CN105467107B - 一种分析系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种分析系统，包括：观测箱、位置检测模块、刺激发生模块、激光发生模块，其中：所述观测箱由第一腔体、第二腔体以及连接所述第一腔体、所述第二腔体的中间通道组成；所述位置检测模块位于所述观测箱的中间通道侧壁的第一预设位置，与所述刺激发生模块和所述激光发生模块电连接；所述刺激发生模块位于所述观测箱的中间通道侧壁的第二预设位置，与所述位置检测模块电连接；所述激光发生模块与所述位置检测模块电连接。本发明实施例提供技术方案有利于避免人力控制、节省时间，同时减小人为主观性造成实验误差。

Description

一种分析系统

技术领域

本发明涉及生物工程技术领域，具体涉及一种分析系统。

背景技术

动物的警觉反应行为是动物的一种对于外界可能的威胁做出本能且必要的防御反应行为，例如，动物对于突然出现的危险刺激会表现出包括树耳、抬头、停滞环视周围等在内的一系列特征，随后会产生逃跑、防御等行为。动物的这种警觉反应行为对于动物的生存和繁衍具有重要意义，同时，对动物的警觉反应神经环路的解析，也有助于人们理解大脑对于外界信号的处理机制，进一步地，能够了解一些脑功能障碍疾病例如自闭症、精神分离症的病因，进而进行干预和治疗。

对动物的警觉反应神经环路的解析需要构建一个动物行为观察实验箱，使得动物能够在实验箱里完成设定的实验范式，实验箱还需要能够施加各种刺激例如闪光、声音、吹气等，以此来诱发动物的警觉行为。光调控警觉行为需要具备基本的光脉冲发生装置，激光发生装置，光导纤维，及植入的套管。此外，还需要对动物的活动行为进行视频监控。但是，现有技术中，诱发警觉行为的刺激以及对于光遗传调控中光脉冲的施加都是通过人为手动控制的，人工操作控制的解决方案，不仅耗时费力，还会由于不可避免的人为主观性造成实验误差。

发明内容

本发明实施例提供了一种分析系统，以期解决现有分析系统中，由于人工操作所带来的耗时、费力以及不可避免的人为主观性造成实验误差。

本发明实施例第一方面提供一种分析系统，包括：观测箱、位置检测模块、刺激发生模块、激光发生模块，其中：

所述观测箱由第一腔体、第二腔体以及连接所述第一腔体、所述第二腔体的中间通道组成；

所述位置检测模块位于所述观测箱的中间通道侧壁的第一预设位置，与所述刺激发生模块和所述激光发生模块电连接；

所述刺激发生模块位于所述观测箱的中间通道侧壁的第二预设位置，与所述位置检测模块电连接；

所述激光发生模块与所述位置检测模块电连接。

其中可选地，所述系统还包括视频监控模块、其中：

所述视频监控模块，用于采集所述观测箱内部的影像信息。

其中可选地，所述系统还包括控制器，其中：

所述视频监控模块与所述控制器电连接，还用于将采集的所述影像信息传输给所述控制器；

所述控制器，用于接收所述视频监控模块发送的所述影像信息以对观测箱内部进行监控。

其中可选地，所述位置检测模块包括：红外对射传感器和微处理器；

所述红外对射传感器与所述微处理器电连接，用于检测物体是否经过所述第一预设位置；

所述红外对射传感器，具体用于当检测到物体经过所述第一预设位置时，产生电信号；

所述微处理器与所述红外对射传感器、所述刺激发生模块和所述激光发生模块电连接，用于接收所述红外对射传感器产生的电信号，并触发所述刺激发生模块产生刺激信号和/或触发所述激光发生模块产生激光；

