CN104490408A - 穿戴式动物行为轨迹追踪装置及方法 - Google Patents

穿戴式动物行为轨迹追踪装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种穿戴式动物行为轨迹追踪装置及方法，该穿戴式动物行为轨迹追踪装置包括：控制芯片、无线收发器、激光发生器、棱镜、行为学装置、透镜及光学感应器；激光发生器产生的入射激光经过棱镜汇聚后进入行为学装置，行为学装置将入射激光反射后形成反射光进入透镜，透镜将反射光汇聚后生成图像信息，并将图像信息发送到光学感应器，光学感应器接收图像信息并将图像信息传输到控制芯片；控制芯片根据光学感应器输入的图像信息生成位置数据，并将位置数据发送给无线收发器；无线收发器连接一计算机，将位置数据发送给该计算机。通过本发明，可以实现大鼠、小鼠等小型模式动物在行为学检测过程中运动轨迹的自动监测和精确评估。

Description

穿戴式动物行为轨迹追踪装置及方法
技术领域
本发明是关于小动物行为的追踪技术，特别是关于一种穿戴式动物行为轨迹追踪装置及方法。
背景技术
目前全球范围内精神分裂症、抑郁症、药物成瘾、老年痴呆症等神经精神疾病的治疗负担占全部疾病的八分之一，超过了心血管疾病和癌症。中国卫生部疾控中心的最新统计数据显示，中国有心理障碍和精神疾病的人口比例高达7％，总数超过1亿人。随着国民寿命的延长，并且由于我国的人口政策造成的特殊的人口结构组成，神经精神疾病所引发的各种问题更为突出。我国神经精神疾病的治疗费用占医疗总花费的20％，居所有疾病之首。神经精神疾病发病率的不断增高，不仅给患者和社会造成了沉重的负担，同时也对这些疾病的治疗和研究带来了前所未有的挑战。发展脑科学也成为全球各个国家的迫切需求。例如上世纪美国的“脑十年”，欧洲的“欧洲脑十年”，日本的二十年“脑科学时代”等计划，都已为神经科学给予了巨额投入。
在神经科学的研究中，模式生物(如大小鼠等)的行为学研究是及其重要的一种手段。利用行为学研究，人们可以在模式生物中建立类似于人类自身的精神疾病模型，并且对相应的神经回路机制展开研究。在行为学研究中，最常用的几种范式分别为旷场实验、高架迷宫实验、T迷宫实验、八臂迷宫实验等，常用的记录手段为摄像和后期的轨迹分析。
由于现有的行为学分析手段多为摄像和后期的轨迹分析，具有如下局限性：
首先，前期的拍摄对于实验装置的要求较高，顶端不能有遮挡物。
此外，光线较暗或者被测动物与环境对比不强烈时对后期的轨迹分析挑战较大，可能会导致分析结果的错误，而过于强烈的光线可能会导致被测动物行为的改变。
因此，单一的摄像记录存在一定的局限性，现有技术存在明显的缺点，严重限制了摄像和后期的轨迹分析的应用。
发明内容
本发明提供一种穿戴式动物行为轨迹追踪装置及方法，以实现大鼠、小鼠等小型模式动物在行为学检测过程中运动轨迹的自动监测和精确评估。
为了实现上述目的，本发明提供一种了穿戴式动物行为轨迹追踪装置，所述的穿戴式动物行为轨迹追踪装置包括：控制芯片、无线收发器、激光发生器、棱镜、行为学装置、透镜及光学感应器；
所述激光发生器产生的入射激光经过所述棱镜汇聚后进入所述的行为学装置，所述行为学装置将所述的入射激光反射后形成反射光进入所述透镜，所述的透镜将所述的反射光汇聚后生成图像信息，并将所述的图像信息发送到所述的光学感应器，所述光学感应器接收所述图像信息并将所述图像信息传输到所述控制芯片；
所述的控制芯片根据所述光学感应器输入的所述图像信息生成位置数据，并将所述的位置数据发送给所述的无线收发器；
所述的无线收发器连接一计算机，将所述的位置数据发送给所述的计算机。
在一实施例中，所述的穿戴式动物行为轨迹追踪装置还包括：
光源，连接所述控制芯片、无线收发器及光学感应器，用于向所述控制芯片、无线收发器及光学感应器供电。
在一实施例中，所述的无线收发器通过蓝牙连接所述计算机。
在一实施例中，所述的行为学装置中设置底板，用于反射经过所述棱镜汇聚后的所述入射激光。
在一实施例中，所述的入射激光为不可见光。
为了实现上述目的，本发明实施例还提供一种动物行为轨迹追踪方法，所述动物行为轨迹追踪方法包括：
激光发生器输出入射激光至棱镜进行汇聚；
行为学装置将经所述棱镜汇聚后的入射激光反射后形成反射光，并将所述反射光传输到所述透镜进行汇聚后生成图像信息；
