一种制作慢性间歇性低氧合并睡眠片段化大鼠模型的装置

摘要

本发明公开了一种制作慢性间歇性低氧合并睡眠片段化大鼠模型装置，其特征在于，包括：底座控制箱、上罩箱体、密封开合盖、摇床、限位边挡、电机马达、传动杆、齿轮、氧气浓度传感器、氧气发生机、氮气发生机、行程开关、时间控制继电器、变频器、齿轮啮合部、PLC控制器；该装置设计有低氧舱和摇床设计，可同时对动物模型进行CIH和SF两方面机制进行模拟创建，同时对CIH和SF的动物模型进行研究，有利于全面了解SAS患者特有的CIH合并SF综合致病机制。

说明书

技术领域

本发明属于睡眠呼吸暂停综合征研究领域，具体涉及一种制作慢性间歇性低氧合并睡眠片段化大鼠模型装置。

背景技术

慢性间歇性缺氧(chronic intermittent hypoxia,CIH)是SAS主要的特征之一。CIH特有的缺氧复氧使得人体血氧饱和度大起大落，这种情况可以类似于心血管缺血再灌注。常见的SAS患者窒息/低通气指数(Apnea/Hypopnea Index,AHI，次/小时)约为30，当患者入睡后，平均每小时发生30次缺氧复氧，从而引发SAS的另一个临床特征，睡眠片段化(sleep fragmentation,SF)。SAS患者在缺氧复氧循环中会反反复复觉醒(arousal)，每次呼吸事件都由一次觉醒而告终，换言之，如果患者AHI为30，那么患者将每隔2分钟觉醒一次，将导致严重的睡眠结构紊乱。SAS发生机制及其影响因素较为复杂，现今尚未得出明确结论。但不论何种类型的SAS对机体造成的伤害主要是来自于CIH及SF，并由此引发交感神经兴奋、系统性炎症、氧化应激反应、内质网应激反应、代谢紊乱等，从而导致全身多脏器的功能损害，成为多种全身性疾病的独立危险因素。

CIH和SF共同构成了SAS最显著的临床特征，而SAS对机体造成的损伤机制也应该由这两者达成，不论单独研究CIH或SF都只是认识到了SAS的一个方面，见树不见林，从而低估了SAS的复杂性以及对机体损伤的严重性。基于我们对中英文献的回顾，SF在SAS中的损伤机制研究很少，多数关于SF可能的损伤机制都借鉴于睡眠结构紊乱在健康志愿者中的相关研究，这使得我们不论在科研领域或者临床领域中，对SAS患者特有的CIH合并SF综合致病机制所知甚少，而这综合机制却是提高治疗效果的关键。

而目前，针对SAS的动物实验研究，也是单方面的基于CIH进行，将动物模型置于低氧舱内，通过向氧仓内增加氮气达到降低氧气浓度的目的，相反的，向氧仓内增加氧气达到增加氧气的目的；动物模型在低氧舱内在缺氧复氧的循环中反复觉醒；通过目前的低氧舱也只可对动物模型进行CIH方面的模拟制作，无法同时兼顾SF，也就存在对SAS基于CIH方面的单一性研究；本发明可对动物模型的CIH和SF两个机制进行同时模拟，基于两种机制下对SAS进行研究。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明设计了一种制作慢性间歇性低氧合并睡眠片段化大鼠模型装置，该装置有低氧舱和摇床设计，可同时对动物模型进行CIH和SF两方面机制进行模拟创建，同时对CIH和SF的动物模型进行研究，有利于全面了解SAS患者特有的CIH合并SF综合致病机制；

为了达到上述技术效果，本发明是通过以下技术方案实现的：一种制作慢性间歇性低氧合并睡眠片段化大鼠模型装置，其特征在于，包括：底座控制箱、上罩箱体、密封开合盖、摇床、限位边挡、电机马达、传动杆、齿轮、氧气浓度传感器、氧气发生机、氮气发生机、行程开关、时间控制继电器、变频器、齿轮啮合部、PLC控制器；

所述底座控制箱的上方开口靠下的侧壁上密封固定连接上罩箱体，上罩箱体正前方有斜面开口，斜面开口上铰接密封开合盖；底座控制箱上方开口的两长侧边上对称连接两块限位边挡，在限位边挡之间安装摇床；底座控制箱后侧内壁上连接两个电机马达尾端，电机马达头端连接传动杆尾端，传动杆头端可转动的连接在底座控制箱前侧内壁上；传动杆上固定连接齿轮，摇床底部横向连接齿轮啮合部，摇床通过齿轮啮合部连接在齿轮上，齿轮左右转动可使摇床左右转动；上罩箱体内安装氧气浓度传感器，底座控制箱内安装氧气发生机、氮气发生机、行程开关、时间控制继电器、变频器、PLC控制器；