所述控制器与所述红外对射传感器电连接，还用于控制红外对射传感器的工作开关。

其中可选地，所述红外对射传感器为对射式NPN三线常开型光电开关。

其中可选地，所述位置检测模块还包括：计数显示器；所述计数显示器与所述红外对射传感器电连接，用于记录并显示所述红外对射传感器产生电信号的次数。

其中可选地，所述刺激发生模块包括以下至少一种：光刺激源、声音刺激源及吹气刺激装置。

其中可选地，所述激光发生模块包括激光器、光传输介质；

所述激光器与所述位置检测模块的微处理器电连接，用于产生至少两种以上波长的激光；

所述光传输介质与所述激光器电连接，用于将所述激光器产生的不同波长的光传导至所述物体。

其中可选地，所述激光发生模块还包括波形发生器；

所述波形发生器与所述激光器电连接，用于产生波形信号，以调节激光器所产生的激光的持续时间、占空比、周期和幅度；

所述控制器与所述波形发生器电连接，还用于控制所述波形发生器产生波形信号的持续时间、占空比、周期和幅度。

其中可选地，所述视频监控模块包括：摄像头和视频采集卡；

所述摄像头，用于采集所述观测箱内部的影像信息；

所述视频采集卡与所述摄像头和所述控制器电连接，用于将采集到所述影像信息转换为数字信号，并将所述数字信号传输给所述控制器。

可以看出，本发明实施例技术方案中，分析系统包括：观测箱、位置检测模块、刺激发生模块、激光发生模块，其中，所述位置检测模块位于所述观测箱的中间通道侧壁的第一预设位置，所述刺激发生模块位于所述观测箱的中间通道侧壁的第二预设位置，所述位置检测模块分别与所述刺激发生模块和所述激光发生模块电连接，当所述位置检测模块检测到有动物经过所述第一预设位置时，产生电信号自动触发刺激发生模块产生刺激和/或所述激光发生模块产生激光，以对动物的警觉反应神经环路进行解析，避免人力操作，从而节省时间、减小人为主观性造成实验误差。

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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1-1是本发明实施例提供的一种分析系统的模块构架示意图；

图1-2是本发明实施例提供的分析系统的模块构架图的一种具体实施方式示意图；

图1-3是本发明实施例提供的一种分析系统的观测箱的具体尺寸示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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作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。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

请参阅图1-1至1-3，图1-1是本发明实施例提供的一种分析系统的模块构架示意图，图1-2是本发明实施例提供的分析系统的模块构架图的一种具体实施方式示意图，如图1-2所示，所述分析系统包括：观测箱(由①、②、③组成)、位置检测模块④、刺激发生模块⑥、激光发生模块，其中：

所述观测箱由第一腔体①、第二腔体②以及连接所述第一腔体①、所述第二腔体②的中间通道③组成；所述位置检测模块④位于所述观测箱的中间通道③侧壁的第一预设位置，与所述刺激发生模块⑥和所述激光发生模块电连接；所述刺激发生模块⑥位于所述观测箱的中间通道③侧壁的第二预设位置，与所述位置检测模块④电连接；所述激光发生模块与所述位置检测模块④电连接。

具体地，上述观测箱，用于为动物提供一个活动空间，在未施加任何刺激的情况下，动物会在观测箱内部自由走动探索，但不会逃出观测箱。上述观测箱包括第一腔体①、第二腔体②，其中两个腔体尺寸相同，腔体的顶部均设置为敞开形状。在两个腔体相对的一侧，各开设一个小门，两个小门之间用中间通道③连接，中间通道的顶部保留一条通气的缝，缝的尺寸可以设置为5cm。上述观测箱由于要求良好的透明性、强度大、耐腐蚀、耐湿、隔声性好，因此可以选用聚甲基丙烯酸甲酯材料(俗称亚克力)制成，但不限于选用聚甲基丙烯酸甲酯材料。整个观测箱为同一种材料一体化构型，因此可采用增量制造技术(又称3D打印技术)加工制造，有利于缩短加工周期、加快实验进度、同时也有利于降低实验成本。其中观测箱的具体尺寸可参考图1-3所示，但不限于图1-3所示的设计。

具体地，上述位置检测模块④位于所述观测箱的中间通道③侧壁的第一预设位置。上述位置检测模块④包括红外对射传感器④和微处理器⑤，其中，所述红外对射传感器④实质上是一种红外对射式NPN三线常开型光电开关，这种开关在2-30cm范围内被遮挡时输出低电平，尺寸小，隐蔽，不会对干扰动物的注意力。本发明用到的红外对射传感器④包括发射端和接收端两个部分，发射端由发射探头、发射电路以及5V电源导线组成；接收端由接收探头、接收电路和5V电源导线以及输出导线组成，输出导线在对射传感器被遮挡时输出低电平。输出线连接上一个1K的上拉电阻后与微处理器⑤连接，微处理器⑤在接收到信号后能够触发刺激发生模块⑥产生多种刺激模式，例如闪光、声音刺激，和/或触发激光发生模块产生不同波长的激光。

