电动斜板仪的设计与应用

庞军 王雄将 韦斌丽 农章嵩 唐宏亮＊

1广西中医药大学第一附属医院 （广西 南宁 530023）2 广西中医药大学 （广西 南宁 530001）3 广西医科大学 （广西 南宁 530000）

电动斜板仪的设计与应用

庞军1王雄将2韦斌丽3农章嵩2唐宏亮1＊

1广西中医药大学第一附属医院 （广西 南宁 530023）2 广西中医药大学 （广西 南宁 530001）3 广西医科大学 （广西 南宁 530000）

设计一种医学类动物实验用的电动斜板仪，其采用带直流电机的减速器带动塔式升降支撑装置运行电动支撑，并通过支撑运行使斜板角度和滑动摩擦力均能进行智能化显示，从而取代人工手动测量，具有方便、省力、易操作、智能控制效果好的优点，是基础科研实验中一款理想的斜板实验装置。

电动斜板仪 动物实验 医学器械

在开展医学手段干预疼痛、神经损伤以及脊髓损伤的动物实验研究中，常需要进行行为学检测来判断干预过程中实验动物运动功能的强弱与康复情况[1-3]。斜板仪是一种常规的动物行为学检测器械，通过观测斜板上的动物保持稳定时的斜板倾斜最大角度和实时的摩擦力大小，判断实验动物运动功能的强弱与康复情况，评估干预手段的有效性。目前所开展的动物实验研究中，仍普遍使用传统的斜板实验仪器，而传统的斜板仪的最大特点是需要人工抬起一侧斜板并用量角器测量斜板的倾斜角度，这种操作方式不仅耗时、费力，而且用量角器手动测量斜板倾斜角度存在的误差较大，给常规的动物行为学检测带来了诸多不便之处[4-6]。

基于上述传统斜板仪的缺陷，笔者设计出电动斜板仪（见图1，国家实用新型专利申请受理号：201720197237.2），该斜板仪首次提出对斜板实验器材进行一体化设计，采用单片机、摩擦力显示器、角度显示仪及升降支撑装置制作，使斜板仪自动化、智能化，取代人工手动测量，具有方便、省力、易操作、智能控制的优点，大大提高实验研究的工作效率和实验测量的精准度。现介绍如下：

1.设计方案

1.1 基本构成

电动斜板仪由斜板、MSP430LF2407A单片机、摩擦力显示器、角度显示仪、塔式升降支撑装置、充电插座、充放电控制电路、内仓、锂电池组、减速器、直流电机、底板、电源开关、电子角度测量器、转轴、摩擦力信号感应卡环组成（见附图1）。采用不锈钢涂塑材料制作底板（12），底板的外侧设置充电插座（6），底板的内侧设由凹槽，凹槽内部设置由转轴连接的斜板（1），底板内前部设有内仓（8），内仓内部设有充放电控制电路（7）和锂电池组（9），底板中部一侧设置带直流电机（11）的减速器（10），底板中部内中心设置塔式升降支撑装置（5），减速器=的传动轴与塔式升降支撑装置的传动组件连接，底板的中后部外侧设有电源开关（13）；塔式升降支撑装置的支撑上端置入斜板对应处的内凹槽，并由转轴固定连接；斜板的上部一侧设有MSP430LF2407A单片机（2），斜板的上部设置摩擦力显示器（3）和角度显示仪（4），底板与斜板的连接处设置电子角度测量器（14）。

1.2 运行衔接

所述的直流电机（11）由电源开关（13）控制，通过充放电控制电路（7）与锂电池组（9）进行电源连接；锂电池组通过充放电控制电路和充电插座（6）与外部电源进行充电源连接；MSP430LF2407A单片机（2）通过充放电控制电路与锂电池组进行电源连接；电子角度测量器（14）的数据连接线与MSP430LF2407A单片机连接，MSP430LF2407A单片机的信号源连接线分别与角度显示仪（4）和摩擦力显示器（3）连接；摩擦力信号感应夹环（16）的信号源连接线与MSP430LF2407A单片机连接，即为电动斜板仪。

2.使用方法

本仪器使用时，先将摩擦力信号感应卡环夹在被测试动物的肢体上，将被测试动物纵轴与斜板纵轴平行放置于斜板上部前端，头朝斜板上端；轻抚动物，使其保持平静状态，开启电源开关；直流电机的减速器会带动塔式升降支撑装置将斜板向上支撑，支撑长度的增加使得斜板与平面的角度加大，观测实验动物在斜板上至少停留5s的最大角度，此时电子角度测量器将测量的角度数据信号实时传输给MSP430LF2407A单片机；被测试动物随着斜板的升高，不断地向斜板下部滑动带动摩擦力信号感应夹环将滑动摩擦信号数据传输给MSP430LF2407A单片机；角度显示仪和摩擦力显示器读出MSP430LF2407A单片机转换的角度和摩擦力数据信号，实现斜板实验的测试；连续测定3次，每次间隔5min，取平均值为测定值。

