小鼠睡眠管理装置
技术领域
本发明涉及动物实验器材技术领域，具体来说，是一种小鼠睡眠管理装置。
背景技术
睡眠大约占去人生三分之一的时间，它能够调控人体能量代谢，内分泌，心血管和免疫系统，对于维持人体的健康稳态至关重要。在现代社会中，长期睡眠缺失、假后返工时差、轮班工作制等导致睡眠缺乏问题日益凸显。越来越多大型横断面和纵向流行病学调查证实睡眠缺乏是诱发肥胖、代谢综合征、二型糖尿病等的重要因素。目前的研究发现，睡眠缺乏可能通过改变食欲调节激素(瘦素，胃饥饿素，内源性大麻素)的表达水平，增加饥饿感，刺激大脑食物奖励区神经元的活动，促进食物摄入等。而其他机制仍然不清楚，需要进一步探索。
因此，建立一个科学简易可靠的睡眠剥夺装置对于相关研究的开展具有重要意义。目前小鼠睡眠剥夺主要有以下几类：1.水平台睡眠剥夺法，即让小鼠站立在水槽中的平台上，当小鼠睡眠时全身肌力降低，而跌入水惊醒，该法会导致小鼠受到离群效应和浸水等应激刺激。2.强迫跑动睡眠剥夺法，即通过动力装置迫使大鼠不停地运动，如旋转圆筒等，从而达到睡眠剥夺的目的。但该法会导致小鼠运动过量，生理指标改变，可能影响实验结果。3.轻触刺激法，即通过实验人员观察或脑电波监护观察到小鼠进入睡眠状态时，通过声音，光照，触摸等刺激小鼠，使其保持清醒。但是该法只适合较短的睡眠剥夺。4.药物睡眠剥夺法，即定时给小鼠注射药物以达到剥夺目的，但是缺点是小鼠存在个体差异，其睡眠剥夺的效果及程度难以定量，且多了药物干扰因素。5.剥夺杆睡眠剥夺法，即在标准实验室笼中采用间隙性的来回运动的剥夺杆扫荡刺激来干扰小鼠，该方法防止了人类接触和干预对睡眠剥夺的影响，并且在整个睡眠剥夺过程期间最小化身体活动。是目前接受程度较高的方法，在Nature等顶级学术文章中均有使用。但是即便是第五种剥夺杆睡眠剥夺法也存在一定的缺陷，因为该装置不能使用小鼠一直居住的环境的笼子，进行实验时需要换到睡眠剥夺的专用的笼子里，而小鼠天性胆小，易受惊，对外界环境的改变极为敏感，这对于小鼠是一个应激，同时该装置具有造价较高，噪音大等缺陷。
发明内容
本发明的目的是提供小鼠睡眠管理装置，使其能实现低噪音，并采用旋转的第一拨杆和第二拨杆来达到在不惊吓小鼠的前提下剥夺小鼠睡眠的目的。
本发明的目的是这样实现的：小鼠睡眠管理装置，包括鼠笼，还包括：
支撑鼠笼的减震支撑架，其具有若干贴触鼠笼底部、侧部的橡胶垫;
安装在减震支撑架上的、且处于鼠笼正下方的驱动器，所述驱动器设置为静音级驱动器;
安装在减震支撑架上的、且处于鼠笼正下方的传动部支架;
安装在传动部支架上的齿轮组，所述驱动器的输出端与齿轮组的驱动齿轮传动连接;
第一传动轴，所述第一传动轴的下端与齿轮组的其中一个从动齿轮传动连接，所述第一传动轴竖直延伸并从鼠笼底部穿入鼠笼内腔中，所述第一传动轴的上端安装有水平的、用于拨醒小鼠的、处于鼠笼内腔的第一拨杆;
第二传动轴，所述第二传动轴的下端与齿轮组的另一个从动齿轮传动连接，所述第二传动轴竖直延伸并从鼠笼底部穿入鼠笼内腔中，所述第二传动轴的上端安装有水平的、用于拨醒小鼠的、处于鼠笼内腔的第二拨杆;
其中，在需要拨醒小鼠时所述第一拨杆、第二拨杆分别以第一传动轴、第二传动轴的中心轴线为准进行相对的水平旋转，所述第一拨杆、第二拨杆在旋转时位置相互错开，所述第一拨杆、第二拨杆的圆形旋转轨迹面相互交叉，并覆盖小鼠的活动范围。
进一步地，所述鼠笼设置为上端是开口结构的矩形盆状结构，所述第一传动轴和第二传动轴的排列方向平行于鼠笼的长边。
进一步地，所述减震支撑架包括一个基座，以及安装在基座上表面的四个立起的支腿，四个支腿分别支撑鼠笼底部的四角侧，每个支腿上均安装有贴靠鼠笼侧部的侧限位板，每个支腿的支撑面和每个侧限位板的贴靠面均安装有与鼠笼外表面接触的橡胶垫。
进一步地，所述基座的一侧设有向上凸出的控制操作板，所述控制操作板上至少设有用于控制驱动器的控制组件。
