一種小動物行為全自動訓(xùn)練及檢測系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于動物行為訓(xùn)練及檢測系統(tǒng)，具體涉及一種小動物行為全自動訓(xùn)練及檢測系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]行為學(xué)研宄是回答諸多科學(xué)問題有力實驗方法，通過對動物進(jìn)行行為學(xué)訓(xùn)練和觀察，有助于我們對一些科學(xué)問題做出解釋和回答。通常在行為學(xué)實驗中，會將動物的行為和某種實驗條件做出匹配，比如給動物某種實驗信號，動物便隨之做出某種行為，以此對動物做出行為的學(xué)習(xí)訓(xùn)練。傳統(tǒng)的行為學(xué)研宄中自動化程度不高，對于刺激的給出和行為記錄都是通過手動來完成的，這一方面對于精確記錄實驗數(shù)據(jù)不利，同時也增加實驗人員的工作負(fù)擔(dān)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實用新型的目的是提供一種小動物行為全自動訓(xùn)練及檢測系統(tǒng)，以實現(xiàn)動物行為學(xué)實驗的自動化和標(biāo)準(zhǔn)化。
[0004]本實用新型所述的小動物行為全自動訓(xùn)練及檢測系統(tǒng)，包括訓(xùn)練箱、紅外探測單元、供水單元、光照單元以及計算機(jī)控制單元；
[0005]所述訓(xùn)練箱為上方開口的箱體，且箱體的底面具有金屬桿，在箱體的側(cè)壁上設(shè)有多個可供動物頭部伸入的孔洞；
[0006]所述紅外探測單元包括分別設(shè)置在各孔洞洞口處的紅外發(fā)射器和紅外接收器；
[0007]所述供水單元包括分別與各孔洞連通的出水管，并在每根出水管上設(shè)有電磁閥；
[0008]所述控制單元包括計算機(jī)、數(shù)據(jù)采集卡和接線板，計算機(jī)與數(shù)據(jù)采集卡連接，數(shù)據(jù)采集卡與接線板連接，接線板分別金屬桿、各電磁閥以及各紅外接收器連接。
[0009]還包括光刺激單元，該光刺激單元包括設(shè)置在箱體內(nèi)或上方的燈，該燈與接線板連接。用于對實驗動物進(jìn)行光刺激。
[0010]還包括聲音刺激單元，該聲音刺激單元包括設(shè)置在箱體內(nèi)或上方的揚(yáng)聲器，該揚(yáng)聲器與接線板連接。用于對實驗動物進(jìn)行聲音刺激。
[0011]還包括監(jiān)控單元，該監(jiān)控單元包括設(shè)置在箱體上方的紅外攝像頭，該紅外攝像頭與計算機(jī)連接。以實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控或錄制，避免實驗人員對動物行為的影響。
[0012]所述箱體的底面由多根相互平行且間隔設(shè)置的金屬桿組成。箱體的底面鏤空，動物的糞便可以從鏤空的地方排出，能夠保持箱體的清潔，同時金屬桿可以接電來給實驗動物電擊刺激。
[0013]所述孔洞共三個，均設(shè)置在箱體的一側(cè)。
[0014]當(dāng)動物將頭伸入到孔洞時，該孔洞處的紅外信號就會被切斷，即紅外接收器就無法接收到紅外發(fā)射器發(fā)射的紅外信號，這個TTL信號會被Nat1nal Instrument (NI)的數(shù)據(jù)采集卡所采集，然后傳送給計算機(jī)，計算機(jī)根據(jù)預(yù)設(shè)設(shè)計好的流程對動物給予獎勵(供水)，或者施加刺激(比如:光、聲等)，或者給予懲罰(比如:延遲獎勵、電擊懲罰)。
[0015]本實用新型具有以下優(yōu)點:
[0016](I)可以給出多種條件刺激(包括但不限于聲音、光刺激)，應(yīng)用范圍廣；
[0017](2)自動檢測動物的探洞行為，并由計算機(jī)作出準(zhǔn)確記錄，保證了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，并減少了實驗人員的工作量；
[0018](3)可遠(yuǎn)程對實驗動物的行為進(jìn)行監(jiān)控；
[0019](4)自動化高；
[0020]綜上所述，本實用新型的適用范圍廣泛，同時能夠檢測記錄動物的活動影像資料，記錄動物做出行為的時間信息和次數(shù)信息，對正確率做出判斷和自動化統(tǒng)計分析；并且成本不高，有利于其普及使用。
