CN103027694B - 一种用于测试动物在强迫游泳状态下活动的装置 - Google Patents
一种用于测试动物在强迫游泳状态下活动的装置 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供一种用于测试动物在强迫游泳状态下活动的装置，属于动物实验设备。该装置包括：至少一个用于动物强迫游泳的实验桶；用于测试动物攀爬行为的力传感器，所述力传感器设置在所述实验桶上；用于记录动物的游泳行为，以获取所述实验桶内动物强迫游泳时的图像数据的摄像头，设置在所述实验桶的上方；以及用于接收和处理动物的攀爬数据和所述实验桶内的图像数据的计算机，所述计算机与所述力传感器和所述摄像头连接。本发明可实时准确捕捉动物的游泳时间、不动时间和攀爬时间，确保实验的稳定性和可靠性。
Description
技术领域
本发明属于动物实验设备，尤其涉及一种用于测试动物在强迫游泳状态下活动的装置。
背景技术
动物强迫游泳实验是指将动物放在一个局限的空间内游泳，动物在努力挣扎仍不能摆脱困境后，进入一种间断的不动状态，称为“行为绝望”状态。抗抑郁药物可缩短动物不动时间，增加其攀爬时间。在规定的时间内，监测、记录和分析动物的游泳时间、不动时间及攀爬时间，可用于抑郁等神经精神性疾病的模型评价、机制研究及药效评价。
目前，国内外强迫动物游泳实验的装置大多采用视频技术获取动物的游泳状态，虽然通过视频技术可以较好的实时检测动物在强迫游泳状态下的不动行为这一指标，但不能准确实时检测动物的攀爬行为。
实时攀爬行为的检测一度成为国内外该装置的研发难点。近年来，尽管有传感器原理应用于强迫游泳实验的装置的研发，但由于技术等原因，对攀爬行为的实时测量仍不准确。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种用于测试动物在强迫游泳状态下活动的装置，实现了动物的攀爬时间的准确测量。
为了达到上述目的，本发明提供一种用于测试动物在强迫游泳状态下活动的装置，包括：
至少一个用于强迫动物游泳的实验桶；
用于测试动物攀爬行为的力传感器，所述力传感器设置在所述实验桶上；
用于记录动物的游泳行为，以获取所述实验桶内动物强迫游泳时的图像数据的摄像头，设置在所述实验桶的上方；以及
用于接收和处理动物的攀爬数据和所述实验桶内的图像数据的计算机，所述计算机与所述力传感器和所述摄像头连接。
可选地，所述装置还包括：用于承载所述实验桶的底座。
可选地，所述底座的形状为方形。
可选地，所述底座的四周设有白光灯阵列。
可选地，所述实验桶的数量为四个，四个所述实验桶按照两两排列，设置于所述底座之上。
可选地，所述装置还包括：横梁，所述横梁通过固定在所述底座上的立杆安装在所述实验桶上方，所述摄像头固定于所述横梁上。
可选地，所述装置还包括：摄像头调节块，通过所述调节摄像头调节块可对所述摄像头进行上下移动。
可选地，所述装置还包括：信号调理电路、采集与传输电路，所述实验桶侧壁上的力传感器、信号调理电路及采集与传输电路依次相连，所述采集与传输电路通过接口模块与所述计算机相连。
本发明的实施例具有以下有益效果：通过力传感器技术检测动物攀爬时间，实现了攀爬时间的准确测量。其次采用白色背光技术，对不同毛色的动物都可以取得良好的图像数据，可实时准确捕捉动物的游泳时间、不动时间和攀爬时间，确保实验的稳定性和可靠性。
附图说明
图1为本发明的实施例中用于测试动物在强迫游泳状态下活动的装置100的结构示意图；
图2为本发明的实施例中用于测试动物在强迫游泳状态下活动的装置的方框图；
图3为本发明的实施例中强迫游泳攀爬测量电路图的示意图；
图4为本发明的实施例中强迫游泳单通道攀爬时间的示意图；
图5为本发明的实施例中第一次双通道攀爬时间验证的示意图；
图6为本发明的实施例中第二次双通道攀爬时间验证的示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清晰明白，下面结合实施例和附图，对本发明实施例做进一步的详细说明。在此，本发明的示意性实施例及说明用于解释本发明，但并不作为本发明的限定。
如图1~2所示，为本发明的实施例中用于测试动物在强迫游泳状态下活动的装置100的结构示意图。该装置100包括：
至少一个用于动物强迫游泳的实验桶17；
用于测试动物攀爬行为的力传感器31，该力传感器31设置在实验桶17上；
用于记录动物的游泳行为，以获取实验桶17内动物强迫游泳时的图像数据的摄像头15，设置在实验桶17的上方；以及
用于接收和处理动物的攀爬数据和实验桶17内的图像数据的计算机2，计算机2与力传感器31和摄像头15连接。
在本发明的一个实施例中，该装置100还包括：用于承载实验桶17的底座11。可选地，该底座11的形状为方形，当然可以理解的是，在本发明的实施例中并不限定底座11的具体形状。
在本发明的一个实施例中，底座11的四周设有白光灯阵列16，以提供视频采集的背景光。
在本发明的一个实施例中，该至少一个实验桶17的数量为四个，四个实验桶17按照两两排列，设置于底座11之上。例如可将实验桶17的截面设置为圆形。当然可以理解的是，在本发明的实施例中并不限定实验桶17形状。
在本发明的一个实施例中，该装置100还包括：横梁14，横梁14通过固定在底座上的立杆12安装在实验桶17上方，摄像头15固定于横梁14上，与四个实验桶17相对应。
