全自動小動物實驗跑步機如何定義和檢測“力竭”？

全自動小動物實驗跑步機（動物實驗跑臺），可實現大、小鼠通用。 所有參數設置均在儀器上的觸摸屏上完成，方便快捷。觸屏還能夠監測實驗進度，顯示實驗結果，方便實時觀察數據，修正實驗。小動物實驗跑步機的速度設定范圍在1-110m/min，精度1mm/min，有勻速模式、加速模式、定角度坡道模式可選。跑道可電動傾斜0-30°。儀器可自動檢測跑步速度、距離與相對距離。

一、“力竭”的標準化定義

在動物運動科學中，力竭需滿足以下核心條件：

運動能力喪失：動物無法維持設定速度（即使施加刺激）。

生理觸發：逃避動機消失，無法響應激勵（如電擊、氣流）。

保護機制：防止動物因過度運動死亡（如體溫過高、虛脫）。

示例：小鼠力竭判定通常需同時滿足：

連續5秒停留在電擊網格上；

10秒內受電擊≥3次；

速度降至設定值的30%以下。

二、檢測力竭的核心技術模塊

1. 行為監測系統

壓力感應跑道：足底接觸面積、步頻；連續3步無有 效蹬踏 → 運動能力喪失

紅外定位陣列：動物位置、停留時長 ； 尾部持續遮擋終點激光>5秒

電擊網格計數器：逃避次數/失敗率；10秒內逃避失敗率≥80%

2. 動態激勵反饋

自適應電刺激：

初始電壓：0.3mA（安全閾值），每30秒遞增0.1mA至1.0mA上限；

若電壓達1.0mA時仍無逃避行為，判定力竭。

氣流激勵：

氣壓噴射（0.5-2.0psi）刺激尾部，3次無反應則終止實驗。

三、數據驗證與校準

同步視頻記錄：

攝像頭（120fps）捕捉運動姿態，人工復核力竭時刻（如肢體拖行、腹部貼地）。

設備自檢：

每日校準電擊電流（誤差±0.05mA）、速度傳感器（誤差±0.01m/s）。

生物標定：

定期用健康動物測試，確認力竭時血乳酸≥10mmol/L（驗證生理相關性）。

四、避免“假性力竭”

動機真實性保障：

電擊強度從0.3mA階梯式增加，避免動物因恐懼而非疲勞停止運動。

多參數否決機制：

若動物暫停運動但體溫/代謝正常，系統自動延長判定窗口至10秒，減少誤判。