CN204929996U - 一种鱼类神经刺激反应研究装置 - Google Patents

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周冬良
严飞
郑海荣
王丛知
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Abstract

本实用新型提供一种鱼类神经刺激反应研究装置，包括：限制容器，用于限制鱼类的活动范围；超声波探头，用于向限制容器限定的鱼类的活动范围发射超声波。本实用新型装置实现了超声波技术在鱼类的神经刺激反应研究中的应用。

Description

一种鱼类神经刺激反应研究装置
技术领域
本实用新型涉及超声波技术领域，特别涉及一种鱼类神经刺激反应研究装置。
背景技术
中国专利201310720188.2《鱼类行为与神经观察和研究装置及其方法》公布了一种通过普通声音、光、电、药物对鱼类刺激时的行为反应的装置及方法。中国专利201120049737.4《斑马鱼行为诱发装置》公布了一种斑马鱼的眼动反应和视动反应行为学数据分析系统。中国专利201120237172.2《一种宠物鱼游泳行为的诱发装置》公布了一种宠物鱼游泳行为诱发装置。中国专利201210100988.X《一种适合研究小型鱼类趋光行为学的装置》公布了一种小型鱼类驱光行为学的研究装置。以上实用新型都只运用了常见的光、可闻声、机械运动等人类直觉可识工具对鱼的行为进行研究，没有运用超声波技术对鱼的神经刺激反应进行研究的有效解决方案。
实用新型内容
本实用新型实施例提供了一种鱼类神经刺激反应研究装置，实现了超声波技术在鱼类的神经刺激反应研究中的应用。该装置包括：
限制容器2，用于限制鱼类的活动范围；
超声波探头1，用于向限制容器2限定的鱼类的活动范围发射超声波；
所述超声波探头1安装在限制容器2的上部容器口3上。
在一个实施例中，所述超声波探头1与限制容器2的上部容器口3无缝对接。
在一个实施例中，所述限制容器2的下部容器口是开放的，限制容器2放置在鱼缸7中，由鱼缸7通过限制容器2的下部容器口向限制容器2提供鱼和水。
在一个实施例中，所述限制容器2的下部容器口为密封的，外部通过上部容器口3向限制容器2中放入鱼和水。
在一个实施例中，所述限制容器2内表面覆盖有吸声材料4，用于吸收超声波反射的干扰噪声。
在一个实施例中，所述限制容器2上设有刻度，用于测量鱼类在限制容器2内上升和下降的距离。
在一个实施例中，所述限制容器2采用透明或半透明材料制成。
在一个实施例中，还包括：
隔板5，用于调节限制容器2的大小范围，使鱼的活动空间适应超声声场范围。
在一个实施例中，刻度尺6，用于测量鱼类在限制容器内上升和下降的距离。
在本实用新型实施例中，通过使用限制容器来限制鱼类的活动范围，通过超声波探头向限制容器限定的鱼类的活动范围发射超声波，从而实现了超声波技术在鱼类的神经刺激反应研究中的应用。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型的限定。在附图中：
图1是本实用新型实施例提供的一种鱼类神经刺激反应研究装置结构示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本实用新型做进一步详细说明。在此，本实用新型的示意性实施方式及其说明用于解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。
超声波是指频率高于20KHz的一种人无法听见的声波，超声波在不同介质中传播，会有反射和折射等现象。当超声波由一种介质传播至另一种介质时，在界面处有一部分反射回第一种介质(反射)，其余透过界面进入第二种介质，但会发生传播方向的偏转(折射)。
