CN2103989U - 微机控制的跳跃箱 - Google Patents

Abstract

微机控制的跳跃箱是行为药理学、生理心理学和 运动生理学的实验研究装置，其特点是一机多箱，自 动采集动物在24小时内自发跳跃行为和诱发的学 习性跳跃行为。自动打印出动物跳跃的次数和高度 以及反应时间，分析动物体力、脑兴奋性水平和能量 代谢的关系。这一装置丰富了国内外行为药理学、生 理心理学和运动生理学的研究方法，提高了这三个领 域实验工作自动化水平。本装置已用于比较咖啡因、 脑复康等药物作用的动力学特点，取得一批理想数 据。

Description

本新型是一种行为药理学和生理心理学，运动生理学实验装置。

1976年，H.Lal，M.Marky和S.Feilding 首先利用跳跃箱研究了由苯丙胺诱发小鼠跳跃行为及精神病治疗药对这一行为的影响。（参见Neurophamacology 杂志，1976，15：669，英国）。本新型的发明人也曾在国内外刊物上报道了苯丙胺、咖啡因和辅酶I对跳跃行为的影响（Life Science 1985，37：731美国；中国药理学报1987，8：9）。以上研究所用的实验箱，多数为机械式，实验工作效率低，准确性不高。

本新型的目的在于克服上述实验箱的不足，采用微机控制这种实验装置，并在跳跃箱的结构、数据、信息采集方式上加以改进，使之即可以连续24小时记录动物自发的跳跃行为，又可以由微机运行程序呈现光、声、电刺激，记录动物的学习性跳跃行为，从而分析动物体力、脑兴奋水平和能量代谢的关系。

本新型的技术解决方案是通过一组由跳跃箱、接口箱、微机及其控制程序组成的实验装置完成的。跳跃箱（Ⅰ）前面板装有控制电路板（11）、与电栅（1）、光信号灯（3）、扬声器（4）、电强调节（6）、声强调节（7）、声频调节（8）、光强调节（9）及手动给光（12）、手动给声（13）、手动给电（14）、手动复位（15）构成声、光、电信号系统；在箱的两侧分别装有红外发光管（10）和与之一一对应的光电三极管（2）构成动物在箱内跳跃行为检测系统；箱底电栅（1）由不锈钢条组成，每四根为一组，任意两根间带有电位差；箱体后面板装有与接口箱（Ⅱ）相连接的15芯插座（5）。接口箱（Ⅱ）将跳跃箱（Ⅰ）与微机（Ⅲ）匹配连接，并可同时将8个跳跃箱信号分别输入微机进行处理。接口箱（Ⅱ）前面板装有与跳跃箱（Ⅰ）相连接的15芯插座（40），箱内装有集成电路板（43），由三态输出八总线收发器和三态输出缓冲器构成；后面板装有与微机（Ⅲ）I／O卡相连接的40芯插座（46）。微机（Ⅲ）采用改型的I／O卡，其特征是在原通用I／O卡基础上重新布线并设置40芯插座以适应接口箱（Ⅱ）和软件要求。

本新型的技术解决方案还必须通过以下微机控制程序实现。在微机内除了装有Clock，Pass和Scan等机器码程序，还装有两个特别设计的控制程序：跳跃程序（Jumping prog.）和测试程序（Test prog.），其中跳跃程序包括一组顺序运行的程序：prog，1－3为进行人机对话设定实验条件，包括实验名称、动物只数、实验次数、每次声、光、电呈现时间（秒数）和采集数据的打印显示方式；prog.4为动物接受实验信号的运行程序；prog.5为显示数据的程序，控制打印机输出实数据。测试程序为系统故障检测程序，包括微机至动物箱的光、声、电和复位控制线路检测程序和四路光、电信号向微机传输通路通畅检测程序。

本新型的优点在于采用了微机编程控制刺激并记录动物在实验箱内的反应，即可进行动物自发跳跃行为，又可进行光、声、电刺激诱发的学习性跳跃行为训练，并可用一微机同时控制八个跳跃箱，自动连续24小时实验，控制灵敏，检测准确。这一装置丰富了国内外行为药理学、生理心理学和运动生理学的研究方法，提高了这三个领域实验工作自动化水平和科学性。本装置已用于比较咖啡因、脑复康等药物作用的动力学特点，取得了一批理想数据。

附图说明：

图1 本新型的系统框图，其中：Ⅰ－跳跃箱；Ⅱ－接口箱；Ⅲ－微机；Ⅳ－15芯连接线；Ⅴ－40芯连接线；

图2 跳跃箱（Ⅰ）的结构图，其中：1－电栅；2－光电三极管；3－光信号灯；4－扬声器；5－15芯插座；6－电强调节；7－声强调节；8－声频调节；9－光强调节；10－红外发光二极管；11－控制电路板；12－手动给光；13－手动给声；14－手动给电；15－手动复位；16－电源开关。

