲劳、缓解并治疗疲劳具有重要的意义。
4.当前有研究者通过跑台装置来制备动物运动性疲劳模型，但是该类装置只能设定单一的运动速度参数，同一批次只能提供相同程度的疲劳模型，而且不能模拟不同环境因素对疲劳发生模型的制备。
5.综上，现有疲劳模型制备装置存在以下问题：一、只能制备运动型疲劳模型，不能制备心理性和复合性疲劳模型；二、同一批次只能制备相同强度的疲劳模型，不能同时制备不同运动强度的疲劳模型。三、运动方向只能单一设置，且多为垂直跑台，不能通过装置参数的设置对实验动物的空间定向能力产生影响。四、不能制备不同自然环境下疲劳的动物模型。


技术实现要素：

6.有鉴于此，本发明的目的在于解决疲劳模型建立过程的环境模拟的问题，提供一种疲劳模型制备方法及装置。
7.为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
8.一种疲劳模拟发生装置，包括跑台、密闭罩、环境模拟系统；所述环境模拟系统包括控制系统、氧气调控装置、温度调控装置、噪音发生装置；所述氧气调控装置、温度调控装置、噪音发生装置均与控制系统连接，并受控制系统控制；所述跑台设于密闭罩内，所述氧气调控装置、温度调控装置、噪音发生装置均设于所述密闭罩内；所述跑台包括底座、圆形转盘、隔栏；所述密闭罩与底座可拆卸式连接；所述圆形转盘上连接有动力装置，驱动其转动；所述圆形转盘与底座转动连接；所述隔栏设于圆形转盘上方，并与底座固定连接，将圆形转盘分隔为若干个区域；所述隔栏包括若干个同心的环道，每个环道上设有若干个呈圆周分布的跑格；所述跑格中设有电刺激装置。
9.进一步，所述氧气调控装置包括氧气传感器、供氧管路；所述供氧管路上设有电磁阀，所述氧气传感器、电磁阀均与控制系统连接。
10.进一步，所述温度调控装置包括加热装置、制冷装置、温度传感器；所述加热装置、制冷装置均固定设于所述密闭罩上；所述温度传感器有多个，呈多点分布于密闭罩内；所述加热装置、制冷装置、温度传感器均与控制系统连接。
11.进一步，所述噪音发生装置设于密闭罩的顶部中心位置。
12.一种疲劳模型制备方法，采用上述疲劳模拟发生装置，将实验动物放置于跑格中，通过改变疲劳模拟发生装置的运行参数，模拟不同的实验环境，从而制备不同类型的疲劳模型；所述疲劳模型包括运动疲劳模型、心理疲劳模型、心理与运动复合型疲劳模型、特殊环境疲劳模型、空间定向障碍疲劳模型。
13.进一步，所述运动疲劳模型包括重度运动疲劳模型、中度运动疲劳模型、轻度运动疲劳模型；制备所述运动疲劳模型时，首先设置跑台的转速和旋转方向，取下密闭罩，使得实验动物在自然环境下进行运动；将实验动物放入跑台内任意跑格中，记录其在设定转度下，达到力竭的时间，力竭的判断条件为实验动物受电刺激装置连续电击三次后，仍原地不动；
14.根据需求，以力竭时间的90％作为运动时间制备重度运动疲劳模型；以力竭时间的60％作为运动时间制备中度运动疲劳模型；以力竭时间的30％作为运动时间制备轻度运动疲劳模型。
15.进一步，所述心理疲劳模型包括重度心理疲劳模型、中度心理疲劳模型、轻度心理疲劳模型；制备所述重度心理疲劳模型时，将密闭罩合上，设置密闭罩内的温度、氧气浓度与外界环境一致；设置噪声发生装置的噪音为120db，并关闭跑台，持续产生噪音直至实验动物出现明显的烦躁、攻击行为为止，并记录噪音持续时间；
16.然后将实验动物置于噪音为80db、50db的环境中，噪音持续时间与制备重度心理疲劳模型时相同，分别制备中度心理疲劳模型、轻度心理疲劳模型。
17.进一步，所述心理与运动复合型疲劳模型包括重度心理与运动复合型疲劳模型、中度心理与运动复合型疲劳模型、轻度心理与运动复合型疲劳模型；制备所述重度心理与运动复合型疲劳模型时，首先设定跑台的转速、旋转方向，同时设定噪声值，当实验动物出现嗜睡、力竭时，则完成重度心理与运动复合型疲劳模型制备，同时记录力竭时间；
