KR20210087302A - 동물의 냄새 변별 훈련 자동화 장치 및 그 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 동물의 냄새 변별 훈련 장치 및 그 방법을 제공한다.
상기 동물의 냄새 변별 훈련 장치는, 실험동물이 수용되는 수용공간을 구비한 케이지와, 상기 케이지의 상기 수용공간으로 학습을 위한 타겟 냄새 또는 비타겟 냄새를 주입하는 주입부와, 상기 케이지에 구비되고 상기 수용공간에 잔류하는 냄새를 제거하여 상기 케이지 내부를 환기시키기 위한 환기부와, 상기 주입부에 의해 주입된 상기 타겟 냄새 또는 상기 비타겟 냄새에 따라 상기 실험동물에 의한 목표 행동이 발생하는지 감지하는 감지부와, 상기 목표 행동의 발생 시에 상기 목표 행동의 발생 빈도를 증가시키기 위한 보상부와, 상기 목표 행동의 미 발생 시에 상기 목표 행동의 미 발생 빈도를 감소시키기 위한 처벌부 및, 상기 감지부로부터 신호를 수신하고, 미리 입력된 프로그램에 따라 상기 주입부, 상기 환기부, 상기 보상부 및 상기 처벌부의 작동을 제어하는 제어부를 포함한다.
상기 동물의 냄새 변별 훈련 장치는, 실험동물이 수용되는 수용공간을 구비한 케이지와, 상기 케이지의 상기 수용공간으로 학습을 위한 타겟 냄새 또는 비타겟 냄새를 주입하는 주입부와, 상기 케이지에 구비되고 상기 수용공간에 잔류하는 냄새를 제거하여 상기 케이지 내부를 환기시키기 위한 환기부와, 상기 주입부에 의해 주입된 상기 타겟 냄새 또는 상기 비타겟 냄새에 따라 상기 실험동물에 의한 목표 행동이 발생하는지 감지하는 감지부와, 상기 목표 행동의 발생 시에 상기 목표 행동의 발생 빈도를 증가시키기 위한 보상부와, 상기 목표 행동의 미 발생 시에 상기 목표 행동의 미 발생 빈도를 감소시키기 위한 처벌부 및, 상기 감지부로부터 신호를 수신하고, 미리 입력된 프로그램에 따라 상기 주입부, 상기 환기부, 상기 보상부 및 상기 처벌부의 작동을 제어하는 제어부를 포함한다.
Description
본 발명은 동물의 냄새 변별 훈련 자동화 장치 및 그 방법에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 냄새 변별 훈련 기간을 단축하고 비용을 절감하여 후각 기반 동물의 활용도를 높일 수 있는 동물의 냄새 변별 훈련 자동화 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
후각 기반 탐지용 동물은 특정 냄새 물질에 대하여 후각을 학습시키는 훈련을 거쳐서 생산된다. 그런데 종래 탐지견의 경우 탐지견 확보, 관리, 훈련, 평가 등에 소요되는 비용적 부담과 시간적 및 공간적 제약으로 인해 그 활용도가 제한적인 문제가 있다. 즉 이러한 제약으로 인해 탐지견은 공항 내 마약, 폭발물 감지 등에 한정적으로 활용된다.
따라서 후각 기반 탐지용 동물의 생산 시에, 비용을 절감하고 냄새 변별 학습 기간을 단축하고 규격화된 센서용 동물의 생산을 가능하게 하여, 후각이 훈련된 동물의 활용도를 높일 수 있는 훈련 시스템이 필요한 실정이다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 후각 기반 탐지용 동물의 생산 비용이 절감되고, 냄새 변별 학습 기간을 획기적으로 단축시킬 수 있으며, 규격화된 센서용 동물의 생산을 가능하게 하여, 종래 탐지견의 활용도가 매우 제한적이었던 것과 달리, 냄새 검출과 관련된 다양한 분야에서 후각이 훈련된 동물의 활용도를 높일 수 있는 동물의 냄새 변별 훈련 장치 및 그 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 동물의 냄새 변별 훈련 장치는 실험동물이 수용되는 수용공간을 구비한 케이지와, 상기 케이지의 상기 수용공간으로 학습을 위한 타겟 냄새 또는 비타겟 냄새를 주입하는 주입부와, 상기 케이지에 구비되고 상기 수용공간에 잔류하는 냄새를 제거하여 상기 케이지 내부를 환기시키기 위한 환기부와, 상기 주입부에 의해 주입된 상기 타겟 냄새 또는 상기 비타겟 냄새에 따라 상기 실험동물에 의한 목표 행동이 발생하는지 감지하는 감지부와, 상기 목표 행동의 발생 시에 상기 목표 행동의 발생 빈도를 증가시키기 위한 보상부와, 상기 목표 행동의 미 발생 시에 상기 목표 행동의 미 발생 빈도를 감소시키기 위한 처벌부 및, 상기 감지부로부터 신호를 수신하고, 미리 입력된 프로그램에 따라 상기 주입부, 상기 환기부, 상기 보상부 및 상기 처벌부의 작동을 제어하는 제어부를 포함한다.
