УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ФИЗИЧЕСКОЙ НАГРУЗКИ У ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ЖИВОТНЫХ Российский патент 2023 года по МПК G09B23/28 A63B22/02 

Изобретение относится к медицине, а точнее к экспериментальной физиологии и может быть использовано для моделирования физической нагрузкой у мелких лабораторных животных посредством дозированного, принудительного бега.

Известны устройства для моделирования физической нагрузки, основой которых является смонтированная на барабанах бесконечно несущаяся прорезиненная лента [1, 12-16,19-21,23-31, 33-35,38-45, 48-50].

Конструктивные технические решения известных устройств имеют недостатки, связанные с ограничением возможности их использования в эксперименте с мелкими лабораторными животными. Данные устройства адаптированы исключительно для людей.

Наиболее близким устройством к заявляемому изобретению является устройство для физической нагрузки у мелких лабораторных животных без и на фоне гипоксии (патент RU № 2677193 [36]), включающие установленные на раме барабаны, охваченные транспортерной лентой, электропривод барабанов, которые осевыми соединениями подвижно совмещены с корпусом, имеющим опоры совмещенные с осями барабанов, с транспортерной лентой и асинхронным электродвигателем, кроме этого корпус снабжен крышкой с прозрачными боковыми стенками и с зеркалами на внутренней поверхности передней и задней стенок, причем в торцевых поверхностях центральных опор выполнены продольные пазы для фиксации боковых стенок крышки, которые, как передняя и задняя стенки, оканчиваются ниже верхней части транспортерной ленты и открыты для поступления в полость крышки атмосферного воздуха, причем в полость крышки встречно отражающими поверхностями помещены зеркала ориентированные во фронтальной плоскости по осям валов переднего и заднего барабанов с образованием щели до 10 мм между полотном транспортной ленты и нижними краями зеркал, кроме этого устройство снабжено натяжным средством транспортерной ленты и емкостью для сбора мочи и кала животного. В устройстве вал заднего барабана совмещен с валом редуктора асинхронного электродвигателя, имеющего регулятор скорости. Кроме этого, торцы заднего и переднего барабанов снабжены бортами, которые ограничивают рабочую часть барабанов на ширину транспортерной ленты, а нижняя часть транспортной ленты снабжено натяжным средством в виде подпружиненного роликового устройства, имеющего свободно вращающийся барабан.

Известное устройство обеспечивает поставленную задачу, которая включает использование его для экспериментальных исследований на мелких лабораторных животных, но имеет конструктивные недостатки и сложности технического решения для серийного производства.

Задачей предлагаемого изобретения является устранение недостатков прототипа путем введения технических усовершенствований и конструкционных упрощений.

На фиг. 1 - общий вид устройства с детализацией строения блока А и блока Б;

на фиг. 2 - схема блока А с видом с левой стороны;

на фиг. 3 - схема блока А с видом с правой стороны;

на фиг. 4 - схема блока А с видом сверху;

на фиг. 5 - схема блока Б с видом сверху;

на фиг. 6 - схема блока Б с поперечным сечением по АА¹.

Устройство состоит из двух блоков (А и Б) с возможностью их разобщения (фиг. 1).

Блок А (фиг. 2 и 3) представлен разъемным корпусом (1), выполненном в виде рамы, составленной из двух частей - подвижной (2) и неподвижной (3), которые совмещены винтовым механизмом (4) с возможностью изменения зазора между их, встречно обращенным торцами при корректировании натяжения транспортерной ленты (5), выполненной из прорезиненного материала. В подвижную часть (2) корпуса (1) вмещен барабан (6). Концы оси (7) барабана (6) оснащены роликовыми подшипниками (8 и 9), которые жестко совмещены с боковыми стенками подвижной части (2) корпуса (1). Один торец барабана (6) жестко совмещен с ограничителем (10) смещения транспортерной ленты (5), а другой торец жестко совмещен со шкивом (11), который выполняет функции вращения барабана (6) и ограничителя смещения транспортерной ленты (5) (фиг. 4).