超声波技术的主要应用有超声波成像和超声辐射力刺激。超声波辐射力由于具有良好的非接触力学特性和穿透能力，将其用于鱼类神经刺激反应的研究具有天然的优越性。但超声辐射力对神经刺激的反应研究尚处在较初级的阶段，且对于活跃型的鱼类，其游动是无规律，这种游动行为完全可能超出超声波的声场范围，从而使超声波成像失败或不能实现对鱼的刺激；而超声波的传播路径是直线的，且具有一定的方向性，超声声场特性决定其有一定的聚焦范围，这些特性限制了超声波技术应用的灵活性。由于存在上述几个方面的问题，所以目前还没有较为有效的手段和装置研究鱼在受超声辐射力刺激下的神经反应。
针对现有技术中存在的上述几方面的问题，本实用新型提出了一种鱼类神经刺激反应研究装置，既能实现对鱼类的活动范围进行适当控制，又能完全适应超声波的直线传播和声场特性。
图1是本实用新型实施例提供的一种鱼类神经刺激反应研究装置结构示意图，如图1所示，包括：
限制容器2，用于限制鱼类的活动范围；
超声波探头1，用于向限制容器2限定的鱼类的活动范围发射超声波。
具体实施时，超声波探头1安装在限制容器2的上部容器口3上。
具体实施时，由超声波探头1产生的超声波需要经过中间媒介传播才可以作用于鱼的身上。但超声在介质中传播时，超声能量会被介质吸收，超声能量被介质吸收的特性表现为：在气体中被吸收最大，液体中被吸收较小，固体中吸收最小，在空气中的吸收系数比在水中约大一千倍。另外，声波在界面被反射的程度，决定于两种介质的声阻差，声阻差越大，反射程度也越大，(介质的密度和声速的乘积叫介质的声阻)。声头与空气间反射近于100％。所以从超声波探头1到鱼之间介质越多越不利于超声波的利用。
针对上述问题，必须减少从超声波探头1到鱼之间介质，具体的可以设计一种结构以排除空气，使得超声波探头1到鱼之间的只有水这一种介质。而如果要达到这种效果，需要超声波探头1与限制容器2的容器口3无缝对接，同时超声波探头1直接浸入到限制容器2中的水里面的，这样避免声波与空气接触，排除了空气的反射，会减少超声能丧失，有效提高了超声波的利用。
具体实施时，超声波探头1和限制容器2的容器口3的形状可以是任意样式的，只需要能实现两者的无缝对接(或者说匹配)即可。本实用新型中将限制容器2的容器口3设计成了如图1所示的倾斜喇叭口方式。另外，还可以将限制容器2的容器口3设计成其他的包裹形式，如圆形、锥形等等。
对于活跃型的鱼类，其在水中的大部分时间是处于游动状态的，包括上下、前后、左右无规律性的游动。这种游动行为完全可能超出超声波的声场范围，从而成像失败或不能实现对鱼的刺激。基于此，本实用新型设计了一种限制容器2，可以将鱼的游动范围缩小到超声波的声场范围之内，从而有效的适配超声波特性，解决因鱼的游动引起的超范围问题，实现超声波技术在鱼类的神经刺激反应研究应用。
具体实施时，本实用新型设计的限制容器2限制鱼类只可以在限制容器2内上下游动，不能在限制容器2内左右游动或者旋转。
对于限制容器2的形状是没有任何限定的，可以是圆柱体，也可以是长方体，只需要能限制鱼类的活动范围即可。
下面以长方体为例来限定限制容器2的形状。
具体实施时，限制容器2可以是无底无盖的长方体容器，即限制容器2的下部容器口是开放的，在进行实验时，将限制容器2放置鱼缸7中，由鱼缸7通过限制容器2的下部容器口向限制容器2提供鱼和水。
或，可以将限制容器2设计成有底无盖的长方体容器，在进行实验时，通过外部往限制容器2内放入鱼和水。
具体实施时，在做实验时，可以将不同种类及大小的鱼作为实验对象，因此，为了适应这种变化，可以将无底无盖或有底无盖的限制容器2的四个面设计成活动的，用来对限制容器2的长度和宽度进行修改，即通过将活动的四面中的任意一面或者几面往内缩小或者往外扩大，就可以适应鱼的大小。同时，还可以设计一个隔板5，用来调节限制容器2的高度，使鱼的活动空间更好的适应超声声场范围。
或，将有底无盖的限制容器2的五个面均设计成活动的，通过将活动的五面中的任意一面或者几面往内缩小或者往外扩大，用来对限制容器2的长度、宽度和高度进行修改。
具体实施时，可以将无底无盖的限制容器2的四个面，或有底无盖限制容器2的四个面或五个面设计成固定形式，即非活动形式，当鱼的种类及大小发生改变时，通过设计隔板5，用来改变限制容器2的长度、宽度和高度，使鱼的活动空间适应超声声场范围。
