CN204466573U - 一种小动物行为全自动训练及检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种小动物行为全自动训练及检测系统，包括训练箱、红外探测单元、供水单元、光照单元以及计算机控制单元；所述训练箱为上方开口的箱体，且箱体的底面具有金属杆，在箱体的侧壁上设有多个可供动物头部伸入的孔洞；所述红外探测单元包括分别设置在各孔洞洞口处的红外发射器和红外接收器；所述供水单元包括分别与各孔洞连通的出水管，并在每根出水管上设有电磁阀；所述光照单元包括设置在箱体内或上方的灯；所述控制单元包括计算机、数据采集卡和接线板，计算机与数据采集卡连接，数据采集卡与接线板连接，接线板分别与灯、金属杆、各电磁阀以及各红外接收器连接。本实用新型能够实现动物行为学实验的自动化和标准化。

Description

一种小动物行为全自动训练及检测系统

技术领域

本实用新型属于动物行为训练及检测系统，具体涉及一种小动物行为全自动训练及检测系统。

背景技术

 行为学研究是回答诸多科学问题有力实验方法，通过对动物进行行为学训练和观察，有助于我们对一些科学问题做出解释和回答。通常在行为学实验中，会将动物的行为和某种实验条件做出匹配，比如给动物某种实验信号，动物便随之做出某种行为，以此对动物做出行为的学习训练。传统的行为学研究中自动化程度不高，对于刺激的给出和行为记录都是通过手动来完成的，这一方面对于精确记录实验数据不利，同时也增加实验人员的工作负担。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种小动物行为全自动训练及检测系统，以实现动物行为学实验的自动化和标准化。

本实用新型所述的小动物行为全自动训练及检测系统，包括训练箱、红外探测单元、供水单元、光照单元以及计算机控制单元；

所述训练箱为上方开口的箱体，且箱体的底面具有金属杆，在箱体的侧壁上设有多个可供动物头部伸入的孔洞；

所述红外探测单元包括分别设置在各孔洞洞口处的红外发射器和红外接收器；

所述供水单元包括分别与各孔洞连通的出水管，并在每根出水管上设有电磁阀；

所述控制单元包括计算机、数据采集卡和接线板，计算机与数据采集卡连接，数据采集卡与接线板连接，接线板分别金属杆、各电磁阀以及各红外接收器连接。

还包括光刺激单元，该光刺激单元包括设置在箱体内或上方的灯，该灯与接线板连接。用于对实验动物进行光刺激。

还包括声音刺激单元，该声音刺激单元包括设置在箱体内或上方的扬声器，该扬声器与接线板连接。用于对实验动物进行声音刺激。

还包括监控单元，该监控单元包括设置在箱体上方的红外摄像头，该红外摄像头与计算机连接。以实现远程监控或录制，避免实验人员对动物行为的影响。

所述箱体的底面由多根相互平行且间隔设置的金属杆组成。箱体的底面镂空，动物的粪便可以从镂空的地方排出，能够保持箱体的清洁，同时金属杆可以接电来给实验动物电击刺激。

所述孔洞共三个，均设置在箱体的一侧。

当动物将头伸入到孔洞时，该孔洞处的红外信号就会被切断，即红外接收器就无法接收到红外发射器发射的红外信号，这个TTL信号会被National Instrument (NI)的数据采集卡所采集，然后传送给计算机，计算机根据预设设计好的流程对动物给予奖励（供水），或者施加刺激（比如：光、声等），或者给予惩罚（比如：延迟奖励、电击惩罚）。

本实用新型具有以下优点：

（1）可以给出多种条件刺激（包括但不限于声音、光刺激），应用范围广；

（2）自动检测动物的探洞行为，并由计算机作出准确记录，保证了数据的准确性，并减少了实验人员的工作量；

（3）可远程对实验动物的行为进行监控；

（4）自动化高；

综上所述，本实用新型的适用范围广泛，同时能够检测记录动物的活动影像资料，记录动物做出行为的时间信息和次数信息，对正确率做出判断和自动化统计分析；并且成本不高，有利于其普及使用。

附图说明

图1为本实用新型的电路原理图；

图2为本实用新型的结构示意图；

图3为本实用新型的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：

如图1至3所示的小动物行为全自动训练及检测系统，包括训练箱、红外探测单元、供水单元、光刺激单元、计算机控制单元、监控单元以及声音刺激单元。

如图2所示，训练箱为上方开口的箱体12，且箱体12的底面由多个平行且间隔布置的金属杆7组成的栏杆镂空底，动物的粪便可以漏过栏杆以保持箱体内的清洁，同时金属杆7可接电来给出电击刺激。在箱体12的侧壁上设有多个可供动物头部伸入的多个孔洞11，孔洞11的数量可根据实验需求确定。本实施例在箱体12上设置了三个孔洞11，且三个孔洞11均设在箱体12的一侧壁上。