Со стороны зазора (12) (фиг. 2, 3 и 4) между подвижной (2) и неподвижной (3) частями в неподвижную (3) часть помещены два барабана - передний барабан (13) и задний барабан (14). Концы осей (15 и 16) барабанов (13 и 14) жестко совмещены с роликовыми подшипниками (17, 18, 19 и 20), которые жестко совмещены с боковыми стенками неподвижной (3) части. Торцы переднего барабана (13) жестко совмещены с ограничителями (21 и 22) смещения транспортной ленты (5). Торцы заднего барабана (14) жестко совмещены со шкивами (23 и 24). Шкив 23 фрикционной ременной передачей (25) связан со шкивом редуктора (26) электромотора (27), скорость вращения которого регулируется электронным устройством (28) посредством переключателя (29). Шкив 24 ременной передачей (30) совмещен со шкивом (11) барабана (6) (фиг. 2, 3 и 4).

В заднем отделе (31) неподвижной (3) части помещена емксть (32) с возможностью его извлечения. Емкость (32) разделена на секции (33) для сбора экскрементов животных с беговых полей (см. ниже). Емкость (32) разъемно совмещена с очистителем (34) транспортерной ленты (5) (фиг. 2, 3 и 4).

На наружной поверхности боковой стенки неподвижной (3) части помещена кнопка KD2 (35) для включения и отключения электроснабжения устройства и ручка переключателя (29) скорости вращения электромотора (27) (фиг. 1 и 2).

Корпус (1) блока А (фиг. 1, 2 и 3) снабжен направляющими (36 и 37) для предупреждения поперечного смещения и обеспечения возвратно-поступательного движения подвижной (2) части относительно неподвижной части. Направляющие (36 и 37) выполнены в виде прямоугольных полос, которые жестко совмещены с неподвижной частью (3) корпуса (1). Для предупреждения смещения подвижной (2) части корпуса (1) в вертикальном направлении (вверх или вниз) в направляющих (36 и 37) в горизонтальной плоскости выполнены сквозные пазы (38), подвижно совмещенные с ограничителями (39), которые жестко совмещены с боковыми стенками подвижной (2) части. Направляющие (36 и 37) могут быть совмещены с наружной или внутренней поверхностями боковых стенок корпуса 1.

Блок Б (фиг. 5) представлен корпусом (40) в виде перевернутого прямоугольного ящика, размеры внутреннего периметра которого соответствуют линейным размерам транспортной ленты, а дно (41) выполнено из прозрачного материала, например, органическое стекло, и имеет вентиляционные отверстия (42) для поступления атмосферного воздуха во внутреннюю часть корпуса (40) (фиг. 5 и 6), разделенной на беговые отсеки (43) перегородками (44), которые могут быть выполнены из прозрачного материала, например, органическое стекло. Все беговые отсеки (43) для помещения или извлечения животных снабжены подвижными створками (45). Каждый беговой отсек (43) корпуса (40) ограничивает беговое поле на транспортерной ленте (5).

Для неизменной установки блока Б относительно блока А в верхнем отделе неподвижной (3) части корпуса (1) блока А выполнены несквозные отверстия (46), которые совмещаются с ограничителями (47) блока Б. Ограничители выполнены в виде коротких стержней, продольный и поперечный размеры которых конгруэнтны с отверстиями (46) неподвижной части (3) корпуса (1) блока А. Ограничители (47) жестко совмещены с нижним отделом корпуса (40) блока Б (фиг. 4и 6).

Винтовой механизм (4) (фиг. 2 и 3), корректирующий натяжение транспортерной ленты (5), представлен верхней (48) и нижней (49) направляющими в виде цилиндрических стержней, которые жестко (50 и 51) со стороны зазора (12) соединены с торцом неподвижной части (3) и подвижно (52 и 53) соединены со стороны зазора (12) с торцом подвижной (2) части. Корректирование натяжения транспортной ленты (5) осуществляется болтом (54) с головкой (55), снабженной храповым механизмом (условно не показано) для ввертывания или вывертывания болта (54) относительно гайки (56), которая жестко со стороны зазора (12) соединена с торцом неподвижной части (3). Натяжение транспортерной ленты (5) регулируется разгонкой зазора (12). При вращении болта (54) по «часовой стрелке» головка (55) болта (54) выдвигается и, упираясь в торец подвижной части (2), отдаляет ее от неподвижной (3) части, что сопровождается увеличением натяжения транспортерной ленты (5). При вращении болта (54) против «часовой стрелки» происходит обратное действие, которое сопровождается уменьшением натяжения транспортерной ленты (5). Путем одностороннего увеличения или уменьшения натяжения транспортерной ленты (5) ее центрируют в пределах ограничителей смещения (10, 11, 21, 22, 23 и 24) барабанов (6, 13 и 14). Для уменьшения трения головки (55) при вращении болта (54) в торец подвижной части (2) корпуса (1) со стороны зазора (12) помещен металлический шарик (57), ориентированный по продольной оси болта (54).

