[发明专利]自由活动动物实验连接线解旋装置

说明书

技术领域

本发明涉及实验连接线解旋技术领域，尤其是一种自由活动动物实验连接线解旋装置，主要应用于神经生理及光遗传学实验研究。

背景技术

对自由活动动物进行神经生理及光遗传学实验过程中，由于动物可以自由活动，在动物与控制及记录设备之间的连接线(通常为电线和/或光纤)经常会出现打圈缠绕问题，这导致连接线上产生扭力，当扭力过大时，会导致实验无法正常进行。目前，普遍采用在连接线上安装换向器来解决这一问题。但是采用换向器的解决方案主要存在以下三个问题：一是换向通道数有限，目前电线换向器最高换向通道数为120个(美国Dragonfly公司：http://www.dragonflyinc.com/commutators.htm)，电线和光纤联合换向器目前最高换向通道数为12个电线通道和2个光纤通道(加拿大Doric公司：http://doriclenses.com/life-sciences/214-rotary-joints)；另外通道数越多设备体积越庞大，使用不方便；二是一些特殊的实验(特别是涉及光遗传学相关的实验)目前无法开展；三是换向器价格昂贵，12个电线通道数的电线和光纤联合换向器需要约7000美金，10个通道数的电线换向器也需要约4000美金，且通道数越多价格越昂贵，而且体积更加庞大，使用不方便。

发明内容

(一)要解决的技术问题

对自由活动动物进行神经生理及遗传学实验过程中，由于动物可以自由活动，经常会出现在动物与控制及记录设备之间连接线(通常为电线和/或光纤)打圈缠绕问题，这导致在连接线上产生扭力，当扭力过大时，会导致实验无法正常进行。

针对上述技术问题，本发明的主要目的在于提供一种自由活动动物实验连接线解旋装置，以实时反馈解旋该类试验中连接线的打圈缠绕问题，使得实验得以顺利开展。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明提供了一种自由活动动物实验连接线解旋装置，该装置包括传感部分、控制部分和驱动部分，其中：传感部分，用于将连接线的打圈缠绕情况转换为可变电压信号，并输出至控制部分；控制部分，用于将接收自传感部分的可变电压信号转换为方向信号和脉冲数，并输出至驱动部分；驱动部分，用于根据接收自控制部分的方向信号和脉冲数，驱动载物台上放置的动物实验平台向连接线打圈缠绕的反方向转动，实现连接线的解旋。

上述方案中，所述传感部分至少包括小轴承9、橡皮塞8、小齿轮7、大齿轮1、电位器3和支架4，其中：小轴承9的外圈固定于支架4上，并通过橡皮塞8与小齿轮7连接；橡皮塞8经过加工后形成凸字形，中央有小孔，可能打圈缠绕的连接线10被夹在橡皮塞8中央的小孔中；橡皮塞8大头塞入小轴承9内圈，小头塞入小齿轮7的内孔；电位器3固定于支架4上，大齿轮1固定于电位器3上。

上述方案中，所述橡皮塞8夹持待解旋连接线10并连接小轴承9和小齿轮7，小轴承9、橡皮塞8、小齿轮7和大齿轮1构成感应打圈缠绕情况的机械感应部分，电位器3将连接线的打圈缠绕情况转换为可变电压信号，并输出至控制部分。

上述方案中，当连接线10打圈缠绕时，带动小轴承9以及大齿轮1与小齿轮7转动，该转动通过大齿轮1传递到电位器3，从而使电位器3发生角位移；电位器3初始值设在正中位置，打圈缠绕的方向由电压输出的变大和变小来确定；考虑到动物可能在短时间内旋转多圈，导致电位器3角位移超过360度的情况，该自由活动动物实验连接线解旋装置在大齿轮1上进一步粘了一根突出边缘的有机玻璃棒2，初始位置时玻璃棒2突出端正对着小齿轮7与大齿轮1咬合处，在正对咬合处的大齿轮1侧设置挡板6，将电位器3的旋转范围限制在一圈内，以防止电位器3旋转超出量程而导致电位器3判断紊乱。

上述方案中，所述小轴承9为塑料轴承，内径×外径×厚度为20×42×12mm，其滚珠采用玻璃质地的滚珠；所述凸字形的橡皮塞8，其上直径15mm、下直径20mm；所述小齿轮7和大齿轮1均是尼龙齿轮，小齿轮7的内孔径×外径×厚度为15×22×10mm，大齿轮1的内孔×外径×厚度为6×102×10mm，大齿轮1与小齿轮7的直径比例为4.63:1，小齿轮7旋转一周大齿轮1只旋转0.22周；所述电位器3为WDC35非接触式数字电位器，线性度为0.1％，内部装有两个轴承，旋转力矩<0.5mN·m。

上述方案中，所述电位器3类似于或等同于一个滑动变阻器，使用时给电位器3接入5V直流电压，输出电压会根据轴的角位移旋转而变化。