本發(fā)明涉及一種大鼠靜力性訓(xùn)練力學(xué)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)及測試方法，屬于醫(yī)學(xué)動物學(xué)和康復(fù)運(yùn)動研究領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

與動力性訓(xùn)練相比，靜力性訓(xùn)練時(shí)肌肉處于等長收縮狀態(tài)，使肌肉相對保持較長時(shí)間的最大用力，從而可對肌群都產(chǎn)生訓(xùn)練作用，能有效地發(fā)展靜力最大力量、靜力耐力和提高肌肉的張力，可以使肌肉的功能性運(yùn)動能力明顯提高，并在不增加肌肉痙攣程度的情況下提高肌肉力量。有關(guān)研究表明，靜力性力量訓(xùn)練是受傷后恢復(fù)階段早期重要的康復(fù)手段，有改善神經(jīng)肌肉控制、提高募集能力、抑制肌肉萎縮的作用，還能夠明顯的改善骨骼肌減少癥。

隨著中國老年社會的到來，骨骼肌減少癥是威脅老年人身體健康的重要危險(xiǎn)因素，老年人的身體功能如心肺功能，神經(jīng)功能，骨關(guān)節(jié)狀況都無法適應(yīng)動力性訓(xùn)練，靜力性訓(xùn)練尤為必要。

目前，醫(yī)學(xué)動物實(shí)驗(yàn)的大鼠運(yùn)動訓(xùn)練以動力性訓(xùn)練為主，例如游泳、跑臺、攀繩等，靜力性訓(xùn)練較少。而且目前的大鼠靜力訓(xùn)練模型或器械存在一下問題：

1.訓(xùn)練設(shè)備無法準(zhǔn)確記錄大鼠靜力訓(xùn)練的力量參數(shù)和時(shí)間。

2.多只大鼠同時(shí)訓(xùn)練時(shí)單人無法準(zhǔn)確記錄訓(xùn)練數(shù)據(jù)，訓(xùn)練效率低。

3.訓(xùn)練設(shè)備不合理導(dǎo)致大鼠不配合訓(xùn)練，訓(xùn)練時(shí)易受傷。

基于上述問題，采用本發(fā)明的大鼠靜力性訓(xùn)練力學(xué)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行測試可方便且精確地記錄多只大鼠靜力訓(xùn)練相關(guān)數(shù)據(jù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的問題是針對目前改良大鼠訓(xùn)練模型存在的問題優(yōu)化大鼠訓(xùn)練裝置，在大鼠靜力性訓(xùn)練的橫桿上安裝傳感器實(shí)時(shí)采集大鼠上肢訓(xùn)練時(shí)力學(xué)數(shù)據(jù)變化情況，如下桿時(shí)間、次數(shù)、抓桿時(shí)間、力量等；可根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求增加訓(xùn)練單元，單人即可操作多個(gè)訓(xùn)練單元，并能準(zhǔn)確記錄大鼠訓(xùn)練數(shù)據(jù)；利用大鼠喜陰特性及食物誘導(dǎo)提高大鼠訓(xùn)練欲望，設(shè)置海綿軟墊減少大鼠受傷可能，從而提升效率。

技術(shù)方案：

一種大鼠靜力性訓(xùn)練力學(xué)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于：包括由框架、遮光盒、上夾板、下夾板、橫桿和傳感器組成的訓(xùn)練單元，框架上方用螺絲固定有上夾板和下夾板，上夾板上有開口，開口上方安裝有遮光盒，遮光盒上方設(shè)有可開啟的蓋板，開口下方安裝有橫桿供大鼠抓握，橫桿的一端連接有傳感器，傳感器獲得的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)線連接放大器、a/d模塊后由計(jì)算機(jī)進(jìn)行統(tǒng)一數(shù)據(jù)處理。

上夾板和下夾板在一個(gè)水平面上，合攏時(shí)能固定大鼠踝關(guān)節(jié)，固定處設(shè)有海綿軟墊，能避免大鼠踝關(guān)節(jié)受傷。

在上夾板和下夾板之間設(shè)置有延長隔板，延長隔板在固定大鼠踝關(guān)節(jié)處也設(shè)有海綿軟墊，與下夾板配合能調(diào)節(jié)大鼠下肢固定位置以適應(yīng)不同大鼠的身長。

橫桿為直徑0.5cm圓柱形不銹鋼材質(zhì)，外包防滑皮套供大鼠上肢抓握。

傳感器采用張力換能器，能將大鼠抓握力轉(zhuǎn)換為電信號。

設(shè)置多個(gè)訓(xùn)練單元，多個(gè)訓(xùn)練單元能同時(shí)將其傳感器獲得的數(shù)據(jù)傳送到計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)按不同訓(xùn)練單元分別建立訓(xùn)練檔案，記錄每個(gè)大鼠每次訓(xùn)練力量、開始時(shí)間、下桿次數(shù)、休息時(shí)間。

多個(gè)訓(xùn)練單元之間用不透明的隔板隔開，避免互相干擾。

利用所述系統(tǒng)采集大鼠靜力性訓(xùn)練力學(xué)數(shù)據(jù)采集的方法，其特征在于包括如下步驟：

步驟1：將訓(xùn)練單元的傳感器、放大器、a/d模塊和計(jì)算機(jī)連接，開啟計(jì)算機(jī)上的數(shù)據(jù)處理軟件并進(jìn)行力學(xué)數(shù)據(jù)的歸零校對；