Для ремонта устройства и замены транспортерной ленты (5) в боковой стенке корпуса (1) с одной стороны выполнены вставки - передняя (58) и задняя (59) с возможностью их извлечения. Вставки (58 и 59) фиксированы саморезами (60) (фиг. 1 и 2). В подвижной (2) части выделена выемка (61) для передней вставки (58). В неподвижной (3) части - выемка (62) для задней вставки (59).

Под транспортерной лентой (5) между барабанами (6-13 и 13-14) вставлены деки, жестко совмещенные с боковыми стенками неподвижной части (3) (условно не показаны), размер которых по ширине и длине совпадает с участками транспортерной ленты (5), заключенными в пределах барабанов (6-13 и 13-14). Деки вставлены с возможностью соприкосновения их с транспортерной лентой (5) в пределах скольжения для предотвращения ее прогибания под массой бегущей крысы.

Алгоритм работы с устройством

1. Поместить животных в беговые отсеки (43).

2. Начать движение транспортерной ленты (5) со скоростью, позволяющей животным адаптироваться и начать беговое движение.

3. Постепенно ускорять скорость движение транспортерной ленты (5) до достижения оптимальной скорости (8-10 км/час), определяемой целью эксперимента и устанавливаемой регулятором скорости (29).

4. Выводить животных из эксперимента по истечению заданного времени или при утомлении, когда они не способны к беговому движению.

5. В процессе эксперимента у животных можно регистрировать ЭКГ с анализом сердечного ритма при помощи системы Физиобелт.

После окончания эксперимента животные извлекаются из устройства. Разъединяют блок А с блоком Б. Извлекают емкость (32), моют и дезинфицируют. Транспортерную ленту моют и дезинфицируют.

Положительный эффект от использования устройства:

1. Устройство адаптировано для проведения эксперимента на мелких лабораторных животных.

2. Ограничивается возможность животного покинуть транспортерную ленту до окончания эксперимента.

3. Устройство снабжено рациональным регулятором натяжения транспортерной ленты в виде винтового механизма.

4. Введена функция центрирования транспортерной ленты относительно барабанов с корректированием ее натяжения винтовым механизмом за счет расширения или сужения зазора с правой или левой стороны.

5. Емкость для сбора экскрементов животных вследствие наличия секций, позволяет раздельно учитывать естественную потерю массы каждого животного и связанную с физической нагрузкой из-за потоотделения.

Список используемой литературы

1. Авт. св. СССР 1287900, A63B22/02, опубл. 1987.

2. Патент 1057928 DE, A63B22/02, опубл, 21.05.1959.

3. Патент Франции 2252108, A63B23/06, опубл. 1975.

4. Патент 961712 SU, A63B22/02, опубл. 30.09.1982.

5. Патент Великобритании 2152825, A 63 B 23/06, опубл. 14.08.85.

6. Патент 0504649 EP, A63B22/02, опубл. 23.09.1992.

7. Патент 32032 WO, A63B22/02, опубл. 30.11.1995.

8. Патент 19710955 DE, A63B22/02, опубл. 30.10.1997.

9. Патент 05926 WO, A63B22/02, опубл. 20.02.1997.

10. Патент 2118542 RU, A61M16/00, опубл. 10.09.1998.

11. Патент 2123872 RU, A63B24/00, A63B22/02, опубл. 27.12.1998.

12. Патент 2109539 RU, A63B24/00, A63B22/02, опубл. 27.04.1998.

13. Патент 2122454 RU, A63B24/00, A63B22/02, опубл. 27.11.1998.