具体地，所述刺激发生模块⑥位于所述观测箱的中间通道③侧壁的第二预设位置，可以包括但不限于以下至少一种刺激形式：闪光、声音、吹气。

具体地，所述激光发生模块能够发出包括激活光敏蛋白所要求的波长，进而控制动物激活或关闭控制警觉反应的脑区。

在本发明实施例中，动物在观测箱内部自用活动，位置检测模块一旦检测到动物到达第一预设位置，将产生电平信号触发刺激发生模块⑥施加刺激，刺激施加后，动物将会产生警觉行为。为了对警觉反应神经环路进行解析，在本发明实施例中，使实验动物带有光敏感的光敏蛋白，通过两种不同波长的激光，特异性地激活或关闭动物调控警觉行为的脑雾，进而实现对警觉反应神经环路的解析。

其中可选地，所述系统还包括视频监控模块⑧、其中：

所述视频监控模块⑧，用于采集所述观测箱内部的影像信息。

其中可选地，如图1-2所示，所述系统还包括控制器⑨，其中：

所述视频监控模块⑧与所述控制器⑨电连接，还用于将采集的所述影像信息传输给所述控制器⑨；

所述控制器⑨，用于接收所述视频监控模块⑧发送的所述影像信息以对观测箱内部进行监控。

具体地，控制器可以实施显示观测箱内部的视频画面，有利于实验者对实验进行远程操控，减小人为因素对实验造成的误差。

其中可选地，所述位置检测模块④包括：红外对射传感器④和微处理器⑤；

所述红外对射传感器④与所述微处理器⑤电连接，用于检测物体是否经过所述第一预设位置；

所述红外对射传感器④，具体用于当检测到物体经过所述第一预设位置时，产生电信号；

所述微处理器⑤与所述红外对射传感器④、所述刺激发生模块⑥和所述激光发生模块电连接，用于接收所述红外对射传感器④产生的电信号，并触发所述刺激发生模块⑥产生刺激信号和/或触发所述激光发生模块产生激光；

所述控制器⑨与所述红外对射传感器④电连接，还用于控制红外对射传感器④的工作开关。

其中可选地，所述红外对射传感器④为对射式NPN三线常开型光电开关。

其中可选地，所述位置检测模块④还包括：计数显示器；所述计数显示器与所述红外对射传感器④电连接，用于记录并显示所述红外对射传感器④产生电信号的次数。

其中可选地，所述刺激发生模块包括以下至少一种：光刺激源、声音刺激源及吹气刺激装置。

其中可选地，所述激光发生模块包括激光器⑦、光传输介质；

所述激光器⑦与所述位置检测模块④的微处理器⑤电连接，用于产生至少两种以上波长的激光；

所述光传输介质与所述激光器⑦电连接，用于将所述激光器⑦产生的不同波长的光传导至所述物体。

其中可选地，所述激光发生模块还包括波形发生器⑩；

所述波形发生器⑩与所述激光器⑦电连接，用于产生波形信号，以调节激光器⑦所产生的激光的持续时间、占空比、周期和幅度；

所述控制器⑨与所述波形发生器⑩电连接，还用于控制所述波形发生器⑩产生波形信号的持续时间、占空比、周期和幅度。

其中可选地，所述视频监控模块⑧包括：摄像头和视频采集卡；

所述摄像头，用于采集所述观测箱内部的影像信息；

所述视频采集卡与所述摄像头和所述控制器⑨电连接，用于将采集到所述影像信息转换为数字信号，并将所述数字信号传输给所述控制器⑨。

可以看出，本发明实施例技术方案中，分析系统包括：观测箱、位置检测模块、刺激发生模块、激光发生模块，其中，所述位置检测模块位于所述观测箱的中间通道侧壁的第一预设位置，所述刺激发生模块位于所述观测箱的中间通道侧壁的第二预设位置，所述位置检测模块分别与所述刺激发生模块和所述激光发生模块电连接，当所述位置检测模块检测到有动物经过所述第一预设位置时，产生电信号自动触发刺激发生模块产生刺激和/或所述激光发生模块产生激光，以对动物的警觉反应神经环路进行解析，避免人力操作，从而节省时间、减小人为主观性造成实验误差。