3.特点

（1）传统的斜板仪采用折叠杆支撑，在底部要空出大片面积容纳折叠杆，而且折叠杆在使用时，并不能自身维持一个角度稳定，常须人工控制，而电动斜板仪采用塔式升降职称装置进行斜板的支撑，节省空间的同时，能够保持角度的固定，能保证测量的稳定性和精确性。

（2）传统的斜板仪只能通过观测实验动物在斜板上至少停留5s的最大角度来判断干预手段对实验动物运动功能影响的情况，电动斜板仪则增加了摩擦力信息的反馈，丰富了数据的情况，利于研究的拓展。

（3）电动斜板仪上设置有角度显示仪和摩擦力显示器，角度显示仪和摩擦力显示器读出MSP430LF2407A单片机转换的角度和摩擦力数据信号，直观的反馈给测试者，便于记录数值，提高了工作效率，也增强了动物实验数据反馈的即时性，减小了实验误差。

总之，该电动斜板仪采用带直流电机的减速器带动塔式升降支撑装置运行电动支撑，将斜板、摩擦力信号感应夹环、电子角度测量器一体化，实现斜板实验自动化，从而取代人工手动测量，并通过支撑运行使斜板角度和滑动摩擦力均能进行智能化显示，降低了数值的测量误差，具有方便、省力、易操作、智能控制、效果好的特点，能够满足绝大多数动物斜板实验的需求。

4.讨论

（1）斜板测试面的塑料材质选择；

（2）各项参数的精确化设置；

（3）斜板的组装及运行测试。

图1. 电动斜板仪侧面图

随着各种疼痛、神经损伤以及脊髓损伤等患患者群日益增多，以医学手段干预治疗运动障碍类疾病的动物实验研究逐渐成为研究热门。目前，广泛运用于动物实验行为学检测的斜板仪在市场上少有成品销售，多为实验人员自制，完成一次实验测量约为2、3min，在消耗时间的同时难免加大了实验误差。经检索文献资料，未见有研究提出将动物实验中的斜板仪自动化、智能化的构想。“工欲善其事，必先利其器”，电动斜板仪作为这类研究的必须实验器材，因其省时、省力、操作简便、测量误差小等优势大大提高了斜板实验的效率，将成为实验研究的优选对象，可广泛运用于医学手段干预疼痛、神经损伤以及脊髓损伤的动物实验中，在研发过程中，需重视斜板测试面的材质选择、摩擦系数等参数的精确化设置以及仪器的组装、运行衔接等，技术成熟的电动斜板仪也可推广至医学临床辅助检查，如用于评估神经损伤患者运动功能及康复情况等。

[1] 鲁梦倩,王磊,周嫱,等.电针对坐骨神经损伤大鼠脊髓腹角中GAP-43表达的影响[J].中华中医药学刊,2013,31(10):2092-2094,2341.

[2] 吴剑聪,鲁梦倩,于跃,等.推拿影响坐骨神经损伤大鼠NT-3及其受体TrkC表达的研究[J].中华中医药学刊,2014,32(5):1032-1034.

[3] 崔晓军,李伊为,陈东风,等.督脉电针对脊髓损伤大鼠神经干细胞的作用[J].解剖学研究,2002,24(3):180-183,247.

[4] 陈颖东,宋清宇,谢景泉.半乳糖凝集素-1对急性脊髓损伤模型大鼠的保护作用及其机制[J].临床神经外科杂志,2016,13(3):176-180.

[5] 郑力恒,林宏生,李锦聪,等.脊髓损伤后急性期甲基强的松龙干预对脊髓神经细胞凋亡的影响[J].中国脊柱脊髓杂志,2012,22(5):452-458.

[6] 张富强,刘玮玮,王克平,等.行为学评价大鼠急性脊髓损伤模型脊髓节段选择的研究[J].世界科技研究与发展,2015,37(5):579-583.

Design and Application of Electric Slant Plate Instrument

PANG Jun1WANG Xiong-jiang2WEI Bin-li3NONG Zhang-song2TANG Hong-liang1＊
1 The First Affiliated Hospital of Guangxi University of Traditional Chinese Medicine (Guangxi Nanning 530023)2 Guangxi University of Chinese Medicine (Guangxi Nanning 530001)3 Guangxi Medical University (Guangxi Nanning 530000)

1006-6586(2017)17-0023-03

R197.39

A

2017-07-27

庞军，博士，教授，研究方向：针灸推拿调治亚健康；唐宏亮，通讯作者，硕士，副教授，研究方向：推拿的规范化研究。

国家自然科学基金（项目编号：81560800，81660825）；广西科学研究与技术开发计划项目（项目编号：桂科AB16380232,桂科攻1598012-43）；广西中医药大学自然科学研究项目（项目编号：ZD14003）。