18.然后以重度心理与运动复合型模型制备时的制备参数的60％、30％分别制备中度心理与运动复合型疲劳模型、轻度心理与运动复合型疲劳模型，所述制备参数包括跑台转速、旋转方向、噪音值、力竭时间。
19.进一步，制备所述特殊环境时，通过温度调控装置和氧气调控装置，在密闭罩内建立低氧、严寒、高热环境条件，从而模拟高原、高寒、高热环境，在不同特殊环境下制备不同类型的疲劳模型。
20.进一步，制备所述空间定向障碍疲劳模型时，首先将氧气浓度控制在常规环境的70％～80％，然后设置跑台的转速以及旋转方向转换的频率，同时根据实验需求，设置噪音值；当实验动物被连续电击3次，却不能正常变换运动方向时，则模型制备成功。
21.本发明的有益效果在于：
22.1、本发明通过环境模拟系统在疲劳模型建立过程中进行温度、氧气浓度、噪音模
拟，建立不同自然环境下、不同类型疲劳，具体的包括运动疲劳模型、心理疲劳模型、特殊环境疲劳模型、空间定向障碍疲劳模型、以及各种复合性疲劳模型。
23.2、本发明中采用圆形的跑台，跑台可逆时针或顺时针旋转，也可交互进行，可用于研究疲劳状态对空间定向障碍的影响；同时由于转盘上不同半径处的线速度不同，通过隔栏在转盘上建立沿转盘径向分布的具有不同速度的跑格，从而可建立在相同环境条件下，不同疲劳程度的模型，实现疲劳模型的多维度对比。
24.本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
25.为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：
26.图1为本发明中复合性疲劳模拟发生装置示意图；
27.图2为本发明中跑台示意图。
28.附图标记：1-跑台；2-密闭罩；3-控制系统；4-噪音发生装置；5-加热装置；6-供氧管路；7-温度传感器；8-氧气传感器；9-电磁阀；11-底座；12-圆形转盘；13-隔栏；14-电刺激装置。
具体实施方式
29.以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
30.其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
31.本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”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，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
32.请参阅图1～2，为一种复合性疲劳模拟发生装置，包括跑台1、透明的密闭罩2、环境模拟系统；环境模拟系统包括控制系统3、氧气调控装置、温度调控装置、噪音发生装置4；
氧气调控装置、温度调控装置、噪音发生装置4均与控制系统3连接，并受控制系统3控制；跑台1安装在密闭罩2内，氧气调控装置、温度调控装置、噪音发生装置均安装在密闭罩2内。
33.跑台1包括底座11、圆形转盘12、隔栏13；密闭罩2与底座11可拆卸式连接；圆形转盘12上连接有动力装置，驱动其转动；圆形转盘12与底座11转动连接；隔栏13安装在圆形转盘12上方，并与底座11固定连接，将圆形转盘12分隔为若干个跑道区域。隔栏13包括若干个同心的环道，每个环道上设置有若干个呈圆周分布的跑格。其中，跑格中安装有电刺激装置14，电刺激装置14包括电击头、接触传感器、警报器。当实验动物与接触传感器接触时，电击头产生电击，通过电击刺激实验动物持续运动，从而达到疲劳状态，当连续电击多次后，实验动物仍与接触传感器接触时，通过警报器发出警报提示。
