[發明專利]一種觀察懸浮狀態對小動物行為影響的裝置及其使用方法

在審

• 申請號: 201611123616.3
• 申請日: 2016-12-08
• 公開（公告）號: CN108172095A
• 公開（公告）日: 2018-06-15
• 發明（設計）人: 趙之豪;姚澤恩
• 申請（專利權）人: 蘭州大學
• 主分類號: G09B23/36
• 分類號: G09B23/36
• 代理公司: 蘭州中科華西專利代理有限公司 62002
• 代理人: 李艷華

本發明涉及一種觀察懸浮狀態對小動物行為影響的裝置，該裝置包括對極排列的永久磁體和懸浮于所述永久磁體上方的圓柱形的容器。所述容器內盛放液氮和高溫超導體，其頂部設有蓋子，側壁設有添加液氮的小窗口；所述蓋子上設有圓柱形透明小動物觀察室，該小動物觀察室頂部開有小門。本發明還公開了該裝置的使用方法。本發明結構簡單、容易操作，特別適合青少年的太空興趣研究。

技術領域

本發明涉及高溫超導材料和永久磁性材料在太空生命科學研究中的應用技術領域，尤其涉及一種觀察懸浮狀態對小動物行為影響的裝置。

背景技術

近些年來，我國的空間科學發展十分迅速。神舟十一號飛船與天宮二號自動交會對接成功，預示著我國即將建成規模較大、長期有人參與的國家級太空實驗室，未來在太空開展的生命科學研究也會越來越多，包括植物、微生物的生長、發育，動物和人的行為及太空疾病的防治等。

微重力或失重是最主要的空間環境因素。科學家在國際空間站開展的植物培育實驗表明，太空中的植物根系不是向下方延伸，而是向四周任意擴散，造成這種“根系雜亂無章分布”的主要因素是微重力。蘇俄和美國的科學家收集的數據表明，70 %的航天員在進入太空以后，會產生空間定向失常、方位感缺失、惡心、胃腸不適、頭暈、嗜睡等癥狀，引起這種“空間運動病”的主要因素也是微重力。受樣本量、成本、時間、空間等條件的限制，大量在太空開展微重力環境對人體和其他生物的運動、生長和生理方面的影響尚不具備條件，在地面模擬微重力條件下進行相關研究就成了首選方案。

在微重力或失重環境中，物體受到很小的力的作用就能飄浮起來。因此地面上模擬微重力的原理都是利用人工裝置提供一種環境使生物體處于懸浮狀態，以產生類似于太空微重力環境中的生理效果。目前經常采用的模擬微重力的方法有以下幾種：回轉器主要采取二維或三維旋轉生物樣品，以抵消掉大部分重力效應來模擬微重力效應，但這種回轉器主要適用于培養細胞或微生物的研究，很難用于動物研究；尾吊法可以使動物后肢產生類似于懸浮的生理效果以模擬太空微重力效應，但目前也僅局限于鼠類的觀察和研究；也有研究人員利用落塔、拋物線飛機等模擬失重，雖然真實但時間太短不利于觀察和研究。

利用高溫超導體在超導狀態時內部感應電流產生的磁場與永久磁體的外磁場之間的排斥力可以實現垂直方向上的磁懸浮。近些年來，我國在鐵基高溫超導材料方面獲得了突破性進展，可以使超導狀態發生在幾十K的溫度里，因此采用較為廉價的液氮冷卻即可實現超導。高溫超導永磁磁懸浮是一種能夠自行調節相對穩定的懸浮方式，可以用來模擬太空微重力環境造成的懸浮狀態。利用高溫超導永磁磁懸浮原理研制發明的模擬微重力裝置，對普及太空生命科學研究、促進人類太空探索活動向深空發展具有非常重要的作用。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種結構簡單、容易操作的觀察懸浮狀態對小動物行為影響的裝置。

本發明所要解決的另一個技術問題是提供該觀察懸浮狀態對小動物行為影響的裝置的使用方法。

為解決上述問題，本發明所述的一種觀察懸浮狀態對小動物行為影響的裝置，其特征在于：該裝置包括對極排列的永久磁體和懸浮于所述永久磁體上方的圓柱形的容器；所述容器內盛放液氮和高溫超導體，其頂部設有蓋子，側壁設有添加液氮的小窗口；所述蓋子上設有圓柱形透明小動物觀察室，該小動物觀察室頂部開有小門。

所述永久磁體是指兩個磁化方向相對的永久磁塊與純鐵條通過粘合劑粘結而成。

所述永久磁塊由高磁能積釹鐵硼制成。

所述高溫超導體是指臨界溫度為92 K的鎳基釔-鋇-銅-氧系超導體。

所述容器由聚四氟乙烯制成。

所述小動物觀察室由聚甲基丙烯酸甲酯制成。

所述容器與所述小動物觀察室的重心重合。

所述容器的重力方向與所述永久磁體的磁力方向相反。