본 발명에 따른 동물의 냄새 변별 훈련 방법은 실험동물의 위치를 감지하는 제1 단계와, 상기 실험동물이 수용된 케이지의 내부로 학습을 위한 타겟 냄새 또는 비타겟 냄새를 주입하는 제2 단계와, 주입된 냄새에 의해 목표 행동의 발생 또는 미발생 여부를 감지하는 제3 단계와, 제3 단계 이후에, 상기 목표 행동이 발생하면 상기 목표 행동의 발생 빈도를 증가시키기 위한 과정을 수행하고, 상기 목표 행동이 미발생하면 상기 목표 행동의 미발생 빈도를 감소시키기 위한 과정을 수행하고, 케이스 내부를 환기시키는 제4 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 동물의 냄새 변별 훈련 장치 및 그 방법을 이용하면 제어부가 미리 입력된 프로그램에 따라 자동으로 각 장치들의 작동을 제어하게 마련됨으로써, 특정 냄새 변별을 위한 동물 후각 훈련 시에 동물 스스로 학습을 수행하게 할 수 있다.
따라서 본 발명에 따르면 후각 기반 탐지용 동물의 생산 비용이 절감될 수 있고, 냄새 변별 학습 기간을 획기적으로 단축시킬 수 있으며, 규격화된 센서용 동물의 생산을 가능하게 할 수 있으므로, 종래 탐지견의 활용도가 매우 제한적이었던 것과 달리, 냄새 검출과 관련된 다양한 분야(예를 들어 범죄수사, 국가안보, 사회안전, 환경 및 생태보존, 질병진단 등)에 후각이 훈련된 동물의 활용도를 높일 수 있다. 즉 마약, 지뢰/폭발물, 실종자, 질병 검출용/탐지용 설치류뿐만 아니라, 가스누출, 생태 및 환경 보전 모니터링용 설치류에도 다양하게 활용할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 동물의 냄새 변별 훈련 장치를 도시한 사시도.
도 2는 본 발명의 따른 동물의 냄새 변별 훈련 장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면.
도 3의 (a) 내지 도 3의 (d)는 본 발명에 따라 케이지에 타겟 냄새를 주입한 경우를 도시한 도면.
도 4의 (a) 내지 도 4의 (d)는 본 발명에 따라 케이지에 비타겟 냄새를 주입한 경우를 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 따른 동물의 냄새 변별 훈련 장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면.
도 3의 (a) 내지 도 3의 (d)는 본 발명에 따라 케이지에 타겟 냄새를 주입한 경우를 도시한 도면.
도 4의 (a) 내지 도 4의 (d)는 본 발명에 따라 케이지에 비타겟 냄새를 주입한 경우를 도시한 도면.
이하, 첨부된 도면에 따라 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
먼저, 이하에서 설명되는 실시예들은 본 발명인 동물의 냄새 변별 훈련 장치 및 그 방법의 기술적인 특징을 이해시키기에 적합한 실시예들이다. 다만, 본 발명이 이하에서 설명되는 실시예에 한정하여 적용되거나 설명되는 실시예들에 의하여 본 발명의 기술적 특징이 제한되는 것이 아니며, 본 발명의 기술 범위 내에서 다양한 변형 실시가 가능하다.
본 발명은 동물의 냄새 변별 훈련 장치(100)에 관한 것으로, 검출 및 모니터링하고자 하는 특정 냄새 물질에 대하여 동물의 후각을 학습시키는데 있어서, 자동화된 시스템을 이용하여 후각 행동 자동화 학습 시스템 내에서 동물 스스로 학습을 수행할 수 있는 장치에 관한 것이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 의한 동물의 냄새 변별 훈련 장치(100)는, 케이지(110), 주입부(120), 환기부(130), 감지부(150), 보상부(160), 처벌부(170) 및 제어부(180)를 포함한다. 또한 본 발명은 근접센서(140)를 더 포함할 수 있다.
케이지(110)는 실험동물(10)이 수용되는 수용공간을 구비할 수 있다. 실험동물(10)은 일 예로 실험쥐일 수 있으나 이에 한정하는 것은 아니고, 탐지견 등 학습과 훈련이 필요한 다양한 종류의 동물이 수용될 수 있다.
주입부(120)는 케이지(110)의 수용공간으로 학습을 위한 타겟 냄새 또는 비타겟 냄새를 주입한다. 여기서 타겟 냄새는 실험동물(10)을 학습시키기 위한 학습 표적 냄새일 수 있고, 비타겟 냄새는 대조구 냄새일 수 있다. 타겟 냄새는 검출 및 모니터링하고자 하는 특정 물질의 냄새로, 예를 들어 폭발물 냄새, 지뢰, 시체 냄새 등 다양한 물질의 냄새가 적용될 수 있다.