14. Патент 2107529 RU, А63В22/02, опубл. 27,03.1998.

15. Патент 2135246 RU, А63В22/02, опубл. 06.,11.1998.

16. Патент 2121860 RU, А63В22/02, опубл. 20.11.1998.

17. Патент 5752897 US, A63B22/02, опубл. 19.05.1998.

30. Патент 2756744 FR, A63B22/02, опубл. 12.06.1998.

18. Патент 2116098 RU, А63В22/02, опубл. 27.07.1998.

19. Патент 2111037 RU, A63B22/02, опубл. 20.05.1998.

20. Патент 2111037 RU, A63B22/02, опубл. 20.05.1998.

21. Патент 08572 WO, A63B22/02, опубл. 05.03.1998.

22. Патент 1466764 SU, A63B22/02, опубл. 23.03.1989.

23. Патент 2133629 RU, А61М16/00, опубл. 27.07.1999.

24. Патент 2129885 RU, А61М16/00, опубл. 10.05.1999.

25. Патент 2130795 RU, A63B22/02, опубл. 27.05.1999.

26. Патент 2128540 RU, A63B22/02, опубл. 10.04.1999.

27. Патент 2128074 RU, A63B22/02, опубл 27.03.1999.

28. Патент 2135245 RU, A63B22/02, опубл. 27.08.1999.

29. Патент 2147450 RU, A63B22/02, опубл. 20.04.2000.

30. Патент 2147904 RU, A63B22/02, опубл. 27.04.2000.

31. Патент 2149667 RU, A63B69/00, A63B22/02, A63B24/00, G06T15/70, опубл. 27.05.2000.

32. Патент 2154512 RU, A63B22/02, опубл. 20.08.2000.

33. Патент 2174424 RU, A63B22/02, A63B24/00, опубл. 10.10.2001.

34. Патент 2188687 RU, A63B22/02, опубл. 10.09.2002.

35. Патент 2195353 RU, А63В22/02, опубл. 27.12.2002.

36. Патент 2677193 RU, A63b22/02, опубл. 15.01.2019.