进一步地，所述第一传动轴的上端连接有第一三通管，所述第一三通管设置为T型三通管结构，并具有水平管段以及与水平管段的中点位置垂直相交的竖直管段，所述第一传动轴的上端固定插装第一三通管的竖直管段，所述第一拨杆固定插装第一三通管的水平管段，所述第一传动轴的上端正对第一拨杆的中点位置，且第一拨杆的中点为第一拨杆的旋转基准点。
进一步地，所述第二传动轴的上端连接有第二三通管，所述第二三通管设置为T型三通管结构，并具有水平管段以及与水平管段的中点位置垂直相交的竖直管段，所述第二传动轴的上端固定插装第二三通管的竖直管段，所述第二拨杆固定插装第二三通管的水平管段，所述第二传动轴的上端正对第二拨杆的中点位置，且第二拨杆的中点为第二拨杆的旋转基准点。
进一步地，所述基座的上表面安装有用于给控制操作板的控制组件供电的电源组件。
本发明的有益效果在于：
1、能够显著降低实验过程中的噪音，采用若干贴触鼠笼底部、侧部的橡胶垫，可以产生显著的隔震效果，并且由于驱动器设置为静音级驱动器，可以保障实验进行时鼠笼内的噪音处于很小的状态，以免惊吓小鼠，排除噪音对实验过程的影响;
2、采用相对旋转的第一拨杆和第二拨杆来达到在不惊吓小鼠的前提下剥夺小鼠睡眠的目的，并且第一拨杆、第二拨杆的圆形旋转轨迹面相互交叉，可以充分利用鼠笼的内部空间，以便覆盖小鼠的活动范围，达到预期的剥夺小鼠睡眠的目的;
3、整体可以模块化组装，便于制作，便于使用。
附图说明
图1是本发明的俯瞰示意图。
图2是在图1的基础上去除鼠笼后的结构示意图。
图3是控制操作板的控制面示意图。
图4是基于纵剖视角的第一拨杆和第二拨杆的传动关系示意图。
图5是鼠笼的支撑结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图1-5和具体实施例对本发明进一步说明。
如图1、2、4所示，小鼠睡眠管理装置，包括鼠笼10，还包括：
支撑鼠笼10的减震支撑架，其具有若干贴触鼠笼10底部、侧部的橡胶垫13;
安装在减震支撑架上的、且处于鼠笼10正下方的驱动器1，驱动器1设置为静音级驱动器，驱动器1可以是静音电机(比如大扭矩低噪音减速电机)，或静音电机与静音减速器组合;
安装在减震支撑架上的、且处于鼠笼10正下方的传动部支架9;
安装在传动部支架9上的齿轮组2，驱动器1的输出端与齿轮组2的驱动齿轮传动连接，齿轮组2主要是小型塑料齿轮，啮合时噪音很小;
第一传动轴3，第一传动轴3的下端与齿轮组2的其中一个从动齿轮传动连接，第一传动轴3竖直延伸并从鼠笼10底部穿入鼠笼10内腔中，第一传动轴3的上端安装有水平的、用于拨醒小鼠的、处于鼠笼10内腔的第一拨杆5;
第二传动轴6，第二传动轴6的下端与齿轮组2的另一个从动齿轮传动连接，第二传动轴6竖直延伸并从鼠笼10底部穿入鼠笼10内腔中，第二传动轴6的上端安装有水平的、用于拨醒小鼠的、处于鼠笼10内腔的第二拨杆8。
其中，在需要拨醒小鼠时所述第一拨杆5、第二拨杆8分别以第一传动轴3、第二传动轴6的中心轴线为准进行相对的水平旋转，第一拨杆5、第二拨杆8的初始位置相互错开，第一拨杆5、第二拨杆8在旋转时也相互错开，并始终不会产生相互的运动干涉，第一拨杆5、第二拨杆8的圆形旋转轨迹面相互交叉，并覆盖小鼠的活动范围。
鼠笼10设置为上端是开口结构的矩形盆状结构，鼠笼10内侧壁的四个角侧均带有过渡圆角，为了进一步减小小鼠的活动范围，同时使得第一拨杆5、第二拨杆8转动所形成的圆形轨迹相对更加靠近鼠笼10内壁，四个过渡圆角的半径往往比较大，尽可能接近第一拨杆5、第二拨杆8的圆形旋转轨迹面半径，第一传动轴3和第二传动轴6的排列方向平行于鼠笼10的长边;第一拨杆5、第二拨杆8的圆形旋转轨迹面覆盖鼠笼10水平截面的大部分区域(可以是不小于三分之二的区域)，以便达到覆盖小鼠的活动范围的目的。
在整个实验过程中，实现了低噪音、干扰小鼠睡眠的效果，具体如下：
1、用若干贴触鼠笼10底部、侧部的橡胶垫13，可以产生显著的隔震效果，并且由于驱动器1设置为静音级驱动器，可以保障实验进行时鼠笼10内的噪音处于很小的状态，以免惊吓小鼠，排除噪音对实验过程的影响;
