CN204336891U - 一种小动物自动光处理及行为学检测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种小动物自动光处理及行为学检测装置，其特征在于：它包括一箱体、若干动物笼、若干LED灯管、两通风系统、一CCD摄像机、一视频采集卡和一图像识别工作站；箱体为一端开口的长方体结构，箱体的开口处设置有用于打开和关闭箱体的箱门，箱体的底部设置一放置动物笼的抽屉，箱体的各内壁上均匀间隔设置若干LED灯管；每一通风系统均设置在与箱门相邻的箱体侧壁上；CCD摄像机安装在箱体的顶部，CCD摄像机的输出端连接视频采集卡的输入端，视频采集卡的输出端连接图像识别工作站。本实用新型可以广泛应用于研究小动物生物节律与不同光照处理以及相关行为学的观察。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种光处理及行为学检测装置，特别是关于一种小动物自动光处理及行为学检测装置。
背景技术
在自然界中，几乎所有的动物行为及生物学过程都与光照有着直接和间接的关系。比如，生物节律(circadian rhythm)，该生物学现象与光周期和光强度密切相关，是生物体广泛存在的生命活动现象，也是生物体独有的特征。以往认为仅仅10％～15％的基因受到生物钟的影响，但是新近研究认为哺乳动物中所有基因的功能都是受昼夜节律调控的，并认为生物节律可以掌控所有的生命功能，包括行为学(如睡眠/觉醒及摄食)以及机体生命体征，如体温、心率等以及激素的分泌等，尤其是代谢活动及其相关疾病。同时，光的强度不同对生物体的影响也不同，包括对动物行为以及神经调控系统都会有明显的影响。因此，生物节律的研究已经成为生命科学研究的热点和前沿问题。除此之外，强光刺激或者长时间直视光源都会导致视网膜的损伤(光损伤)，使得视网膜组织发生凋亡，最终导致视力下降或者丧失。因此，该领域也是眼科学或者视觉神经生物学研究的重点问题之一。
目前虽然有一些相关仪器面世，但是在不同光的波长和光强度相结合的自动控制方面尚未有适宜的仪器可以使用。现有大多数仪器只搭载有单一波长的光照系统，因此只能进行单一波长的光照实验。由于不同波长的光照对小动物的行为学以及机体生命体征具有不同的作用和影响，因此现有仪器因其光照的单一性，不能有效的检测不同光照对小动物行为及各生命体征的影响；其次，小动物的光处理行为学实验需要实验者进行长时间的连续观察，因此仪器的自动控制对于实验的有效开展至关重要。现有的相关仪器虽然可以进行较长时间观察，但是在自动控制方面尤其是对于光的波长与强度相结合的自动控制十分欠缺，需要实验者在连续的实验过程中对其进行手动控制，给实验者带来了极大的不便，同时人为控制难免存在误差，从而会对实验数据的准确性和一致性造成一定的影响。另外，小动物的行为易受外界环境，如温度、湿度等因素的影响，因此实验仪器内环境的稳定十分必要。现有的仪器由于不具备实验环境监测功能，因而不利于控制温度和湿度等环境条件，实验过程中温度和湿度等因素的不稳定可对实验造成干扰，不利于实验结果的准确性和稳定性。
发明内容
针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种能够在不同光照条件下对小动物各项活动进行观测的小动物自动光处理及行为学检测装置。
为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案：一种小动物自动光处理及行为学检测装置，其特征在于：它包括一箱体、若干动物笼、若干LED灯管、两通风系统、一CCD摄像机、一视频采集卡和一图像识别工作站；所述箱体为一端开口的长方体结构，所述箱体的开口处设置有用于打开和关闭所述箱体的箱门，所述箱体的底部设置一放置所述动物笼的抽屉，所述箱体的各内壁上均匀间隔设置所述若干LED灯管；每一所述通风系统均设置在与所述箱门相邻的箱体侧壁上；所述CCD摄像机安装在所述箱体的顶部，所述CCD摄像机的输出端连接所述视频采集卡的输入端，所述视频采集卡的输出端连接所述图像识别工作站。
