用于动物实验的脑定位注射装置及注射方法与流程

1.本发明涉医疗技术领域，尤其是指一种用于动物实验的脑定位注射装置及注射方法。


背景技术：

2.体内筛选法是一种药物的活性筛选方式，能够更直接的反应药物在体内环境中的作用，在药物筛选过程中该方法具有重要地位。采用体内药物筛选方法需要建立合适的动物模型和确定合适的给药方式。目前药物研究者们已通过各种方式建立了许多有效的动物模型，如高血压模型、老年痴呆模型、血栓模型等；给药方式一般为灌胃口服，肌肉注射或者静脉注射等。但是在药物研究过程中，新开发的药物量一般很小，若采用灌胃或者注射等传统方法就需要较大的药物量，这就导致一些存量小的化合物或药物得不到有效的药效学研究。同时，药物在动物体内存在首过效应和血脑屏障，对药物的吸收利用和到达有效部位形成障碍，特别是进行脑部相关疾病研究的过程中，会出现药物不能吸收利用或者不能透过血脑屏障的问题，从而不能真实体现药物的相关药效。
3.为了克服传统给药方式的上述缺陷，研究者们发明了脑定位注射方法，脑定位注射具有用药量小、直接使药物到达脑部从而避开血脑屏障的优点，有效突破了传统方法中的许多限制。
4.目前脑定位注射给药量一般为数微升左右，注入速度要求控制在1-2微升/分钟左右。但是现有脑定位注射的操作主观性较大，操作者很难控制注射速度和注射时间，从而无法保证注射稳定性。


技术实现要素：

5.为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中脑定位注射方式很难控制注射速度和注射时间，从而无法保证注射稳定性的缺陷。
6.为解决上述技术问题，本发明提供了一种用于动物实验的脑定位注射装置，其特征在于：包括针筒，所述针筒端部连接有注射针头，所述注射针头和所述针筒内部相连通，所述针筒内部可滑移地连接有活塞，所述活塞和升降驱动装置相连接，所述升降驱动装置用于驱动所述活塞沿所述针筒进行升降。
7.在本发明的一个实施例中，脑定位注射装置还包括控制器，所述注射针头上连接有压力计，所述压力计和控制器电连接，所述控制器还与所述升降驱动装置相连接。
8.在本发明的一个实施例中，所述控制器上连接有计时器。
9.根在本发明的一个实施例中，所述升降驱动装置包括安装板和丝杠螺母传动机构，所述丝杠螺母传动机构包括丝杠和传动螺母，所述传动螺母包括自上至下依次连接的限位部和轴体部，所述轴体部上设置有螺纹孔，所述螺纹孔同时贯穿所述限位部和轴体部，所述丝杠的一端旋合在螺纹孔中，另一端和活塞相连接，所述安装板上设置有安装孔，所述安装孔和所述轴体部通过轴承相连接，所述轴体部由驱动电机驱动旋转，所述驱动电机和
所述安装板相连接。
10.在本发明的一个实施例中，所述驱动电机的输出轴通过传动机构和竖直轴相连接，所述竖直轴和减速机的输入轴相连接，所述减速机的输出轴和轴体部的外壁通过所述同步带相连接。
11.在本发明的一个实施例中，所述竖直轴端部连接感应片，所述感应片上设置有缺口，所述驱动电机上连接有槽型光电传感器，所述感应片边缘位于在所述槽型光电传感器的感应槽中。
12.在本发明的一个实施例中，所述升降驱动装置包括液压缸，所述液压缸包括缸体和可沿所述缸体伸缩的推杆，所述推杆和所述活塞相连接。
13.在本发明的一个实施例中，所述针筒和注射针头上均设置有刻度线。
14.一种用于动物实验的脑定位注射方法，包括以下步骤：
15.s1)对实验动物进行麻醉并将动物头部固定于脑立体定位仪上，对动物头顶皮肤消毒后沿中线切开，剥离筋膜直至暴露前囟点；
16.s2)依据前囟点确定脑定位坐标，并依据脑定位坐标在颅骨顶部标记钻孔位置；