34.其中，氧气调控装置包括氧气传感器8、供氧管路6；供氧管路6上安装有电磁阀9，氧气传感器8、电磁阀9均与控制系统3连接。控制系统3根据氧气传感器8数据控制电磁阀9开闭，实现对密闭罩2内的氧浓度进行监控，从而进行氧浓度模拟。
35.其中，温度调控装置包括加热装置5、制冷装置、温度传感器7；加热装置5与制冷装置均固定安装在密闭罩2上；温度传感器7有多个，呈多点分布于密闭罩2内；加热装置5、温度传感器7均与控制系统3连接。控制系统3根据温度传感器7的数据来控制加热装置5与制冷装置的开闭，实现密闭罩2内的温度监控，从而进行温度模拟。
36.其中，噪音发生装置4安装在密闭罩2的顶部中心位置，通过噪音发生装置4对密闭罩2内施加噪音影响，从而进行噪音模拟。
37.使用时，首先根据实验需求，设置跑台1的旋转速度与方向，然后设定跑台1内的温度、氧气浓度以及噪声大小。同时设置电击强度与时间。然后将实验动物分别放入不同的跑格中，透过密闭罩2观察动物在跑台1内的运动情况。当动物在跑台1内被连续电击三次后，仍然不逃离电击地点时，电击头自动断电，并警示报警，表明该动物达到疲劳状态，造模结束。
38.一种疲劳模型制备方法，采用上述疲劳模拟发生装置，将实验动物放置于跑格中，通过改变疲劳模拟发生装置的运行参数，模拟不同的实验环境，从而制备不同类型的疲劳模型；疲劳模型包括运动疲劳模型、心理疲劳模型、心理与运动复合型疲劳模型、特殊环境疲劳模型、空间定向障碍疲劳模型。
39.运动疲劳模型包括重度运动疲劳模型、中度运动疲劳模型、轻度运动疲劳模型；制备运动疲劳模型时，首先设置跑台1的转速和旋转方向，取下密闭罩2，使得实验动物在自然环境下进行运动；将实验动物放入跑台1内任意跑格中，记录其在设定转度下，达到力竭的时间，力竭的判断条件为实验动物受电刺激装置14连续电击三次后，仍原地不动；
40.根据需求，以力竭时间的90％作为运动时间制备重度运动疲劳模型；以力竭时间的60％作为运动时间制备中度运动疲劳模型；以力竭时间的30％作为运动时间制备轻度运动疲劳模型。
41.心理疲劳模型包括重度心理疲劳模型、中度心理疲劳模型、轻度心理疲劳模型；制备重度心理疲劳模型时，将密闭罩2合上，设置密闭罩2内的温度、氧气浓度与外界环境一致；设置噪声发生装置的噪音为120db，并关闭跑台1，持续产生噪音直至实验动物出现明显的烦躁、攻击行为为止，并记录噪音持续时间；
42.然后将实验动物置于噪音为80db、50db的环境中，噪音持续时间与制备重度心理
疲劳模型时相同，分别制备中度心理疲劳模型、轻度心理疲劳模型。
43.心理与运动复合型疲劳模型包括重度心理与运动复合型疲劳模型、中度心理与运动复合型疲劳模型、轻度心理与运动复合型疲劳模型；制备重度心理与运动复合型疲劳模型时，首先设定跑台1的转速、旋转方向，同时设定噪声值，当实验动物出现嗜睡、力竭时，则完成重度心理与运动复合型疲劳模型制备，同时记录力竭时间；
44.然后以重度心理与运动复合型模型制备时的制备参数的60％、30％分别制备中度心理与运动复合型疲劳模型、轻度心理与运动复合型疲劳模型，制备参数包括跑台1的转速、旋转方向、噪音值、力竭时间。
45.制备特殊环境时，通过温度调控装置和氧气调控装置，在密闭罩2内建立低氧、严寒、高热环境条件，从而模拟高原、高寒、高热环境，在不同特殊环境下制备不同类型的疲劳模型。
46.制备空间定向障碍疲劳模型时，首先将氧气浓度控制在常规环境的70％～80％，然后设置跑台1的转速以及旋转方向转换的频率，同时根据实验需求，设置噪音值；当实验动物被连续电击3次，却不能正常变换运动方向时，则模型制备成功。
47.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。