鸟类双重呼吸立体动态演示模型制造技术

本实用新型专利技术公开了一种鸟类双重呼吸立体动态演示模型，属于教具；旨在提供一种模拟鸟类在飞行过程中实现双重呼吸的演示模型。它包括鸟立体模型和呼吸系统模型；鸟立体模型由各自通过舵机（10）固定在透明鸟身两侧的翅膀（9）构成，呼吸系统模型由位于鸟身（3）内且带有透明管（1）的肺部模型（2）、伸入肺部模型（2）内的两根LED灯带（11）、位于肺部模型（2）表面并与其内部连通的九个气球（12）构成；底座（4）中有电源适配器（5）、控制器（6）、充气泵（7）和抽气泵（8），控制器（6）分别与充气泵（7）、抽气泵（8）、舵机（10）、LED灯带（11）电连接；充气泵（7）和抽气泵（8）均与肺部模型（2）内部连通。

【技术实现步骤摘要】
鸟类双重呼吸立体动态演示模型
本技术涉及一种鸟类双重呼吸演示模型，尤其涉及一种鸟类双重呼吸立体动态演示模型；属于教学用具。
技术介绍
鸟类呼吸系统及其双重呼吸是中学生物课程需要掌握的重要内容，其呼吸过程比较复杂抽象，是中学生物课程教学的重点和难点之一。鸟类的肺部分布一共有九个气囊，分别由不同的通道和阀门控制。静止时，鸟类的呼吸作用是靠肋骨升降引起胸廓的扩张和缩小来完成的。飞翔时，由于胸肌处于紧张状态，不能采取静止时的呼吸方式；因此只有依靠气囊才能完成强烈的呼吸作用，满足飞翔时高能量的消耗。当翅膀抬起时，吸入空气进入肺部，其中的一部分新鲜空气与肺部毛细血管进行气体交换，而另一部分还没有来得及与血液进行气体交换的新鲜空气则直接进入九个气囊中贮存；当翅膀压下时，各气囊受到挤压而收缩，贮存的空气从气囊中压出并再度进入肺部，于是又顺便在肺中进行一次气体交换并排出体外。鸟类每作一次呼气与吸气活动，其肺部就会发生两次气体交换的现象即称为“双重呼吸”。为了有助于学生充分理解鸟类呼吸系统构造及其飞翔时的呼吸过程，通常采用挂图、静态模型等教具来进行教学。这类教具虽然比较简单，但难以动态形象地演示鸟在飞翔过程中，其呼吸系统是如何通过双重呼吸方式来实现碳氧交换的，因此教学效果不佳。为此，名称为“家鸽双重呼吸演示器（CN2517058Y）”的技术公开了一种可演示鸟类双重呼吸过程的教学模型，该技术专利虽然可近似模拟演示鸟类双重呼吸过程，但仍然属于静态模型，无法形象直观地演示鸟在飞翔状态下各器官之间的协同配合以及各器官之间的状态关系；而且存在结构复杂、操作演示麻烦等缺陷。
技术实现思路
针对现有技术存在的上述缺陷，本技术旨在提供一种鸟类双重呼吸立体动态演示模型，该模型能够模拟演示鸟类在飞翔状态下翅膀协同呼吸系统实现双重呼吸的过程。为了实现上述目的，本技术采用以下技术方案：它包括位于鸟立体模型内部的呼吸系统模型；所述鸟立体模型由固定在底座上的透明鸟身、各自通过舵机分别固定在该鸟身两侧的翅膀构成；所述呼吸系统模型由固定在鸟身内部的密闭透明管、与该透明管下端连接的空心透明肺部模型、一端与喙部连接另一端插入透明管并伸入肺部模型中的两根LED灯带、分布于肺部模型表面并与其内部连通的九个气球构成；底座中有电源适配器、控制器、充气泵和抽气泵，电源适配器分别向控制器、充气泵、抽气泵、两舵机以及两LED灯带供电，控制器分别与充气泵、抽气泵、两舵机以及两LED灯带电连接；充气泵和抽气泵分别与肺部模型的内部连通。充气泵和抽气泵的出口端均连接有单向阀；一根LED灯带上的灯珠按自上而下的顺序逐一闪烁，另一根LED灯带上的灯珠按自下而上的顺序逐一闪烁。与现有技术比较，本技术由于采用了上述技术方案，利用分别固定在鸟身两侧的舵机来带动一对翅膀上下运动、以透明管模拟鸟类的气管、以两根不同颜色的LED灯带模拟呼吸气流的流动方向和到达部位、利用气球模拟鸟类肺部的气囊，并利用控制器以及内部程序通过相应的执行机构来控制协调翅膀、LED灯带、以及气球的膨胀或收缩状态；因此不仅能够形象直观地演示鸟在飞翔状态下如何通过煽动翅膀来协同呼吸器官实现双重呼吸，而且还能直观地演示呼吸器官随翅膀运动而发生变化的过程及形态、并可清晰观察到呼吸气流（新鲜空气和二氧化碳）的流向。从而可将鸟类在飞翔状态下的双重呼吸这一抽象概念直观、立体、动态地呈现给学生，帮助学生构建鸟类双重呼吸概念，进而提高教学质量。附图说明图1是本技术的立体结构示意图；图2是本技术的呼吸系统结构示意图；图3本技术的气路连接示意图。图中：透明管1、肺部模型2、鸟身3、底座4、电源适配器5、控制器6、充气泵7、抽气泵8、翅膀9、舵机10、LED灯带11、气球12、单向阀13。具体实施方式下面结合附图和具体的实施例对本技术作进一步说明。如图1-3所示：鸟立体模型固定于底座4上，该鸟立体模型的内部有呼吸系统模型。