[实用新型]一种运动球装置

说明书

本实用新型提出了一种运动球装置，包括目标固定结构、运动结构和支撑结构，目标固定结构设置在运动结构上方，运动结构包括运动球和承载结构，承载结构包括沿半球面向心设置的多个万向滚珠，万向滚珠上负载有运动球；整个运动结构通过承载结构设置在支撑结构上。本实用新型利用万向滚珠支撑运动球及上面的小动物，使装置整体坚实稳固，能够良好地模拟动物在地面上的运动。并且避免了触觉、嗅觉等方面的干扰因素，能够用于触觉、嗅觉等方面的研究。目标固定结构使动物向任意方向运动时位置不变，便于科研仪器在动物运动时观测大脑活动。采用框架结构支撑装置，结构简单，便于结合更多装置以适应实验需求。

技术领域

本实用新型涉及生命科学技术领域，尤其涉及神经科学的动物实验装置，具体为一种运动球装置。

背景技术

神经科学常需研究动物运动过程中的某些脑功能，比如研究行走时的位置定位，穿梭迷宫时的工作记忆，恐惧情绪诱发的逃跑防御反应等。进行实验时通常需要同时观测动物大脑。然而，微型携带式的观测装置体积小、容量受限，其性能远远不如大型设备。例如，微型双光子显微镜的成像范围、穿透深度、分辨率、多脑区轮流检测的性能，远远不如双光子显微镜，因而双光子显微镜在科学研究中的应用要广泛得多。而大型设备体积庞大、位置固定，如双光子显微镜、在体膜片钳等设备均要求牢固地固定动物头部，避免移动，才能精确定位所需研究的大脑区域或细胞。

因此，使用位置固定的大型设备研究动物运动过程中的脑功能，需要使动物能够运动，而位置又不发生改变的装置。

实验人员通常将动物固定在活动装置上方，使动物位置固定，同时通过运动装置实现运动。现如今神经实验室用于固定小动物的活动装置大多提供一维前后运动，比如转盘、微型跑步机、穿过中心的横向轴支撑的滚轮或球。在实际实验过程中，研究动物运动需要研究动物在不同情况下的反应，这就需要动物能够自由地向各个方向运动。而只能提供一维运动的活动装置限制了动物其它方向的运动，在实验中应用有着很大的局限性。

为了使动物能够向任意方向运动，极少数实验室和商业设备采用气浮球装置提供两维运动。气浮球装置即一个轻质的空心球放在一个直径略大的半球形壳里，壳底端开孔，外接送气管道。通过该管道，压缩气体或气泵送出的气体进入半球壳，将空心球吹起来，使球与周围外壳无接触无摩擦力，站在空心球上的小动物便可以轻松转动空心球，向任意方向跑动，比如前后运动和左右转弯，这一般视为两维运动。为防止动物滑下空心球，动物头部固定在空心球上方支架上。为检测小鼠的运动，空心球的一侧有传感器探测空心球的运动。但由于气浮球的结构特性，存在如下缺点：

一、位置不稳定：气浮球装置在动物起跑、加速时空心球会上下浮动，与在坚实的地面奔跑存在差异，动物需要适应一段时间才能开始活动。而且动物用力向下蹬时，空心球不一定会被气流吹上来，反而可能因气流的伯努利效应被紧紧吸到半球壳底部无法转动。

二、使用麻烦：气流大小需要刚好与空心球和上方动物的重量相等，否则空心球浮不起来或对小动物身体产生压迫感。每只动物每次实验前需仔细调节气流大小。而在多数情况下实验用小动物为小鼠，体重轻仅为20-30g，且体重差异小，在使用气浮球装置时，使用者对气流的调节大小十分细微，因此调节困难且需要花费大量时间。此外，还有如下问题进一步给使用带来麻烦，例如部分装置采用压缩气罐提供气流，压缩气体比气泵产生的气流稳定、噪音小。但因实验用小动物每组至少5-8只，数量较多，用气量较大。如果实验中途气体不足，无力吹起空心球，需中断实验更换气罐。而且头部被固定的动物会紧张不安，排泄物比较多，部分排泄物会落入半球壳中堵塞送气口。

三、气流干扰动物感官：实验用小动物多为夜行动物，嗅觉和触觉发达。气浮球周围逸出的气流在球上半部形成湍流，干扰小鼠嗅觉和长长的胡须，可能改变动物在实验中的行为表现，影响实验结果。

如上述所提到的动物活动装置，大多数装置存在着只能为动物提供一维运动，限制性强的缺点。虽然有能够使动物向任意方向运动的装置，但是由于装置特性，使用麻烦、会上下浮动不稳定、而且气流干扰动物听觉和触觉，影响实验效率以及实验结果。

实用新型内容