Изобретение относится к медицине, а именно к устройству для моделирования физической нагрузкой у мелких лабораторных животных. Блок А устройства имеет вид рамы, состоящей из подвижной и неподвижной частей, совмещенных винтовым механизмом. В подвижную часть помещен один барабан, а в неподвижную - два. Торцы барабанов подвижной части жестко соединены с ограничителем смещения транспортерной ленты и со шкивом. Под транспортерной лентой помещена дека, жестко соединенная с боковыми стенками неподвижной части, с возможностью скольжения по ней транспортерной ленты. Блок Б представлен корпусом в виде перевернутого прямоугольного ящика, дно которого выполнено из органического стекла с вентиляционными отверстиями. Внутренняя часть блока Б разделена на беговые отсеки перегородками. Достигается ограничение возможности животного покинуть транспортерную ленту до окончания эксперимента, центрирование транспортерной ленты относительно барабанов с корректированием ее натяжения винтовым механизмом за счет расширения или сужения зазора с правой или левой стороны и раздельный учет естественной потери массы каждого животного, связанной с физической нагрузкой из-за потоотделения, путем сбора экскрементов животных вследствие наличия секций. 7 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Устройство для моделирования физической нагрузки у мелких лабораторных животных, включающее установленные на раме барабаны, охваченные транспортерной лентой, электропривод барабанов, и имеющее платформу, которая осевым соединением подвижно совмещена с корпусом, имеющим опоры, совмещенные с осями барабанов с транспортерной лентой и асинхронным электродвигателем, кроме этого корпус снабжен крышкой с прозрачными боковыми стенками, причем в торцевых поверхностях центральных опор выполнены продольные пазы для фиксации боковых стенок крышки, которые, как передняя и задняя стенки, оканчиваются ниже верхней части транспортерной ленты и открыты для поступления в полость крышки атмосферного воздуха, кроме этого устройство снабжено емкостью для сбора мочи и кала животного, а нижняя часть транспортерной ленты снабжена натяжным средством в виде подпружиненного роликового устройства, имеющего свободно вращающийся барабан, отличающееся тем, что устройство состоит из двух блоков А и Б с возможностью их разобщения, при этом блок А представлен корпусом в виде рамы, составленной из двух частей – подвижной и неподвижной, которые совмещены винтовым механизмом с возможностью изменения зазора между их встречно обращенными торцами при корректировании натяжения транспортерной ленты на барабанах, помещенных в количестве одного в подвижной части и двух в неподвижной части, причем один торец барабана подвижной части жестко соединен с ограничителем смещения транспортерной ленты, а противоположный торец барабана жестко соединен со шкивом, тогда как оба торца переднего от зазора барабана неподвижной части жестко совмещены с ограничителями смещения транспортерной ленты, а торцы заднего барабана жестко совмещены со шкивами, при этом один шкив фрикционной ременной передачей соединен со шкивом редуктора электромотора, а другой шкив ременной передачей соединен со шкивом барабана подвижной части, кроме этого, боковые стенки подвижной и неподвижной частей совмещены с направляющими, выполненными в виде прямоугольных полос, которые жестко совмещены с боковыми стенками неподвижной части, и мобильно, с возможностью возвратно-поступательного движения, с боковой стенкой подвижной части в пределах пазов, выполненных в направляющих, и ограничителей движения в виде шпилек, один конец которых жестко совмещен с боковыми стенками подвижной части, а другой конец подвижно совмещен с пазами направляющих, кроме этого, под транспортерной лентой, для предупреждения ее прогибания под массой животного, помещена дека, которая жестко соединена с боковыми стенками неподвижной части, с возможностью соприкосновения с транспортерной лентой в пределах скольжения, также устройство содержит блок Б, который представлен корпусом в виде перевернутого прямоугольного ящика, дно которого выполнено из прозрачного материала в виде органического стекла, и имеет вентиляционные отверстия для поступления атмосферного воздуха во внутреннюю часть корпуса блока Б, разделенную перегородками на беговые отсеки, которые ограничивают на транспортерной ленте беговые поля, причем беговые отсеки снабжены подвижными створками для помещения или извлечения животных.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что для ремонта устройства и замены транспортной ленты в боковой стенке подвижной и неподвижной частей корпуса блока А выполнены вставки с возможностью их извлечения.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что концы осей валов подвижной и неподвижной частей оснащены роликовыми подшипниками, которые жестко совмещены с боковыми стенками корпуса в пределах его частей.

4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что винтовой механизм, корректирующий натяжение транспортерной ленты, представлен верхней и нижней направляющими в виде цилиндрических стержней, которые жестко со стороны зазора соединены с торцом неподвижной части, и подвижно в пределах скольжения соединены со стороны зазора с торцом подвижной части, а транспортерная лента выполнена с возможностью корректирования натяжения болтом, головка которого подвижно совмещена с торцом подвижной части и снабжена храповым механизмом для ввертывания или вывертывания болта относительно гайки, которая жестко совмещена со стороны зазора с торцом неподвижной части.

5. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что транспортерная лента выполнена с возможностью регулирования натяжения разгонкой зазора, причем болт выполнен с возможностью при вращении по часовой стрелке упора головкой в торец подвижной части и отдаления ее от неподвижной части с последующим увеличением натяжения транспортерной ленты, а при вращении болта против часовой стрелки возможно осуществление обратного действия с последующим уменьшением натяжения транспортерной ленты.

6. Устройство по п. 5, отличающееся тем, что для уменьшения трения головки при вращении болта в торец подвижной части корпуса блока А со стороны зазора помещен металлический шарик, ориентированный по продольной оси болта.

7. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что для неизменной установки блока Б относительно блока А в верхнем отделе неподвижной части корпуса блока А выполнены несквозные отверстия, которые совмещаются с ограничителями блока Б, выполненными в виде стержней, продольный и поперечный размеры которых конгруэнтны с отверстиями неподвижной части корпуса блока А, причем ограничители жестко совмещены с нижним отделом корпуса блока Б, размеры внутреннего периметра которого соответствуют линейным размерам транспортерной ленты.

8. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в заднем отделе неподвижной части помещена с возможностью извлечения емкость, которая разделена на секции для раздельного собирания экскрементов животных с беговых полей, кроме этого, емкость разъемно совмещена с очистителем транспортной ленты.