每一所述通风系统外部设置一遮光装置，进出风均从所述遮光装置两侧进入所述通风系统，每一所述通风系统均可以包括一通风孔，每一所述通风孔上安装一电动通风扇。
所述箱门内侧还设置一自动控制器，所述箱门外侧相应设置有用于控制所述自动控制器的控制面板，所述自动控制器包括一单片机和若干继电器，所述单片机的输入端连接所述图像识别工作站，所述单片机的输出端通过各所述继电器的连接各所述LED灯管和电动通风扇的电源。
所述自动控制器还设置若干传感器接口，当所述箱体内设置温度传感器、湿度传感器、光照传感器或气压传感器时，各传感器通过相应传感器接口连接所述自动控制器，所述自动控制器将各传感器采集的数据通过串口数据通讯方式发送到所述图像识别工作站。
每一所述LED灯管采用可拆卸方式安装在所述箱体的各内壁上，每一所述LED灯管采用LED灯珠封装成的T8标准尺寸灯管，使用时，根据不同的光照条件选择不同波长和照明亮度的LED灯管，如果需要模拟小动物正常光照环境和昼夜节律，在所述箱体的各内壁上安装发射白光的LED灯管；如果需要对小动物进行光损伤实验在所述箱体的各内壁上安装发射蓝光的LED灯管。
所述箱体内还设置一红外线照明设备，所述红外线设备内置光敏电阻,当所述LED灯管关闭，所述箱体内黑暗时自动打开，反之则关闭。
所述箱体采用铁质箱体。
所述抽屉和动物笼均采用有机玻璃材质粘贴而成。
本实用新型由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本实用新型由于设置有箱体、动物笼、LED灯管、通风系统、CCD摄像机、视频采集卡和图像识别工作站，箱体各内壁上均匀间隔设置多个标准LED灯管；出入通风系统设置在箱体侧壁上，CCD摄像机安装在箱体的顶部，CCD摄像机采集到的实验视频通过视频采集卡发送到图像识别工作站进行记录和处理，此设备操作简便，能够对各项实验参数进行严格测定，有利于实验的开展和进行，此套设备为研究小动物生物节律与不同光照处理以及相关行为学的观察提供了一个全套的自动化平台。2、本实用新型的通风系统包括通风孔，通风孔上安装电动通风扇光，因此此套装置具有独立的通风系统，可以保持培养箱内湿度和温度的稳定，有利于排除外界环境对实验的干扰，提高实验结果的稳定性。3、本实用新型的每一LED灯管采用可拆卸方式安装在箱体的各内壁上，每一LED灯管可以使用不同数量LED灯珠封装成的T8标准尺寸灯管，使用时，根据不同的光照条件需求选择不同波长和照明亮度的LED灯管，如果需要模拟小动物正常光照环境和昼夜节律，在箱体的各内壁上安装发射白光的LED灯管；如果需要对小动物进行光损伤实验在箱体的各内壁上安装发射蓝光的LED灯管，因此该设备兼具了小动物节律控制和小动物光损伤等多项功能，大大提高了实验效率并且有效降低实验仪器购置成本。4、本实用新型的箱门内侧设置自动控制器，箱门外侧相应设置控制面板，自动控制器连接各LED灯管和电动通风扇等,用于根据实验要求控制这些电子器件的开启和关闭，实现了无人值守的实验过程，给实验者带来了极大的方便，同时避免了人为控制引起的误差，有效提高了实验数据的准确性和一致性。本实用新型可以广泛应用于研究小动物生物节律与不同光照处理以及相关行为学的观察中。
附图说明
以下结合附图来对本实用新型进行详细的描绘。然而应当理解，附图的提供仅为了更好地理解本实用新型，它们不应该理解成对本实用新型的限制。
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是本实用新型的控制原理示意图；