步驟2：取出大鼠，用上下夾板固定其下肢踝關(guān)節(jié)，打開遮光盒蓋板，用食物引誘大鼠抓住橫桿；

步驟3：重復(fù)步驟2直至每個(gè)訓(xùn)練單元都固定了一只大鼠；

步驟4：在相鄰訓(xùn)練單位間插入不透明的隔板；

步驟5：當(dāng)大鼠抓住橫桿時(shí)，傳感器將大鼠的抓力轉(zhuǎn)換為電信號，經(jīng)過放大器傳輸至計(jì)算機(jī)；

步驟6：計(jì)算機(jī)記錄并處理大鼠上肢訓(xùn)練時(shí)力學(xué)數(shù)據(jù)變化情況，供后續(xù)研究使用。

有益效果：

1)采用張力換能器作為傳感器，能準(zhǔn)確記錄大鼠靜力訓(xùn)練的力量參數(shù)和時(shí)間。

2)多個(gè)訓(xùn)練單元能同時(shí)接入計(jì)算機(jī)，進(jìn)行訓(xùn)練數(shù)據(jù)的收集和處理，使大鼠同時(shí)測試成為可能，大幅度降低大鼠訓(xùn)練時(shí)人工記錄付出成本，提高大鼠單次訓(xùn)練效率和數(shù)據(jù)記錄準(zhǔn)確性。

3)利用大鼠翻正反射原理，喜陰特性，和食物誘導(dǎo)進(jìn)一步提高大鼠上肢靜力訓(xùn)練的可行性。橫桿上設(shè)置防滑皮層可延長大鼠抓握的時(shí)間，下肢固定處設(shè)置海綿軟墊，防止訓(xùn)練時(shí)間過長后下肢踝部損傷。

附圖說明

圖1為訓(xùn)練單元立體圖；

圖2為訓(xùn)練單元正視圖；

圖3為訓(xùn)練單元側(cè)視圖；

圖4為訓(xùn)練單元a-a剖面剖面圖；

圖5為訓(xùn)練單元組合圖；

圖6為本發(fā)明系統(tǒng)圖。

其中：1為框架，2為遮光盒，21為蓋板，31為上夾板，32為下夾板，33為延長隔板，34為開口，35為海綿軟墊，36為螺絲，4為橫桿，5為傳感器，6為隔板。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明：

如圖1至圖6所示一種大鼠靜力性訓(xùn)練力學(xué)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，包括訓(xùn)練單元、放大器、a/d模塊、計(jì)算機(jī)及數(shù)據(jù)采集軟件，訓(xùn)練單元由框架、遮光盒、上夾板、下夾板、橫桿和傳感器組成，框架上方用螺絲固定有上夾板和下夾板，上夾板上有開口，開口上方安裝有遮光盒，遮光盒上方設(shè)有可開啟的蓋板，開口下方安裝有橫桿，橫桿的一端連接有傳感器，傳感器獲得的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)線連接放大器、a/d模塊后由計(jì)算機(jī)進(jìn)行統(tǒng)一數(shù)據(jù)處理，可通過如下方法完成多個(gè)大鼠靜力性訓(xùn)練力學(xué)的數(shù)據(jù)采集工作，具體步驟如下：

第一步：將訓(xùn)練單元的傳感器、放大器、a/d模塊和計(jì)算機(jī)連接，開啟計(jì)算機(jī)上的數(shù)據(jù)采集軟件并進(jìn)行力學(xué)數(shù)據(jù)的歸零校對；

第二步：取出大鼠，用上下夾板固定其下肢踝關(guān)節(jié)，打開遮光盒蓋板，用食物引誘大鼠抓住橫桿；

第三步：重復(fù)步驟第二步直至每個(gè)訓(xùn)練單元都固定了一只大鼠；

第四步：在相鄰訓(xùn)練單位間插入不透明的隔板；

第五步：當(dāng)大鼠抓住橫桿時(shí)，傳感器將大鼠的抓力轉(zhuǎn)換為電信號，經(jīng)過放大器傳輸至計(jì)算機(jī)；

第六步：計(jì)算機(jī)記錄并處理大鼠上肢訓(xùn)練時(shí)力學(xué)數(shù)據(jù)變化情況，供后續(xù)研究使用。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的原則和精神之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種大鼠靜力性訓(xùn)練力學(xué)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)及測試方法，屬于醫(yī)學(xué)動物學(xué)和康復(fù)運(yùn)動研究領(lǐng)域。一種大鼠靜力性訓(xùn)練力學(xué)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于：包括由框架、遮光盒、上夾板、下夾板、橫桿和傳感器組成的訓(xùn)練單元，框架上方安裝有上夾板和下夾板，上夾板上有開口，開口上方安裝有遮光盒，遮光盒上方設(shè)有可開啟的蓋板，開口下方安裝有橫桿供大鼠抓握，橫桿的一端連接有傳感器，傳感器獲得的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)線連接放大器、A/D模塊后由計(jì)算機(jī)進(jìn)行統(tǒng)一數(shù)據(jù)處理，多個(gè)訓(xùn)練單元能同時(shí)將其傳感器獲得的數(shù)據(jù)傳送到計(jì)算機(jī)。采用本發(fā)明的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)能準(zhǔn)確記錄大鼠靜力訓(xùn)練數(shù)據(jù)，并可由單人同時(shí)完成多個(gè)大鼠靜力性訓(xùn)練力學(xué)的數(shù)據(jù)采集工作。

技術(shù)研發(fā)人員：方磊
受保護(hù)的技術(shù)使用者：上海中醫(yī)藥大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.07.26
技術(shù)公布日：2017.11.17