进一步的，所述底座控制箱正面中部安装显示屏，在显示屏左右两侧分别安装操控按钮；

进一步的，所述上罩箱体的斜面开口边沿上连接气囊密封条，底座控制箱内安装微型充气泵，微型充气泵通过气管连接气囊密封条；上罩箱体左右两侧各开有一个通气孔；

进一步的，所述密封开合盖上有锁扣结构；

进一步的，所述摇床上表面开有五个插接固定槽，鼠笼底面的四个角及中部对应着插接固定槽连接插接固定块，摇床与鼠笼通过插接的方式实现可拆卸连接；

进一步的，所述摇床两条长侧边各连接两个滑块，限位边挡内侧面上开有限位滑槽，摇床上的滑块可活动嵌入限位滑槽内，可防止摇床脱离；

进一步的，所述氧气浓度传感器连接PLC控制器，PLC控制器连接氧气发生机和氮气发生机；时间控制继电器连接行程开关，行程开关连接电机马达，PLC控制器连接变频器，变频器连接行程开关。

本发明的目的在于提供一种制作慢性间歇性低氧合并睡眠片段化大鼠模型装置的使用方法：

1、将大鼠放在鼠笼内，并将鼠笼放置在摇床上，将鼠笼底部的插接固定块插进摇床上的插接固定槽内，保持鼠笼与摇床的相对固定；

2、将密封开合盖合起，保证上罩箱体内密封，然后打开微型充气泵使其对气囊密封条进行充气，由于气囊密封条的作用，会堵塞盖体与箱体之间可能的缝隙，保证箱体内气体不会泄露；

3、控制操控旋钮，通过时间控制继电器设置摇床摇动的时间为10秒和间隔时间为110秒；形成2分钟的周期，即每小时唤醒30次，每次10秒。这样的设计可以模仿SAS患者AHI为30时的片段化睡眠结构特征。24小时/天，为期8周；

4、控制操控旋钮设置低氧浓度为5％-15％，低氧持续时间为10秒，低氧间隔时间为110秒；与AHI为30的患者相似。间歇低氧设置为8小时/天，符合SAS患者8小时睡眠的间歇低氧暴露时间；另外，一般而言，SAS患者白天需要保持清醒状态，睡眠8小时也属于睡眠片断化，这类似于24小时睡眠剥夺，故此本研究将睡眠片段化剥夺设置为24小时，尽量与SAS患者现实情况接近；

5、启动装置，行程开关控制电机马达左右转动，从而带动与齿轮连接的摇床可左右摇动，时间控制继电器可控制每次摇床的摇动时间为10秒，每间隔110秒，摇床摇动一次；

6、同时，箱体内的氧气浓度传感器会实时监测箱体内的氧气浓度，氧气浓度的调节通过氧气发生机和氮气发生机来实现；

7、在维持低氧阶段的10秒内，氧气浓度保持在5％-15％，低氧阶段结束后，PLC控制器控制氧气发生机产生氧气供给箱体，使箱体内氧气浓度升高，进入间隔阶段110秒；间隔阶段结束后，进入下一个低氧阶段，此时PLC控制器控制氮气发生机向箱体内供氮气，使氧气浓度降低，当氧气浓度传感器监测到箱体内氧气量降至5％-15％时，氮气发生机立即停止工作，此时进行低氧阶段。

本发明的有益效果是：

1)该装置设计有低氧舱和摇床设计，可同时对动物模型进行CIH和SF两方面机制进行模拟创建，同时对CIH和SF的动物模型进行研究，有利于全面了解SAS患者特有的CIH合并SF综合致病机制；

2)该装置箱体与盖体连接处设计有气囊密封条，气囊密封条充满气后，可填充堵塞箱体与盖体间的间隙，防止箱体内的气体漏出外界；

3)该装置的摇床摇动频率可通过变频器改变，可根据需要进行摇动频率和幅度的调节；

4)摇床上设计有鼠笼插接固定结构，鼠笼底部设计插接固定块，鼠笼与摇床可通过插接的方式实现可拆卸连接固定，老鼠放于鼠笼内，鼠笼固定在摇床上，既可让老鼠在笼内自由活动，又避免摇床在摇动过程中，鼠笼发生移位；

5)该装置可通过PLC控制器自行设置氧气浓度，由氧气浓度传感器对氧浓度进行监测，所以该装置不仅可以制造低氧环境，也可以制造高氧环境，对动物模型进行高氧实验。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是一种制作慢性间歇性低氧合并睡眠片段化大鼠模型装置的整体结构示意图；