图3是本实用新型实施例在不同光照条件下采集的图像示意图，(a)为WhiteLight(白光)照射下采集的图像示意图，(b)为Darkness(黑暗)条件下采集的图像示意图，(c)为Blue Light(蓝光)照射下采集的图像示意图；
图4是本实用新型实施例的生物学实验结果示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细的描述。
如图1所示，本实用新型的小动物自动光处理及行为学检测装置包括一箱体1、若干动物笼2、若干LED灯管3、两通风系统4、一CCD摄像机5、一视频采集卡6和一图像识别工作站7；箱体1为一端开口的长方体结构，箱体1的开口处设置有用于打开和关闭箱体的箱门11，箱体1的底部设置有一放置动物笼2的抽屉12，抽屉12可以采用抽拉方式将各动物笼2送入或拉出箱体1，箱体1各内壁上均匀间隔设置若干LED灯管3，LED灯管3用于对放置在动物笼2内的小动物进行均匀照射；每一通风系统4均设置在与箱门11相邻的箱体1侧壁上，用于放置在箱体1内的小动物提供充足的新鲜空气同时维持箱体1内部湿度恒定；CCD摄像机5安装在箱体1的顶部正上方，用于对放置在动物笼2内的小动物进行拍摄录像，CCD摄像机5的输出端连接视频采集卡6的输入端，视频采集卡6的输出端连接图像识别工作站7，实时拍摄动物笼2内的状况，用于小动物光照节律及行为学的观察和自动识别。
在一个优选的实施例中，为了避免箱外光线干扰箱体1内部光照，每一通风系统4外部设置一遮光装置，进出风均从遮光装置两侧进入通风系统4；每一通风系统4均可以包括一通风孔，每一通风孔上均安装一电动通风扇。
在一个优选的实施例中，箱门11内侧还设置一自动控制器8，箱门11外侧相应设置有用于控制自动控制器8的控制面板，通过该控制面板可以更改工作方式；自动控制器8可以包括一单片机和若干继电器，单片机的输入端连接图像识别工作站7，单片机的输出端连接各继电器输入端，各继电器的输出端连接各LED灯管3及电动通风扇的电源，控制器根据实验要求控制这些电子器件的开启和关闭，实现了无人值守的实验过程。
在一个优选的实施例中，如图2所示，自动控制器8还可以设置若干传感器接口，使得箱体1可以扩展多种环境监测传感器，例如：箱体1内设置有温度传感器、湿度传感器、光照传感器和气压传感器，各传感器通过相应传感器接口连接自动控制器8，自动控制器8将上述传感器采集的数据通过串口数据通讯方式发送到图像识别工作站7，达到监测箱体1内部环境的目的。
在一个优选的实施例中，LED灯管3采用可拆卸方式安装在箱体1的各内壁上，每一LED灯管3可以采用LED灯珠封装成的T8标准尺寸灯管，使用时，可以根据不同的光照条件选择不同波长和照明亮度的LED灯管，如果需要模拟小动物正常光照环境和昼夜节律，可以在箱体1的各内壁上安装发射白光的LED灯管3；如果需要对小动物进行光损伤实验可以在箱体1的各内壁上安装发射蓝光的LED灯管，使此箱体成为一光损伤箱。
在一个优选的实施例中，箱体1内还可以设置一红外线照明设备，红外照明设备内置光敏电阻，当所有LED灯管3关闭，箱体1内黑暗时自动打开，反之则关闭；CCD摄像机5可以在红外照明设备下实现黑暗状态下的监测，而箱体1内的小动物则不会受到红外光的影响。
在一个优选的实施例中，箱体1可以采用铁质箱体，铁质箱体外表面塑封呈白色，以实现箱体周边环境温度和箱体内温度的一致性以及减少反射光的吸收。
在一个优选的实施例中，抽屉12和动物笼2均可以采用有机玻璃材质粘贴而成，目的是增强侧壁及底部灯管的透光度，并避免液体渗漏，特别满足于光损伤实验中对光强度的要求。
下面以实验用小鼠为具体实施例进一步说明本实用新型的小动物自动光处理及行为学检测装置的使用过程：