【附圖說明】
[0021]圖1為本實用新型的電路原理圖；
[0022]圖2為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖3為本實用新型的流程圖。
【具體實施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步說明:
[0025]如圖1至3所示的小動物行為全自動訓(xùn)練及檢測系統(tǒng)，包括訓(xùn)練箱、紅外探測單元、供水單元、光刺激單元、計算機(jī)控制單元、監(jiān)控單元以及聲音刺激單元。
[0026]如圖2所示，訓(xùn)練箱為上方開口的箱體12，且箱體12的底面由多個平行且間隔布置的金屬桿7組成的欄桿鏤空底，動物的糞便可以漏過欄桿以保持箱體內(nèi)的清潔，同時金屬桿7可接電來給出電擊刺激。在箱體12的側(cè)壁上設(shè)有多個可供動物頭部伸入的多個孔洞11，孔洞11的數(shù)量可根據(jù)實驗需求確定。本實施例在箱體12上設(shè)置了三個孔洞11，且三個孔洞11均設(shè)在箱體12的一側(cè)壁上。
[0027]紅外探測單元包括分別設(shè)置在各孔洞11洞口處的紅外發(fā)射器和紅外接收器4。紅外發(fā)射器用于發(fā)射紅外信號，紅外接收器4用于接收紅外信號。
[0028]如圖2所示，供水單元包括分別與各孔洞11連通的出水管10，本實施例中由于孔洞11為三個，故出水管10為三根，并在每一根出水管10上設(shè)有電磁閥6。電磁閥6用于控制給水的時間和給水的量，電磁閥6通過繼電器供電并控制其開關(guān)。
[0029]如圖2所示，光刺激單元包括設(shè)置在箱體12上方的燈8，用于實現(xiàn)對動物進(jìn)行光刺激。
[0030]如圖2所示，聲音刺激單元包括設(shè)置在箱體12上方的揚(yáng)聲器9，用于實現(xiàn)對動物進(jìn)行聲音刺激。
[0031]如圖1所示，控制單元包括計算機(jī)2、數(shù)據(jù)采集卡3和接線板5 ;其中，數(shù)據(jù)采集卡3采用NI數(shù)據(jù)采集卡，用于負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的采集和信號的輸出。接線板5采用NI BNC接線板。
[0032]如圖1所示，以上各零部件的電連接關(guān)系如下:紅外攝像頭I與計算機(jī)2連接，計算機(jī)2與數(shù)據(jù)采集卡3連接，數(shù)據(jù)采集卡3與接線板5連接，接線板5分別與燈8、各金屬桿7、揚(yáng)聲器9、三個電磁閥6以及三個紅外接收器4連接。
[0033]本實用新型所述小動物行為全自動訓(xùn)練及檢測系統(tǒng)的工作原理如下:
[0034]動物的活動區(qū)域是一個方形的箱體12，長30cm，寬30cm，高50cm。在這樣的空間里面，大鼠可以自由活動，但是不能隨意逃脫該空間。由于每一個孔洞11的大小剛好允許動物的頭能夠通過但身體不能通過。每當(dāng)動物探頭進(jìn)孔洞11的時候，紅外對射信號便會被切斷，這個TTL信號會被Nat1nal Instrument (NI)的數(shù)據(jù)采集卡3所采集，然后傳送給計算機(jī)2，計算機(jī)2在讀取到這個信號之后，根據(jù)實驗設(shè)計作出相對應(yīng)的判斷；比如給予獎勵(給予水)，或施加刺激(聲、光、氣味等)，或給予懲罰(延遲獎勵、電擊懲罰)。
[0035]行為學(xué)研宄中常常要對實驗動物進(jìn)行訓(xùn)練，為了進(jìn)行高效率的訓(xùn)練，本實用新型選擇用水來作為一種獎勵。水是動物生存的必須物質(zhì)，對于適度缺水的動物而言，水則成為了一種獎勵、一種激勵信號。本實用新型通過對供水單元的控制來完成對動物行為的訓(xùn)練。缺水的動物會為了尋找水源而積極地對環(huán)境進(jìn)行探索。當(dāng)紅外接收器4探測到動物的頭伸入到孔洞11時，計算機(jī)2自動做出判斷；當(dāng)動物的行為符合預(yù)期的時候，則發(fā)出信號控制電磁閥6打開，使動物得到水的獎勵。
[0036]為了避免實驗人員對動物行為的影響，本實用新型采用遠(yuǎn)程監(jiān)控的方式完成對動物行為的監(jiān)控。通過在箱體12的上方安裝有紅外攝像頭I建立實驗室局域網(wǎng)系統(tǒng)，實驗室局域網(wǎng)內(nèi)的計算機(jī)2可以訪問紅外攝像頭1，采集圖像信息(包括錄制)并能夠控制紅外攝像頭I的運動，紅外攝像頭I所記錄到的圖像可以用于之后的統(tǒng)計分析。