图2是一种制作慢性间歇性低氧合并睡眠片段化大鼠模型装置的去除摇床后结构示意图；

图3是一种制作慢性间歇性低氧合并睡眠片段化大鼠模型装置的底座控制箱及其控制结构示意图；

图4是一种制作慢性间歇性低氧合并睡眠片段化大鼠模型装置的底座控制箱结构示意图；

图5是一种制作慢性间歇性低氧合并睡眠片段化大鼠模型装置的摇床结构示意图；

图6是一种制作慢性间歇性低氧合并睡眠片段化大鼠模型装置的摇床侧面平面结构示意图；

图7是一种制作慢性间歇性低氧合并睡眠片段化大鼠模型装置的摇床底面齿轮啮合部结构示意图；

图8是一种制作慢性间歇性低氧合并睡眠片段化大鼠模型装置的鼠笼结构示意图；

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1-底座控制箱，101-显示屏，102-操控旋钮，103-微型充气泵，2-上罩箱体，201-气囊密封条，202-通气孔，3-密封开合盖，4-摇床，401-插接固定槽，402-滑块，403-鼠笼，404-插接固定块，5-限位边挡，501-限位滑槽，6-电机马达，7-传动杆，8-齿轮，9-氧气浓度传感器，10-氧气发生机，11-氮气发生机，12-行程开关，13-时间控制继电器，14-变频器，15-齿轮啮合部，16-PLC控制器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

参阅图1至图7所示，一种制作慢性间歇性低氧合并睡眠片段化大鼠模型装置，其特征在于，包括：底座控制箱1、上罩箱体2、密封开合盖3、摇床4、限位边挡5、电机马达6、传动杆7、齿轮8、氧气浓度传感器9、氧气发生机10、氮气发生机11、行程开关12、时间控制继电器13、变频器14、齿轮啮合部15、PLC控制器16；

所述底座控制箱1的上方开口靠下的侧壁上密封固定连接上罩箱体2，上罩箱体2正前方有斜面开口，斜面开口上铰接密封开合盖3；底座控制箱1上方开口的两长侧边上对称连接两块限位边挡5，在限位边挡5之间安装摇床4；底座控制箱1后侧内壁上连接两个电机马达6尾端，电机马达6头端连接传动杆7尾端，传动杆7头端可转动的连接在底座控制箱1前侧内壁上；传动杆7上固定连接齿轮8，摇床4底部横向连接齿轮啮合部15，摇床4通过齿轮啮合部15连接在齿轮8上，齿轮8左右转动可使摇床4左右转动；上罩箱体2内安装氧气浓度传感器9，底座控制箱1内安装氧气发生机10、氮气发生机11、行程开关12、时间控制继电器13、变频器14、PLC控制器15；

所述底座控制箱1正面中部安装显示屏101，在显示屏101左右两侧分别安装操控按钮102；

所述上罩箱体2的斜面开口边沿上连接气囊密封条201，底座控制箱1内安装微型充气泵103，微型充气泵103通过气管连接气囊密封条201；气囊密封条201可填充封堵盖体与箱体之间的缝隙，保证箱体内的密封性；上罩箱体2左右两侧各开有一个通气孔202，通气孔202可对箱体内外起到一定的气压平衡作用；

所述密封开合盖3上有锁扣结构；

摇床4上表面开有五个插接固定槽401，鼠笼403底面的四个角及中部对应着插接固定槽401连接插接固定块404，摇床4与鼠笼403通过插接的方式实现可拆卸连接；保证鼠笼403放在摇床4上，摇床4左右摇动的过程中，鼠笼403不会发生移位；摇床4两条长侧边各连接两个滑块402，限位边挡5内侧面上开有限位滑槽501，摇床4上的滑块402可活动嵌入限位滑槽501内，可防止摇床4脱离；

所述氧气浓度传感器9连接PLC控制器16，PLC控制器16连接氧气发生机10和氮气发生机11；时间控制继电器13连接行程开关12，行程开关12连接电机马达6，PLC控制器16连接变频器14，变频器14连接行程开关12。

实施例2

基于实施例1的结构基础上，限位边挡5与底座控制箱1上开口边沿可设计成可拆卸连接，将限位边挡5拆除后，可将摇床4取下，方便对摇床4的清理及更换。

实施例3

基于实施例1的结构基础，对于不同的动物模型，可通过变频器设置不同的频率，从而控制电机马达转速，来控制摇床左右摇动频率。

实施例4

基于实施例1的结构基础，该装置可从低到高自行设置氧气浓度，除了可以制造低氧环境外还可以制造高氧环境，用于动物模型高氧实验。

综上所述，1)该装置设计有低氧舱和摇床设计，可同时对动物模型进行CIH和SF两方面机制进行模拟创建，同时对CIH和SF的动物模型进行研究，有利于全面了解SAS患者特有的CIH合并SF综合致病机制；

2)该装置箱体与盖体连接处设计有气囊密封条，气囊密封条充满气后，可填充堵塞箱体与盖体间的间隙，防止箱体内的气体漏出外界；

3)该装置的摇床摇动频率可通过变频器改变，可根据需要进行摇动频率和幅度的调节；

4)摇床上设计有鼠笼插接固定结构，鼠笼底部设计插接固定块，鼠笼与摇床可通过插接的方式实现可拆卸连接固定，老鼠放于鼠笼内，鼠笼固定在摇床上，既可让老鼠在笼内自由活动，又避免摇床在摇动过程中，鼠笼发生移位；

5)该装置可通过PLC控制器自行设置氧气浓度，由氧气浓度传感器对氧浓度进行监测，所以该装置不仅可以制造低氧环境，也可以制造高氧环境，对动物模型进行高氧实验。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。