本实用新型使用时，将不同组别的待测小鼠放置在各动物笼2内，小鼠可以在动物笼2内自由取食饮水，随后将动物笼2放置在抽屉12上以抽拉方式放入到箱体1内并关闭箱门11。开启光照前，实验者根据实验需要通过箱门11上的控制面板对相关光照参数(包括光照波长、光照时间等参数)进行设定。如图3(a)和(b)所示，同时还可以根据实验者需要，对小鼠进行实验前的光照节律适应及暗适应，以确保实验结果的稳定性。实验过程中，通过箱体1侧壁上的通风孔和电动通风扇使箱内温度保持在27℃±1℃。如图3(c)所示，在采用本实用新型进行的前期光损伤实验中，实验者利用蓝光对小鼠进行了6小时的持续照射，照射结束后取出小鼠视网膜并提取蛋白进行western blot实验，如图4所示，小鼠经蓝光照射后，蓝光损伤组(BLD)比对照组(Ctrl)视网膜中MGARP的表达略有升高，说明光损伤箱的蓝光对小鼠确造成了一定的损伤，可以用于光损伤的研究。
上述各实施例仅用于说明本实用新型，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本实用新型技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本实用新型的保护范围之外。
Claims (8)
1.一种小动物自动光处理及行为学检测装置，其特征在于：它包括一箱体、若干动物笼、若干LED灯管、两通风系统、一CCD摄像机、一视频采集卡和一图像识别工作站；所述箱体为一端开口的长方体结构，所述箱体的开口处设置有用于打开和关闭所述箱体的箱门，所述箱体的底部设置一放置所述动物笼的抽屉，所述箱体的各内壁上均匀间隔设置所述若干LED灯管；每一所述通风系统均设置在与所述箱门相邻的箱体侧壁上；所述CCD摄像机安装在所述箱体的顶部，所述CCD摄像机的输出端连接所述视频采集卡的输入端，所述视频采集卡的输出端连接所述图像识别工作站。
2.如权利要求1所述的一种小动物自动光处理及行为学检测装置，其特征在于：每一所述通风系统外部设置一遮光装置，进出风均从所述遮光装置两侧进入所述通风系统，每一所述通风系统均可以包括一通风孔，每一所述通风孔上安装一电动通风扇。
3.如权利要求2所述的一种小动物自动光处理及行为学检测装置，其特征在于：所述箱门内侧还设置一自动控制器，所述箱门外侧相应设置有用于控制所述自动控制器的控制面板，所述自动控制器包括一单片机和若干继电器，所述单片机的输入端连接所述图像识别工作站，所述单片机的输出端通过各所述继电器的连接各所述LED灯管和电动通风扇的电源。
4.如权利要求3所述的一种小动物自动光处理及行为学检测装置，其特征在于：所述自动控制器还设置若干传感器接口，当所述箱体内设置温度传感器、湿度传感器、光照传感器或气压传感器时，各传感器通过相应传感器接口连接所述自动控制器，所述自动控制器将各传感器采集的数据通过串口数据通讯方式发送到所述图像识别工作站。
5.如权利要求1或2或3或4所述的一种小动物自动光处理及行为学检测装置，其特征在于：每一所述LED灯管采用可拆卸方式安装在所述箱体的各内壁上，每一所述LED灯管采用LED灯珠封装成的T8标准尺寸灯管，使用时，根据不同的光照条件选择不同波长和照明亮度的LED灯管，如果需要模拟小动物正常光照环境和昼夜节律，在所述箱体的各内壁上安装发射白光的LED灯管；如果需要对小动物进行光损伤实验在所述箱体的各内壁上安装发射蓝光的LED灯管。
6.如权利要求1或2或3或4所述的一种小动物自动光处理及行为学检测装置，其特征在于：所述箱体内还设置一红外线照明设备，所述红外线设备内置光敏电阻,当所述LED灯管关闭，所述箱体内黑暗时自动打开，反之则关闭。
7.如权利要求1或2或3或4所述的一种小动物自动光处理及行为学检测装置，其特征在于：所述箱体采用铁质箱体。
8.如权利要求1或2或3或4所述的一种小动物自动光处理及行为学检测装置，其特征在于：所述抽屉和动物笼均采用有机玻璃材质粘贴而成。
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