所述的光学感应器接收所述图像信息并将所述图像信息传输到控制芯片；
所述控制芯片根据所述图像信息生成位置数据，并通过无线收发器将所述位置数据发送给与所述无线收发器连接的计算机。
在一实施例中，所述行为学装置将经所述棱镜汇聚后的入射激光反射后形成反射光，并将所述反射光传输到所述透镜进行汇聚后生成图像信息，包括：所述行为学装置的底板将经所述棱镜汇聚后的入射激光反射后形成反射光，并将所述反射光传输到所述透镜进行汇聚后生成图像信息。
本发明的有益效果在于：通过本发明，可以实现大鼠、小鼠等小型模式动物在行为学检测过程中运动轨迹的自动监测和精确评估。本发明可适用于密闭或者黑暗环境中的小动物运动轨迹追踪，可以自动、客观地记录被测动物的绝望行为，并且实现在线或线下的分析和评估。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例的穿戴式动物行为轨迹追踪装置的结构示意图；
图2为本发明实施例的动物行为轨迹追踪方法流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明实施例提供了一种穿戴式动物行为轨迹追踪装置，该穿戴式动物行为轨迹追踪装置包括：控制芯片100、无线收发器102、激光发生器103、棱镜104、行为学装置105、透镜106及光学感应器107。
控制芯片100连接至无线收发器102、激光发生器103及光学感应器107，用于控制无线收发器102、激光发生器103及光学感应器107工作。
激光发生器103、棱镜104、行为学装置105、透镜106及光学感应器107依次顺序连接，激光发生器103产生的入射激光经过棱镜104汇聚后进入行为学装置105，行为学装置105将入射激光反射后形成反射光，该反射光进入透镜106，透镜106将接收到的反射光汇聚后生成图像信息，并将图像信息传输至光学感应器107，光学感应器107接收该图像信息并将该图像信息传输到控制芯片100。
控制芯片100根据光学感应器107输入的图像信息生成位置数据，并将位置数据发送给无线收发器102。位置数据是指x-y轴坐标信息，可以通过如下方式实现，控制芯片100根据接收到的图像信息，得到在二维平面上的xy轴上的移动像素，进而换算成移动距离，得到位置数据，实现的方式类似于激光鼠标，在此不再赘述。
本发明实施例的穿戴式动物行为轨迹追踪装置通过无线收发器102与外界设备相连接，用于接收外界指令和向外界发送位置数据(该位置数据是指小动物的位置数据)。一实施例中，无线收发器102连接一计算机，将位置数据发送给该计算机。
无线收发器102与计算机连接的方式有多种，在一实施例中，无线收发器102通过蓝牙连接计算机，向计算机发送位置数据。通过该计算机得到的位置数据，可以对小动物的行为轨迹进行追踪。
在一实施例中，本发明穿戴式动物行为轨迹追踪装置还包括：光源101，光源101连接控制芯片100、无线收发器102及光学感应器107，可以向控制芯片100、无线收发器102及光学感应器107供电。
在一实施例中，为了反射入射激光，可以在行为学装置105中设置底板，通过该底板，可以反射经过棱镜汇聚后的入射激光，从而形成反射光。
在一较佳实施例中，激光发生器103产生的入射激光为不可见光。
根据背景技术可知，现有的行为学分析手段多为摄像和后期的轨迹分析，具有较大的局限性。首先，前期的拍摄对于实验装置的要求较高，顶端不能有遮挡物。此外，光线较暗或者被测动物与环境对比不强烈时对后期的轨迹分析挑战较大，可能会导致分析结果的错误。而过于强烈的光线可能会导致被测动物行为的改变。因此，单一的摄像记录存在着一些局限性。
本发明的穿戴式动物行为轨迹追踪装置可以穿戴在身上，例如可以将穿戴式动物行为轨迹追踪装置整合到一个小马甲或者背心上，本发明不以此为限。
通过本发明的穿戴式动物行为轨迹追踪装置，可以实现大鼠、小鼠等小型模式动物在行为学检测过程中运动轨迹的自动监测和精确评估。本发明的穿戴式动物行为轨迹追踪装置可适用于密闭或者黑暗环境中的小动物运动轨迹追踪，可以自动、客观地记录被测动物的绝望行为，并且实现在线或线下的分析和评估。
如图2所示，本发明实施例提供了一种动物行为轨迹追踪方法，所述动物行为轨迹追踪方法包括：