17.s3)在标记的钻孔位置进行钻孔而形成颅骨孔，并使得脑定位注射装置的注射针头穿过颅骨孔并下降至预设深度；
18.s4)利用升降驱动装置驱动活塞下降而进行药物注射；
19.s5)待药物注射完毕，停针设定时间后再将脑定位注射装置从动物头部缓慢拔出；
20.s6)将所述颅骨孔闭合并进行抗菌处理，然后缝合动物头部皮肤切口。
21.在本发明的一个实施例中，所述步骤s4)中在进行药物注射过程中，保持注射压力不变。
22.本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
23.本发明所述的用于动物实验的脑定位注射装置及注射方法，通过升降驱动装置驱动活塞升降，可以方便地控制注射速度和注射时间，有效保证了脑定位地稳定注射，实验操作更具有客观性，也节省了实验时长，利于减轻实验动物的痛苦。
附图说明
24.为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。
25.图1是本发明的用于动物实验的脑定位注射装置的一实施例的结构图；
26.图2是图1中槽型光电传感器和感应片的安装示意图；
27.图3是本发明的用于动物实验的脑定位注射装置的另一实施例的结构图；
28.说明书附图标记说明：1、针筒；2、注射针头；3、活塞；4、刻度线；5、安装板；51、安装孔；6、丝杠；7、传动螺母；71、限位部；72、轴体部；8、轴承；9、竖直轴；10、减速机；11、同步带；12、驱动电机；13、感应片；14、槽型光电传感器；15、控制器；16、压力计；17、计时器；18、液压缸；181、缸体；182、推杆；19、液压泵。
具体实施方式
29.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以
更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
30.实施例一：
31.参照图1-图2所示，本实施例公开了一种用于动物实验的脑定位注射装置，包括针筒1，针筒1端部连接有注射针头2，注射针头2和针筒1内部相连通，针筒1内部可滑移地连接有活塞3，活塞3和升降驱动装置相连接，升降驱动装置用于驱动活塞3沿针筒1进行升降。
32.其中，升降驱动装置包括安装板5和丝杠螺母传动机构，丝杠螺母传动机构包括丝杠6和传动螺母7，传动螺母7包括自上至下依次连接的限位部71和轴体部72，轴体部72上设置有螺纹孔，螺纹孔同时贯穿限位部71和轴体部72，丝杠6的一端旋合在螺纹孔中，另一端和活塞3相连接，安装板5上设置有安装孔51，安装孔51和轴体部72的外壁之间通过轴承8相连接，轴体部72由驱动电机12驱动旋转，驱动电机12外壳和安装板5相连接。
33.通过上述丝杠螺母传动机构可有效控制活塞3的下降速度，有效保证注射液的注射压力不变，从而使得注射药液均匀稳定地流出。
34.操作时，启动驱动电机12，驱动电机12带动轴体部72转动，也即带动整个传动螺母7发生转动，由于传动螺母7被限位在安装板5上而无法进行上下运动，传动螺母7仅能进行转动，此时，丝杠6就会带动活塞3进行下降或上升运动。
35.在其中一个实施方式中，驱动电机12的输出轴通过传动机构和竖直轴9相连接，竖直轴9和减速机10的输入轴相连接，减速机10的输出轴和轴体部72的外壁通过同步带11相连接。通过减速机10的设置，可减小传动螺母7的转速，从而减小活塞3的下降速度，使得药液得以缓慢注射，从而更好的保证注射的稳定性。