[0037]本實用新型所述的小動物行為全自動訓(xùn)練及檢測系統(tǒng)中，所述揚(yáng)聲器9亦可設(shè)置箱體12內(nèi)；所述燈8亦可設(shè)置在箱體12內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種小動物行為全自動訓(xùn)練及檢測系統(tǒng)，其特征在于:包括訓(xùn)練箱、紅外探測單元、供水單元、光照單元以及計算機(jī)控制單元； 所述訓(xùn)練箱為上方開口的箱體(12)，且箱體(12)的底面具有金屬桿(7)，在箱體(12)的側(cè)壁上設(shè)有多個可供動物頭部伸入的孔洞(11); 所述紅外探測單元包括分別設(shè)置在各孔洞(11)洞口處的紅外發(fā)射器和紅外接收器(4)； 所述供水單元包括分別與各孔洞(11)連通的出水管(10)，并在每根出水管(10)上設(shè)有電磁閥(6)； 所述控制單元包括計算機(jī)(2 )、數(shù)據(jù)采集卡(3 )和接線板(5 )，計算機(jī)(2 )與數(shù)據(jù)采集卡(3 )連接，數(shù)據(jù)采集卡(3 )與接線板(5 )連接，接線板(5 )分別與金屬桿(7 )、各電磁閥(6 )以及各紅外接收器(4)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小動物行為全自動訓(xùn)練及檢測系統(tǒng)，其特征在于:還包括光刺激單元，該光刺激單元包括設(shè)置在箱體(12)內(nèi)或上方的燈(8)，該燈(8)與接線板(5)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的小動物行為全自動訓(xùn)練及檢測系統(tǒng)，其特征在于:還包括聲音刺激單元，該聲音刺激單元包括設(shè)置在箱體(12)內(nèi)或上方的揚(yáng)聲器(9)，該揚(yáng)聲器(9)與接線板(5)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的小動物行為全自動訓(xùn)練及檢測系統(tǒng)，其特征在于:還包括監(jiān)控單元，該監(jiān)控單元包括設(shè)置在箱體(12)上方的紅外攝像頭(I )，該紅外攝像頭(I)與計算機(jī)(2)連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的小動物行為全自動訓(xùn)練及檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述箱體(12)的底面由多根相互平行且間隔設(shè)置的金屬桿(7)組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的小動物行為全自動訓(xùn)練及檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述孔洞(11)共三個，均設(shè)置在箱體(12)的一側(cè)。
【專利摘要】本實用新型公開了一種小動物行為全自動訓(xùn)練及檢測系統(tǒng)，包括訓(xùn)練箱、紅外探測單元、供水單元、光照單元以及計算機(jī)控制單元；所述訓(xùn)練箱為上方開口的箱體，且箱體的底面具有金屬桿，在箱體的側(cè)壁上設(shè)有多個可供動物頭部伸入的孔洞；所述紅外探測單元包括分別設(shè)置在各孔洞洞口處的紅外發(fā)射器和紅外接收器；所述供水單元包括分別與各孔洞連通的出水管，并在每根出水管上設(shè)有電磁閥；所述光照單元包括設(shè)置在箱體內(nèi)或上方的燈；所述控制單元包括計算機(jī)、數(shù)據(jù)采集卡和接線板，計算機(jī)與數(shù)據(jù)采集卡連接，數(shù)據(jù)采集卡與接線板連接，接線板分別與燈、金屬桿、各電磁閥以及各紅外接收器連接。本實用新型能夠?qū)崿F(xiàn)動物行為學(xué)實驗的自動化和標(biāo)準(zhǔn)化。
【IPC分類】A01K15-02
【公開號】CN204466573
【申請?zhí)枴緾N201520148657
【發(fā)明人】周藝, 陶璨, 張光偉, 熊鷹
【申請人】中國人民解放軍第三軍醫(yī)大學(xué)
【公開日】2015年7月15日
【申請日】2015年3月17日