S201：激光发生器输出入射激光至棱镜进行汇聚；
S202：行为学装置将经所述棱镜汇聚后的入射激光反射后形成反射光，并将所述反射光传输到所述透镜进行汇聚后生成图像信息；
S203：光学感应器接收所述图像信息并将所述图像信息传输到控制芯片；
S204：所述控制芯片根据所述图像信息生成位置数据，并通过无线收发器将所述位置数据发送给与所述无线收发器连接的计算机。
本发明实施例的动物行为轨迹追踪方法适用于图1所示的穿戴式动物行为轨迹追踪装置，由图2所示的流程可知，本发明通激光发生器产生入射激光，入射光依次经过至棱镜、行为学装置及透镜后，得到图像信息，该图像信息通过光学感应器传输到控制芯片。控制芯片根据图像信息生成位置数据，并通过无线收发器将该位置数据发送给与无线收发器连接的计算机。通过该计算机得到的位置数据，可以对小动物的行为轨迹进行追踪，可以实现大鼠、小鼠等小型模式动物在行为学检测过程中运动轨迹的自动监测和精确评估。
在一实施例中，S202具体实施时，行为学装置中设置底板，行为学装置的底板将经棱镜汇聚后的入射激光反射后形成反射光，并将该反射光传输到所述透镜进行汇聚，生成图像信息。
根据背景技术可知，现有的行为学分析手段多为摄像和后期的轨迹分析，具有较大的局限性。首先，前期的拍摄对于实验装置的要求较高，顶端不能有遮挡物。此外，光线较暗或者被测动物与环境对比不强烈时对后期的轨迹分析挑战较大，可能会导致分析结果的错误。而过于强烈的光线可能会导致被测动物行为的改变。因此，单一的摄像记录存在着一些局限性。
通过本发明的穿戴式动物行为轨迹追踪装置，可以实现大鼠、小鼠等小型模式动物在行为学检测过程中运动轨迹的自动监测和精确评估。本发明的穿戴式动物行为轨迹追踪装置可适用于密闭或者黑暗环境中的小动物运动轨迹追踪，可以自动、客观地记录被测动物的绝望行为，并且实现在线或线下的分析和评估。
本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种穿戴式动物行为轨迹追踪装置，其特征在于，所述的穿戴式动物行为轨迹追踪装置包括：控制芯片、无线收发器、激光发生器、棱镜、行为学装置、透镜及光学感应器；
所述激光发生器产生的入射激光经过所述棱镜汇聚后进入所述的行为学装置，所述行为学装置将所述的入射激光反射后形成反射光进入所述透镜，所述的透镜将所述的反射光汇聚后生成图像信息，并将所述的图像信息发送到所述的光学感应器，所述光学感应器接收所述图像信息并将所述图像信息传输到所述控制芯片；
所述的控制芯片根据所述光学感应器输入的所述图像信息生成位置数据，并将所述的位置数据发送给所述的无线收发器；
所述的无线收发器连接一计算机，将所述的位置数据发送给所述的计算机。
2.根据权利要求1所述的穿戴式动物行为轨迹追踪装置，其特征在于，所述的穿戴式动物行为轨迹追踪装置还包括：
光源，连接所述控制芯片、无线收发器及光学感应器，用于向所述控制芯片、无线收发器及光学感应器供电。
3.根据权利要求1所述的穿戴式动物行为轨迹追踪装置，其特征在于，所述的无线收发器通过蓝牙连接所述计算机。
4.根据权利要求1所述的穿戴式动物行为轨迹追踪装置，其特征在于，所述的行为学装置中设置底板，用于反射经过所述棱镜汇聚后的所述入射激光。
5.根据权利要求1所述的穿戴式动物行为轨迹追踪装置，其特征在于，所述的入射激光为不可见光。
6.一种动物行为轨迹追踪方法，其特征在于，所述动物行为轨迹追踪方法包括：
激光发生器输出入射激光至棱镜进行汇聚；
行为学装置将经所述棱镜汇聚后的入射激光反射后形成反射光，并将所述反射光传输到所述透镜进行汇聚后生成图像信息；
光学感应器接收所述图像信息并将所述图像信息传输到控制芯片；
所述控制芯片根据所述图像信息生成位置数据，并通过无线收发器将所述位置数据发送给与所述无线收发器连接的计算机。
7.根据权利要求6所述的动物行为轨迹追踪方法，其特征在于，所述行为学装置将经所述棱镜汇聚后的入射激光反射后形成反射光，并将所述反射光传输到所述透镜进行汇聚后生成图像信息，包括：所述行为学装置的底板将经所述棱镜汇聚后的入射激光反射后形成反射光，并将所述反射光传输到所述透镜进行汇聚后生成图像信息。
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