36.进一步，为保证同步带11传输效果，在减速机10的输出轴和轴体部72上均可安装带轮，减速机10的输出轴上的带轮和轴体部72上的带轮之间通过同步带11连接。
37.在其中一个实施方式中，竖直轴9端部连接感应片13，感应片13上设置有缺口，驱动电机12上连接有槽型光电传感器14，感应片13边缘位于在槽型光电传感器14的感应槽中，以通过光电传感器检测竖直轴9转过的圈数，从而得知传动螺母7的转过的圈数及丝杠6的移动距离，进而根据针筒1的内径即可计算出相应的注射量。
38.在其中一个实施方式中，针筒1和注射针头2上均设置有刻度线4。
39.通过针筒1外壁上的刻度线4，可以实时获知注射量；
40.通过注射针头2上的刻度线4，可以方便控制插针深度。由于不同动物的脑区大小不同，插针深度也不同，在注射针头2上设置刻度线4，则可以方便地根据不同的情况控制插针深度。
41.在其中一个实施方式中，脑定位注射装置还包括控制器15，注射针头2上连接有压力计16，压力计16和控制器15电连接，控制器15还与升降驱动装置相连接，以通过控制器15控制升降驱动装置的升降速度。例如，将驱动电机12与控制器15电连接，由控制器15控制驱动电机12的转速，从而达到控制活塞3升降速度的目的。
42.通过压力计16的设置，可以实时检测注射压力，以便于使得控制器15能够根据压力计16反馈至的压力信号及时控制丝杠6的下降速度，从而调整活塞3的下压速度而保持压力计16数值恒定。
43.在其中一个实施方式中，控制器15上连接有计时器17。在药物注射完毕后，通常需要留针数分钟后再进行拔针操作，通过计时器17可以设定留针时间。具体的，在药物注射完
毕后，当压力计16反馈压力下降至设定值时，控制器15控制计时器17启动，当达到计时器17的设定时间后，就可以进行拔针操作，通过上述设置可以准确地控制留针时间。
44.本实施例还公开了一种用于动物实验的脑定位注射方法，包括以下步骤：
45.s1)对实验动物进行麻醉，一般可采用戊巴比妥钠腹腔注射麻醉；再对动物头顶部剃毛，并将动物头部固定于脑立体定位仪上，使动物头顶部在脑立体定位仪上呈水平状，然后对动物头顶皮肤消毒后沿中线切开，剥离筋膜直至暴露前囟点；
46.其中，剥离筋膜后需以无菌棉签蘸少量双氧水涂擦颅骨表面；
47.s2)依据前囟点确定脑定位坐标，并依据脑定位坐标在颅骨顶部标记钻孔位置；
48.具体地，试验动物为小鼠时，可依据《小鼠脑立体定位图谱》选择脑纹状体(前囟点前1.0mm，中线旁2.0mm，以硬脑膜为起始点垂直进针3.5mm)、海马(前囟点后2.5mm，中线旁2.0mm，以硬脑膜为起始点垂直进针2.0mm)、皮质(前囟点前2.0mm，中线旁2.0mm，以硬脑膜为起始点垂直进针1.0mm)等部位的定位坐标；
49.试验动物为大鼠时，可根据《大鼠脑立体定位图谱》选择脑纹状体(前囟点前1.0mm，中线旁3.0mm，以硬脑膜为起始点垂直进针5.0mm)、海马(前囟点后3.0mm，中线旁2.0mm，以硬脑膜为起始点垂直进针3.0mm)、皮质(前囟点前3.5mm，中线旁1.5mm，以硬脑膜为起始点垂直进针3.5mm)等部位的定位坐标；
50.s3)在标记的钻孔位置进行钻孔而形成颅骨孔，并使得脑定位注射装置的注射针头2穿过颅骨孔并下降至预设深度；
51.其中，钻孔深度以打通顶部颅骨且不伤及硬脑膜和脑实质为标准。