2、采用相对旋转的第一拨杆5和第二拨杆8来达到在不惊吓小鼠的前提下剥夺小鼠睡眠的目的，并且第一拨杆5、第二拨杆8的圆形旋转轨迹面相互交叉，可以充分利用鼠笼10的内部空间，以便覆盖小鼠的活动范围，第一拨杆5、第二拨杆8转动时，小鼠必须移动一下，从而避免小鼠睡着，达到预期的剥夺小鼠睡眠的目的。
如图2-3所示，上述基座14的一侧设有向上凸出的控制操作板15，控制操作板15上至少设有用于控制驱动器1的控制组件，控制组件包括无级调速器16、循环继电器17、调速按钮18、开关19，上述基座14的上表面安装有用于给控制操作板15的控制组件供电的电源组件20，电源组件20可以设置为蓄电池或其他电源，通过电源组件20为循环继电器17、无级调速器16和驱动器1供电，通过开关19控制电路闭合，用调速按钮18调节驱动器1的转速。
上述循环继电器17用于自动化控制整个电路的开闭时长，调节范围为0.1s-99h，基本满足了绝大多数剥夺实验的需求，例如可设置为24小时一直剥夺，或白天12小时剥夺，夜间12小时停止，反复循环;然后通过无级调速器16调节驱动器1的输出转矩，从而达到从数分钟一转到一分钟数转的调节区间，可根据实际实验需求进行任意调整，使得第一拨杆5和第二拨杆8能够以数分钟一转到一分钟数转的速度缓慢转动，满足实验需求。
如图5所示，上述减震支撑架包括一个木质的基座14，以及安装在基座14上表面的四个立起的、木质的支腿11，四个支腿11分别支撑鼠笼10底部的四角侧，每个支腿11上均安装有贴靠鼠笼10侧部的侧限位板12，每个支腿11的支撑面和每个侧限位板12的贴靠面均安装有与鼠笼10外表面接触的橡胶垫13，从而减弱鼠笼10正下方的驱动器1(主要是电机)运行时产生的噪音。
如图2、4所示，上述第一传动轴3的上端连接有第一三通管4，第一三通管4设置为T型三通管结构，并具有水平管段以及与水平管段的中点位置垂直相交的竖直管段，第一传动轴3的上端可拆卸地固定插装第一三通管4的竖直管段，第一拨杆5可拆卸地固定插装第一三通管4的水平管段，第一传动轴3的上端正对第一拨杆5的中点位置，且第一拨杆5的中点为第一拨杆5的旋转基准点;第二传动轴6的上端连接有第二三通管7，第二三通管7设置为T型三通管结构，并具有水平管段以及与水平管段的中点位置垂直相交的竖直管段，第二传动轴6的上端可拆卸地固定插装第二三通管7的竖直管段，第二拨杆8可拆卸地固定插装第二三通管7的水平管段，第二传动轴6的上端正对第二拨杆8的中点位置，且第二拨杆8的中点为第二拨杆8的旋转基准点。
由上一段内容可知：第一拨杆5和第二拨杆8可根据情况进行更换，可灵活更换为不同长度规格的杆，从而精确控制第一拨杆5和第二拨杆8的圆形旋转轨迹面的大小(即睡眠剥夺面)。作为一种可以考虑的优选方案，可考虑灵活配置第一传动轴3、第二传动轴6的高度，以调控第一拨杆5和第二拨杆8的高度，以产生轻拨小鼠上侧的效果，达到不惊吓小鼠但能剥夺小鼠睡眠的目的。
并且，考虑到小鼠天性胆小、易受惊、对外界环境的改变极为敏感等特性，鼠笼10可拆卸设置，在常规养殖和进行睡眠干扰实验时不需要更换鼠笼10，小鼠可以一直待在一个鼠笼10内，相当于无需更换小鼠的生活场地，以免更换时惊吓小鼠，影响睡眠干扰实验;在常规养殖小鼠时，鼠笼10单独放置，使得小鼠能够待在安静的场合;在进行睡眠干扰实验时，可以将鼠笼10架在支腿11上，所有橡胶垫13均贴靠鼠笼10外壁，同时，将第一传动轴3、第二传动轴6同时穿过鼠笼10底部的两个安装孔，然后安装第一三通管4和第二三通管7，接着安装第一拨杆5和第二拨杆8，从而完成安装;考虑到第一三通管4与第一拨杆5、第一传动轴3可拆卸配合，第二三通管7与第二拨杆8、第二传动轴6可拆卸配合，拆装都非常方便，因此，可以便于根据情况拆除或安装鼠笼10。
以上是本发明的优选实施例，本领域普通技术人员还可以在此基础上进行各种变换或改进，在不脱离本发明总的构思的前提下，这些变换或改进都应当属于本发明要求保护范围之内。