本发明实施例还提供一种计算机存储介质，其中，该计算机存储介质可存储有程序，该程序执行时包括上述系统实施例中记载的任何一种服务进程的监控方法的部分或全部步骤。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置，可通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：闪存盘、只读存储器(英文：Read-Only Memory，简称：ROM)、随机存取器(英文：Random Access Memory，简称：RAM)、磁盘或光盘等。

以上对本发明实施例所提供的一种分析系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个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，综上上述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种分析系统，其特征在于，包括：观测箱、位置检测模块、刺激发生模块、激光发生模块，其中：

所述观测箱由第一腔体、第二腔体以及连接所述第一腔体、所述第二腔体的中间通道组成，所述观测箱供动物自由走动；

所述位置检测模块位于所述观测箱的中间通道侧壁的第一预设位置，与所述刺激发生模块和所述激光发生模块电连接；

所述刺激发生模块位于所述观测箱的中间通道侧壁的第二预设位置，与所述位置检测模块电连接，所述刺激发生模块与所述第一腔体之间的距离小于所述刺激发生模块与所述第二腔体之间的距离，所述刺激模块用于使动物产生警觉行为；

所述激光发生模块与所述位置检测模块电连接，所述激光发生模块用于发出包括激活光敏蛋白所要求的波长，进而控制动物激活或关闭控制警觉反应的脑区。

2.如权利要求1所述的分析系统，其特征在于，所述系统还包括视频监控模块、其中：

所述视频监控模块，用于采集所述观测箱内部的影像信息。

3.如权利要求2所述的分析系统，其特征在于，所述系统还包括控制器，其中：

所述视频监控模块与所述控制器电连接，还用于将采集的所述影像信息传输给所述控制器；

所述控制器，用于接收所述视频监控模块发送的所述影像信息以对观测箱内部进行监控。

4.如权利要求3所述的分析系统，其特征在于，所述位置检测模块包括：红外对射传感器和微处理器；

所述红外对射传感器与所述微处理器电连接，用于检测物体是否经过所述第一预设位置；

所述红外对射传感器，具体用于当检测到物体经过所述第一预设位置时，产生电信号；

所述微处理器与所述红外对射传感器、所述刺激发生模块和所述激光发生模块电连接，用于接收所述红外对射传感器产生的电信号，并触发所述刺激发生模块产生刺激信号和/或触发所述激光发生模块产生激光；

所述控制器与所述红外对射传感器电连接，还用于控制红外对射传感器的工作开关。

5.如权利要求4所述的分析系统，其特征在于，所述红外对射传感器为对射式NPN三线常开型光电开关。

6.如权利要求5所述的分析系统，其特征在于，所述位置检测模块还包括：计数显示器；所述计数显示器与所述红外对射传感器电连接，用于记录并显示所述红外对射传感器产生电信号的次数。

7.如权利要求6所述的分析系统，其特征在于，所述刺激发生模块包括以下至少一种：光刺激源、声音刺激源及吹气刺激装置。

8.如权利要求7所述的分析系统，其特征在于，所述激光发生模块包括激光器、光传输介质；

所述激光器与所述位置检测模块的微处理器电连接，用于产生至少两种以上波长的激光；

所述光传输介质与所述激光器电连接，用于将所述激光器产生的不同波长的光传导至所述物体。

9.如权利要求8所述的分析系统，其特征在于，所述激光发生模块还包括波形发生器；

所述波形发生器与所述激光器电连接，用于产生波形信号，以调节激光器所产生的激光的持续时间、占空比、周期和幅度；

所述控制器与所述波形发生器电连接，还用于控制所述波形发生器产生波形信号的持续时间、占空比、周期和幅度。

10.如权利要求2-8任一项所述的分析系统，其特征在于，所述视频监控模块包括：摄像头和视频采集卡；

所述摄像头，用于采集所述观测箱内部的影像信息；

所述视频采集卡与所述摄像头和所述控制器电连接，用于将采集到所述影像信息转换为数字信号，并将所述数字信号传输给所述控制器。