图3、图4 跳跃箱（Ⅰ）中控制电路板（11）主要元件配置图和布线图。

图5 接口箱（Ⅱ）的结构图，其中：20－15芯插座；21－指示灯；22－电源开关；23－集成电路板；24－40芯插座。

图6、图7 接口箱（Ⅱ）集成电路板（23）的主要元件配置图和布线图。

图8、图9 微机中改型I／O卡电路配置图和布线图。

下面结合附图叙述本新型的一个实施例：

如图1所示，本发明由跳跃箱（Ⅰ）、接口箱（Ⅱ）、微机（Ⅲ）及15芯连接线（Ⅳ）和40芯连接线（Ⅴ）构成。

图2给出了跳跃箱（Ⅰ）的总体结构。箱体采用黑色有机玻璃作原料制成50×25×12cm³大小。箱底由16根不锈钢条组成，每四根为一组，任意两根间带有电位差，构成电栅（1）。在箱的前面板上装有能发出声、光、电信号的控制电路，控制电路板（11）由17个集成电路芯片、8个三极管和3个二极管组成，其中4N38×4，MOC3021，74LS4081，Time555和8个CS9014三极管构成接受微机信号、自动控制光、电、声和复位电路；由2个74HC14N、2个74LS4013；2个 74LS4081和4个4N25芯片构成四路光－－电信号采集电路，其元件配置及布线如图3、图4所示。在跳跃箱箱的两侧而分别装有红外发光管（10）和与之一一对应的光电三极管（2）构成动物在箱内跳跃行为检测系统，正常时，光电三极管（2）受红外发光管照射，电路接通，发出一种信号，当动物跳跃时，遮住光路，光电二极管阻断，发生另一种信号，从而实现了信号采集功能。

图5是接口箱（Ⅱ）的结构示意图，前面板装有8个15芯插座（20）可以与8个跳跃箱相连接，箱内集成电路板（23）由11芯片构成连接跳跃箱和微机I／O卡之间的接口电路，其中5个74LS245芯片构成三态输出八总线收发器，6个74LS367构成三态输出缓冲器，在该板上还装有5V电源电路，其元件配置及布线见图6、图7。在接口箱（Ⅱ）的后面板上装有8个40芯插座（26）。

本新型中的微机采用Apple－Ⅱ计算机，并将其I／O卡增改为40芯插座，使其与接口箱（Ⅱ）电路匹配。改型I／O卡元件配置及布线见图8、图9。

本新型技术解决方案中不可缺少的组成部分是微机控制软件的设计，为实现对动物在跳跃箱内自发和诱发行为的观察和训练，并自动连续检测，本发明在微机中采用了二个关键的程序：Jumping Prog，（跳跃程序）和Test Prog.（测试程序），跳跃程序为一组顺序运行的程序，共有Jumping Prog1－5段，其逻辑框图如下：

测试程序为系统故障检测程序，其逻辑框图如下：

应用举例：

设想研究某种兴奋药或食物的作用是否增强体力（跳跃次数、高度）或智力（学习能力）。为此，用一组普通食物或不给药物与另一组喂食所研究的食物或药物作对照实验。首先将跳跃箱电源打开，用手动光、声、电按钮检查是否出现光声、电信号，设定声频、声强、光强、电击强度、电呈现或断开，分别检查系统是否通畅，再打开计算机上的数据选择键，观察屏幕上各路是否通畅的显示符，在确认系统运行正常时，分别将两组动物放入实验箱，打开计算机运行程序Jumping prog1－3，设定实验名称、动物数、光、声、电刺激时间等参数，进入prog4后，整个系统按设定的参数开始运行。如果1－4号箱为对照动物，5－8号箱为实验组动物，则经30次连续光、声、电击试验，分别采集动物反应。30次结束时，自动打印出每只动物在四个高度上跳跃的次数和反应时间。实验者可对比前四个动物和后四个动物每次跳跃高度和反应速度的差异（体力），而在电击呈现之前刚一出现光或声时的跳跃次数则为学习（智力）的指标。

Claims (3)

1、一种微机控制的跳跃箱，属于行为药理学、生理心理学及运动生理学实验装置，其特征在于，它由跳跃箱(Ⅰ)、接口箱(Ⅱ)、微机(Ⅲ)组成，其中：

1.1跳跃箱(Ⅰ)前面板装有控制电路板(11)、与电栅(1)、光信号灯(3)、扬声器(4)、电强调节(6)、声强调节(7)、声频调节(8)、光强调节(9)及手动给光(12)、手动给声(13)、手动给电(14)、手动复位(15)构成声、光、电信号系统；在箱的两侧分别装有红外发光管(10)和与之一一对应的光电三极管(2)构成动物在箱内跳跃行为检测系统；箱底电栅(1)由不锈钢条组成，每四根为一组，任意两根间带有电位差；箱体后面板装有与接口箱(Ⅱ)相连接的15芯插座(5)；

1.2接口箱(Ⅱ)前面板装有与跳跃箱(Ⅰ)相连接的15芯插座(40)；箱内装有集成电路板(43)，由三态输出八总线收发器和三态输出缓冲器构成；后面板装有与微机(Ⅲ)I/O卡相连接的40芯插座(46)；

1.3微机(Ⅲ)中采用增设40芯插座的改型I/O卡。

2、根据权利要求1所述的微机控制的跳跃箱，其特征在于控制电路板由4个4N38芯片与MOC3021，74LS4081，Time555芯片及CS9014三极管组成接受微机信号，自动控制光、电、声和复位电路；由2个74HCI4N、2个74LS4013、2个74LS4081和4个4N25芯片构成四路光－－电信号采集电路。

3、根据权利要求1或2所述的微机控制的跳跃箱，其特征在于接口箱（Ⅱ）内的集成电路（43）由5个LS245芯片构成三态输出八总线收发器；由6个LS367芯片构成三态输出缓冲器。

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