具体实施时，超声波在不同介质中传播，会有反射和折射等现象。当超声波由一种介质传播至另一种介质时，在界面处有一部分反射回第一种介质(反射)，此时，会产生多余的超声波反射干扰噪声。针对该问题，本实用新型在限制容器2的内表面上覆盖有吸声材料4，用于吸收超声波反射的干扰噪声。
具体实施时，为了可以肉眼观察到鱼类在超声辐射力作用下的活动情况，并实现对鱼类活动范围的控制，以适应超声波的直线传播、方向性及声场特性，我们可以采用透明或者半透明的材料来制作限制容器2。
具体实施时，为了精确测量鱼类在限制容器2内上升和下降的距离，我们可以在限制容器2的某一个面的内表面或者外表面上刻上刻度。或者使用刻度尺6，将其贴在限制容器2的某一个面的外表上，或通过人拿着进行测量。
除作用于鱼类之外，本实用新型还可作用于液态环境下的其它生物对象。
通过本实用新型装置可将鱼限制在二维空间内活动，从而可以适应二维的超声成像和超声波刺激，实现准确的实时定位和刺激。通过对鱼类行为与神经更有广度和深度的研究，在人类生命科学领域研究有重大作用。
综上所述，本实用新型装置具有如下有益效果：
(1)本实用新型充分考虑到超声波的直线传播和声场与聚焦特性，以及声波的介质界面反射影响，有效提高了超声波技术在鱼类实验上的效果；
(2)本实用新型通过适当限制鱼类的活动范围，以适配超声波技术的基础特性。
(3)本实用新型倾斜喇叭口的设计，可以使得超声探头平面与容器内的传播媒介完全接触，从而避免声波在空气传播导致的无回声。
(4)本实用新型刻度尺的设计，能够方便、准确无误地对鱼类活动行为肉眼观测进行测量。
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本实用新型实施例的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本实用新型实施例不限制于任何特定的硬件和软件结合。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型实施例可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种鱼类神经刺激反应研究装置，其特征在于，包括：
限制容器(2)，用于限制鱼类的活动范围；
超声波探头(1)，用于向限制容器(2)限定的鱼类的活动范围发射超声波；
所述超声波探头(1)安装在限制容器(2)的上部容器口(3)上。
2.如权利要求1所述的鱼类神经刺激反应研究装置，其特征在于，所述超声波探头(1)与限制容器(2)的上部容器口(3)无缝对接。
3.如权利要求1所述的鱼类神经刺激反应研究装置，其特征在于，所述限制容器(2)的下部容器口是开放的，限制容器(2)放置在鱼缸(7)中，由鱼缸(7)通过限制容器(2)的下部容器口向限制容器(2)提供鱼和水。
4.如权利要求1所述的鱼类神经刺激反应研究装置，其特征在于，所述限制容器(2)的下部容器口为密封的，外部通过上部容器口(3)向限制容器(2)中放入鱼和水。
5.如权利要求1所述的鱼类神经刺激反应研究装置，其特征在于，所述限制容器(2)内表面覆盖有吸声材料(4)，用于吸收超声波反射的干扰噪声。
6.如权利要求1所述的鱼类神经刺激反应研究装置，其特征在于，所述限制容器(2)上设有刻度，用于测量鱼类在限制容器(2)内上升和下降的距离。
7.如权利要求1所述的鱼类神经刺激反应研究装置，其特征在于，所述限制容器(2)采用透明或半透明材料制成。
8.如权利要求1所述的鱼类神经刺激反应研究装置，其特征在于，还包括：
隔板(5)，用于调节限制容器(2)的大小范围，使鱼的活动空间适应超声声场范围。
9.如权利要求1所述的鱼类神经刺激反应研究装置，其特征在于，还包括：
刻度尺(6)，用于测量鱼类在限制容器(2)内上升和下降的距离。
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