其中：所述鸟立体模型由固定在底座4上的透明鸟身3、各自通过舵机10分别固定在该鸟身两侧的翅膀9构成；所述呼吸系统模型由固定在鸟身3内部的密闭透明管1、与该透明管下端连接呈空心透明状的肺部模型2、一端与喙部连接另一端插入透明管1并向下伸入肺部模型2中的两根LED灯带11、分布于肺部模型2表面并与其内部连通的九个橡胶气球12构成；底座4中固定有电源适配器5、控制器6、充气泵7和抽气泵8，电源适配器5分别通过导线向控制器6、充气泵7、抽气泵8、两舵机10以及两LED灯带11供电，控制器6分别通过信号线与充气泵7、抽气泵8、两舵机10以及两LED灯带11电连接；充气泵7和抽气泵8分别通过气管（图中未标示出）与肺部模型2的内部连通。上述施例中的舵机10是一种位置（角度）伺服驱动器，适用于需要角度不断变化并可以保持的控制系统。主要适用于需要角度不断变化并可以保持的控制系统，如人形机器人的手臂和腿，车模和航模的方向控制。舵机的控制信号实际上是一个脉冲宽度调制信号（PWM信号），该信号可由FP-GA器件、模拟电路或单片机产生。本实施例中的舵机10采用航模电动舵机，为市售成熟产品。上述施例中的控制器6采用Arduino单片机。为了保证工作可靠，在充气泵7的出口端和抽气泵8的出口端均安装单向阀13。为了显示吸入的新鲜空气与呼出的二氧化碳的流向，两根LED灯带11上的灯珠分别采用不同的发光颜色：灯珠按自上而下顺序逐一闪烁绿光的那根LED灯带11代表吸入的清鲜空气及流向，灯珠按自下而上顺序逐一闪烁紫光的那根LED灯带11代表呼出的二氧化碳及流向。教学演示时，将电源适配器5接通电源，打开安装在底座上的电源开关（图中未示出）；控制器6向两台舵机10、发绿光的那条LED灯带11、充气泵7发出工作指令：两舵机10带动翅膀9抬起（此时为吸气），闪烁绿光的LED灯带11按水流形式自上而下逐一发光（代表吸入新鲜空气进入肺部，且一部分空气在肺部进行气体交换），与此同时充气泵7通过气管向肺部模型2中充入空气、各气球12逐渐鼓胀（代表另一部分未经过气体交换的清鲜空气直接进入气囊贮存）；当翅膀抬升至最高位置时，各气球12膨胀至最大。随后，控制器6向两台舵机10、发紫光的那条LED灯带11、抽气泵8发出工作指令：两舵机10带动翅膀9下压（此时为呼气），闪烁紫光的LED灯带11按水流形式自下而上逐一发光（代表呼出肺部的二氧化碳），与此同时充气泵7停止工作、且抽气泵8通过橡胶管（图中未标示出）抽出肺部模型2中的空气、各气球12逐渐缩小（代表气囊贮存的清鲜空气再次进入肺部，并进行气体交换）；当翅膀下压至最低位置时，各气球12瘪平（代表气囊中的空气全部排出）。如此往复循环，即可动态立体化地演示鸟类在飞翔状态下翅膀协同呼吸系统完成一次呼气和吸气活动时所进行的两次气体交换过程（即双重呼吸）。演示完毕，关掉电源开关、截断电源即可。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种鸟类双重呼吸立体动态演示模型，包括位于鸟立体模型内部的呼吸系统模型；其特征在于：/n所述鸟立体模型由固定在底座上的透明鸟身（3）、各自通过舵机（10）分别固定在该鸟身两侧的翅膀（9）构成；/n所述呼吸系统模型由固定在鸟身（3）内部的密闭透明管（1）、与该透明管下端连接的空心透明肺部模型（2）、一端与喙部连接另一端插入透明管（1）并伸入肺部模型（2）中的两根LED灯带（11）、分布于肺部模型（2）表面并与其内部连通的九个气球（12）构成；/n底座（4）中有电源适配器（5）、控制器（6）、充气泵（7）和抽气泵（8），电源适配器（5）分别向控制器（6）、充气泵（7）、抽气泵（8）、两舵机（10）以及两LED灯带（11）供电，控制器（6）分别与充气泵（7）、抽气泵（8）、两舵机（10）以及两LED灯带（11）电连接；充气泵（7）和抽气泵（8）分别与肺部模型（2）的内部连通。/n

【技术特征摘要】
1.一种鸟类双重呼吸立体动态演示模型，包括位于鸟立体模型内部的呼吸系统模型；其特征在于：
所述鸟立体模型由固定在底座上的透明鸟身（3）、各自通过舵机（10）分别固定在该鸟身两侧的翅膀（9）构成；
所述呼吸系统模型由固定在鸟身（3）内部的密闭透明管（1）、与该透明管下端连接的空心透明肺部模型（2）、一端与喙部连接另一端插入透明管（1）并伸入肺部模型（2）中的两根LED灯带（11）、分布于肺部模型（2）表面并与其内部连通的九个气球（12）构成；
底座（4）中有电源适配器（5）、控制器（6）、充气泵（7）和抽气泵（8），电源适配器（5）分别向控制器（6）、充...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓可，金浪，
申请(专利权)人：贵州师范学院，
类型：新型
国别省市：贵州;52