在本发明的一个实施例中，该装置100还包括：摄像头调节块13，通过调节摄像头调节块13可对摄像头15进行上下移动。
继续参见图2，摄像头15与计算机2上的视频卡21相连。实验桶17侧壁上的力传感器31、信号调理电路32及采集与传输电路33依次相连。采集与传输电路通过接口模块22与计算机2相连，该接口模块22可以为USB接口。
计算机2还包括：主控计算机、强迫游泳实验软件和打印机。实验软件将动物在实验桶内的游泳、攀爬及不动状态进行实时评价，记录、显示、统计并保存实验数据，直接驱动打印机打印实验报告。
在本发明的实施例中，本装置100采用视频加力传感器的原理提取行为学指标。视频技术，用于检测动物的游泳时间和不动时间。采用白色背光技术，对不同毛色的动物都可以取得良好的图像数据。本装置100采用力传感器用于实时检测动物的攀爬行为，实现攀爬时间的实时准确测量。
攀爬时间的测量：
1、如图3所示，为强迫游泳攀爬测量电路图的示意图，电路分为一级固定增益放大、二级可调增益放大、电位变换与限幅四级。放大器选用四运放TL064，限幅用NPN三极管9013，经过电位变换和限幅后，保证了输入到MCU的AD端的信号范围在0～3V。
2、采集传输选用C8051F340MCU，带有10位AD转换和USB控制器，采集的4只桶的传感器信号完成AD转换后，由PC机通过USB口读取。每路AD用100Hz采样，采样间隔10ms。确保了攀爬数据采集的准确性。
3.单通道攀爬时间的验证
3.1实验材料与方法：
3.1.1实验动物
雄性ICR小鼠41只，体重19-20g动物许可证号【SCXK(京)2004-0001】。动物购进后饲养于SPF动物房，适应实验环境一周，实验室温度22-25℃，明暗周期12h/12h。
3.1.2实验方法
打开计算机，点击强迫游泳程序进入主界面，此时应确保计算机与实验装置连接正常，将小鼠放入实验装置中适应1分钟，水深12cm水温23~25℃。.同时进行参数设置，在实验方案中填写实验名称，动物品系等基本参数。在实验参数样本设置中设置实验时间，动物编号。在几何、照度标定中，在0~200范围内调整视频界面的亮度，为实验提供一个良好的背景光，点击照度标定，小鼠进行标定，在0~255范围内调整水面的照度让小鼠与周围背景辨别出来，同时保证标定范围内的噪声影响到最小。在数据采集界面设置好攀爬幅度0.5V，间隔时间200ms，持续时间200ms。开始实验并同时录像记录动物的攀爬行为与计算机统计的攀爬时间比较分析。
3.1.3统计方法
采用SPSS17.0中correl函数计算出两组数值的相关系数。
3.2结果
通过计算，单通道人机相关性达到0.9287，如图4，系列1为人工记录的不动时间，系列2为软件记录的小鼠不动时间。
4.双通道攀爬时间验证
4.1实验材料和方法
4.1.1实验动物
雄性ICR小鼠52只，体重19-21g,动物购进后饲养于SPF级动物房，适应环境一周。实验室温度22-25℃，明暗周期12h/12h。其它操作同单通道验证。
4.1.2实验分组
动物分成两组，第一组36只第二组26只，自由饮食给水。
4.1.3实验方法
实验方法除同时放入两只小鼠外其余操作同上面单通道攀爬时间验证。
4.1.4统计方法
采用SPSS17.0中correl函数计算出两组数值的相关系数。
4.2结果
通过计算，第一次双通道人机相关性达到0.9764，第二次双通道人机相关性达到0.9397。如图5、6。系列1为人工记录的不动时间，系列2为软件记录的小鼠不动时间。
本发明的实施例具有以下有益效果：首先采用力传感器技术检测动物攀爬时间，实现了攀爬时间的准确测量。其次采用白色背光技术，对不同毛色的动物都可以取得良好的图像数据，可实时准确捕捉动物的游泳时间、不动时间和攀爬时间，确保实验的稳定性和可靠性。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种用于测试动物在强迫游泳状态下活动的装置，其特征在于，包括：至少一个用于动物强迫游泳的实验桶；用于测试动物攀爬行为的力传感器，所述力传感器设置在所述实验桶侧壁上；用于记录动物的游泳行为，以获取所述实验桶内动物强迫游泳时的图像数据的摄像头，设置在所述实验桶的上方；以及用于接收和处理动物的攀爬数据和所述实验桶内的图像数据的计算机，所述计算机与所述力传感器和所述摄像头连接，所述装置还包括：用于承载所述实验桶的底座，所述底座的形状为方形，所述底座的四周设有白光灯阵列。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述实验桶的数量为四个，四个所述实验桶按照两两排列，设置于所述底座之上。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：横梁，所述横梁通过固定在所述底座上的立杆安装在所述实验桶上方，所述摄像头固定于所述横梁上。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：摄像头调节块，通过所述摄像头调节块可对所述摄像头进行上下移动。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：信号调理电路、采集与传输电路，所述实验桶侧壁上的力传感器、信号调理电路及采集与传输电路依次相连，所述采集与传输电路通过接口模块与所述计算机相连。
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