红外探测单元包括分别设置在各孔洞11洞口处的红外发射器和红外接收器4。红外发射器用于发射红外信号，红外接收器4用于接收红外信号。

如图2所示，供水单元包括分别与各孔洞11连通的出水管10，本实施例中由于孔洞11为三个，故出水管10为三根，并在每一根出水管10上设有电磁阀6。电磁阀6用于控制给水的时间和给水的量，电磁阀6通过继电器供电并控制其开关。

如图2所示，光刺激单元包括设置在箱体12上方的灯8，用于实现对动物进行光刺激。

如图2所示，声音刺激单元包括设置在箱体12上方的扬声器9，用于实现对动物进行声音刺激。

如图1所示，控制单元包括计算机2、数据采集卡3和接线板5；其中，数据采集卡3采用NI数据采集卡，用于负责数据的采集和信号的输出。接线板5采用NI BNC接线板。

如图1所示，以上各零部件的电连接关系如下：红外摄像头1与计算机2连接，计算机2与数据采集卡3连接，数据采集卡3与接线板5连接，接线板5分别与灯8、各金属杆7、扬声器9、三个电磁阀6以及三个红外接收器4连接。

本实用新型所述小动物行为全自动训练及检测系统的工作原理如下：

动物的活动区域是一个方形的箱体12，长30cm，宽30cm，高50cm。在这样的空间里面，大鼠可以自由活动，但是不能随意逃脱该空间。由于每一个孔洞11的大小刚好允许动物的头能够通过但身体不能通过。每当动物探头进孔洞11的时候，红外对射信号便会被切断，这个TTL信号会被National Instrument (NI)的数据采集卡3所采集，然后传送给计算机2，计算机2在读取到这个信号之后，根据实验设计作出相对应的判断；比如给予奖励（给予水），或施加刺激（声、光、气味等），或给予惩罚（延迟奖励、电击惩罚）。

行为学研究中常常要对实验动物进行训练，为了进行高效率的训练，本实用新型选择用水来作为一种奖励。水是动物生存的必须物质，对于适度缺水的动物而言，水则成为了一种奖励、一种激励信号。本实用新型通过对供水单元的控制来完成对动物行为的训练。缺水的动物会为了寻找水源而积极地对环境进行探索。当红外接收器4探测到动物的头伸入到孔洞11时，计算机2自动做出判断；当动物的行为符合预期的时候，则发出信号控制电磁阀6打开，使动物得到水的奖励。

为了避免实验人员对动物行为的影响，本实用新型采用远程监控的方式完成对动物行为的监控。通过在箱体12的上方安装有红外摄像头1建立实验室局域网系统，实验室局域网内的计算机2可以访问红外摄像头1，采集图像信息（包括录制）并能够控制红外摄像头1的运动，红外摄像头1所记录到的图像可以用于之后的统计分析。

本实用新型所述的小动物行为全自动训练及检测系统中，所述扬声器9亦可设置箱体12内；所述灯8亦可设置在箱体12内。

Claims (6)

1.一种小动物行为全自动训练及检测系统，其特征在于：包括训练箱、红外探测单元、供水单元、光照单元以及计算机控制单元；

所述训练箱为上方开口的箱体（12），且箱体（12）的底面具有金属杆（7），在箱体（12）的侧壁上设有多个可供动物头部伸入的孔洞（11）；

所述红外探测单元包括分别设置在各孔洞（11）洞口处的红外发射器和红外接收器（4）；

所述供水单元包括分别与各孔洞（11）连通的出水管（10），并在每根出水管（10）上设有电磁阀（6）；

所述控制单元包括计算机（2）、数据采集卡（3）和接线板（5），计算机（2）与数据采集卡（3）连接，数据采集卡（3）与接线板（5）连接，接线板（5）分别与金属杆（7）、各电磁阀（6）以及各红外接收器（4）连接。

2.根据权利要求1所述的小动物行为全自动训练及检测系统，其特征在于：还包括光刺激单元，该光刺激单元包括设置在箱体（12）内或上方的灯（8），该灯（8）与接线板（5）连接。

3.根据权利要求1或2所述的小动物行为全自动训练及检测系统，其特征在于：还包括声音刺激单元，该声音刺激单元包括设置在箱体（12）内或上方的扬声器（9），该扬声器（9）与接线板（5）连接。

4.根据权利要求1或2所述的小动物行为全自动训练及检测系统，其特征在于：还包括监控单元，该监控单元包括设置在箱体（12）上方的红外摄像头（1），该红外摄像头（1）与计算机（2）连接。

5.根据权利要求1或2所述的小动物行为全自动训练及检测系统，其特征在于：所述箱体（12）的底面由多根相互平行且间隔设置的金属杆（7）组成。

6.根据权利要求1或2所述的小动物行为全自动训练及检测系统，其特征在于：所述孔洞（11）共三个，均设置在箱体（12）的一侧。