52.以小鼠为例，需要对小鼠的脑纹状体、海马、皮质等部位进行注射实验，试验时需依据上述部分的所在位置来确定注射针头2要下降的上述预设深度，如注射针头2的底部需下降至硬脑膜下1.0mm处，2.0mm处或3.5mm处；同样的，以大鼠为例，需要对大鼠的脑纹状体、海马、皮质等部位进行注射实验，试验时需依据上述部分的所在位置来确定注射针头2要下降的预设深度，如注射针头2的底部需下降至硬脑膜下3.0mm处，3.5处或5.0mm处。
53.s4)利用升降驱动装置驱动活塞3下降而进行药物注射；
54.s5)待药物注射完毕，停针设定时间后再将脑定位注射装置从动物头部缓慢拔出；
55.s6)将颅骨孔闭合并进行抗菌处理，然后缝合动物头部皮肤切口。
56.其中，将颅骨孔闭合的方法为：用牙托水和牙托粉将动物颅骨孔闭合。抗菌处理方式为：在动物颅顶撒入青霉素干粉进行抗菌处理。
57.在其中一个实施方式中，钻孔位置为：在矢状缝与人字缝交点右侧1.5～2mm，该钻孔未钻通颅骨，颅骨孔内安装有定位螺母，注射装置上设置有螺栓，螺栓旋合在定位螺母中，以保证定位准确性和可靠性。
58.在其中一个实施方式中，步骤s4)中在进行药物注射过程中，保持注射压力不变，以保证注射的稳定性。可根据压力计16反馈至控制器15的信号调整活塞3的下压速度，从而保持压力计16数值恒定。
59.在其中一个实施方式中，在将注射针头2穿过颅骨孔并下降至预设深度后，还要利用压力计16观察针筒1内部的压力情况，待压力稳定后，再执行步骤s4)进行药物注射。
60.在其中一个实施方式中，在药物注射完毕，需停针设定时间后，该设定时间可由计时器17预先设定，由控制器15根据压力计16反馈的压力下降情况，控制计时器17启动，以药
物全部注射为例，当压力下降为零，计时器17启动计时，计时一分钟(即停针一分钟)后，缓慢拔出注射装置，拔出过程中保持压力计16数值恒定。
61.实施例二：
62.参照图3所示，本实施例和实施例一的区别在于：本实施例的升降驱动装置包括液压缸18，液压缸18包括缸体181和可沿缸体181伸缩的推杆182，推杆182和活塞3相连接。该结构通过推杆182的伸缩来驱动活塞3升降。
63.上述结构通过控制液压缸18中推杆182的推移速度就可以方便地控制活塞3下降的速度，有效保证注射液的注射压力不变，从而使得注射药液均匀稳定地流出。
64.在其中一个实施方式中，脑定位注射装置还包括控制器15，注射针头2上连接有压力计16，压力计16和控制器15电连接，控制器15还与升降驱动装置相连接，例如，将液压缸18与控制器15电连接，由控制器15控制液压缸18的推杆182推移速度，从而达到控制活塞3升降速度的目的。
65.可以理解地，液压缸18是与液压控制系统相连接的，可将液压控制系统与控制器15电连接，从而使得控制器15可以通过控制液压控制系统来控制液压缸18中推杆182的推移速度。
66.进一步地，液压控制系统包括液压泵，液压缸18和液压泵相连接，控制器15和液压泵电连接，以使得控制器15可以通过控制液压泵来达到控制液压缸18中推杆182的推移速度的目的。
67.通过压力计16的设置，可以实时检测注射压力，以便于使得控制器15能够根据压力计16反馈至的压力信号及时调整液压缸18中推杆182的速度，从而改变活塞3的下压速度而保持压力计16数值恒定。
68.上述实施例的用于动物实验的脑定位注射装置，均通过升降驱动装置驱动活塞3沿针筒1进行升降，可以方便地控制注射速度和注射时间，有效保证了脑定位地稳定注射，降低了人工操作的主观性，实验操作更具有客观性，节省了实验时长，利于减轻实验动物的痛苦，充分考虑了实验动物伦理；整体结构简单、易操作，加工和维护成本较低。
69.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。