주입부(120)는 케이지(110)의 수용공간에 냄새를 발생시킬 수 있는 물질을 주입할 수 있는 장치이면 다양한 장치가 적용될 수 있다. 예를 들어 주입부(120)는 제어부(180)의 제어에 의해 일정 양의 물질을 케이지(110)의 내부로 자동으로 주입할 수 있는 시린지 펌프(Syringe Pump)일 수 있으나 이에 한정하는 것은 아니다. 케이지(110)에는 주입부(120)와 연결되어 냄새 물질이 유입되는 냄새주입홀(111)이 형성될 수 있다.
환기부(130)는 케이지(110)에 구비되고 수용공간에 잔류하는 냄새를 제거하여 케이지(110) 내부를 환기시키기 위해 마련된다. 구체적으로 환풍기는 케이지(110)의 천장에 설치되는 환풍기를 포함할 수 있고, 제어부(180)의 제어에 의해 자동으로 동작할 수 있다. 주입부(120)에 의해 수용공간으로 주입된 물질에 의한 냄새는 환풍기의 작동을 통해 케이스의 외부로 배출될 수 있다. 단 환기부(130)는 환풍기를 포함하는 것에 한정하는 것은 아니며 수용공간의 잔류 냄새를 외부로 배출할 수 있다면 다양한 변형실시가 가능하다.
감지부(150)는 주입부(120)에 의해 주입된 타겟 냄새 또는 비타겟 냄새에 따라 실험동물(10)에 의한 목표 행동이 발생하는지 감지한다.
구체적으로 감지부(150)는 실험동물(10)에 의해 누름 동작되게 마련되는 버튼(151)을 포함할 수 있다. 버튼(151)은 냄새주입홀(111)에 인접하게 위치할 수 있고 케이지(110)의 내부 또는 벽면에 설치되어 실험동물(10)이 누를 수 있게 마련될 수 있다.
그리고 목표 행동은 주입부(120)에 의해 타겟 냄새가 주입된 경우 버튼(151)을 누르는 행동 또는, 주입부(120)에 의해 비타겟 냄새가 주입된 경우 버튼(151)을 누르지 않는 행동일 수 있다. 단 이러한 목표 행동은 감지부(150)의 종류에 따라 다르게 설정될 수 있음은 물론이다.
근접센서(140)는 케이지(110) 내부에 설치되고, 실험동물(10)이 감지부(150)에 접근하는지 여부를 감지하기 위해 마련될 수 있다. 예를 들어 근접센서(140)는 냄새주입홀(111)에 인접하게 설치될 수 있고, 실험동물(10)이 냄새주입홀(111)에 접근하면 이를 감응하도록 마련될 수 있다. 근접센서(140)는 일례로 비접촉 근접센서일 수 있다.
보상부(160)는 목표 행동의 발생 시에 목표 행동의 발생 빈도를 증가시키기 위해 구비된다. 예를 들어 보상부(160)는 정적 강화(Positive Reinforcement)용 강화물 디스펜서(161)일 수 있으나 이에 한정하는 것은 아니다.
처벌부(170)는 목표 행동의 미발생 시에 목표 행동의 미발생 빈도를 감소시키기 위해 구비된다. 즉 처벌부(170)는 목표 행동의 미발생 빈도를 감소시키도록 유도하여 실험동물(10)이 목표 행동을 하도록 유도할 수 있다. 예를 들어 처벌부(170)는 정적 처벌용으로 케이지(110)의 내부에 초음파를 발생시키는 초음파 장치일 수 있으나 이에 한정하는 것은 아니다.
제어부(180)는 감지부(150)로부터 신호를 수신하고, 미리 입력된 프로그램에 따라 주입부(120), 환기부(130), 보상부(160) 및 처벌부(170)의 작동을 제어한다.
구체적으로 제어부(180)는 근접센서(140)에 의해 실험동물(10)이 감지부(150)에 근접한 것을 감지하면 미리 입력된 프로그램에 따라 주입부(120)를 통해 타겟 냄새 또는 비타겟 냄새를 주입한 후 목표 행동의 발생 또는 미발생 여부를 감지할 수 있다.
그리고 제어부(180)는 목표 행동이 발생하면 목표 행동의 발생 빈도를 증가시키기 위한 과정을 자동으로 수행하고, 목표 행동이 미발생하면 목표 행동의 미발생 빈도를 감소시키기 위한 과정을 자동으로 수행할 수 있다. 여기서 감지부(150)는 실험 동물이 목표 행동을 했는지 여부를 감지하고, 제어부(180)는 감지부(150)로부터 감지신호를 자동으로 수신하고 이를 기초로 미리 입력된 프로그램에 따라 자동으로 목표 행동의 발생 빈도를 증가시키기 위한 과정 또는, 목표 행동의 미발생 빈도를 감소시키기 위한 과정을 수행할 수 있다.
제어부(180)는 아두이노(Arduino)를 기반으로 한 오픈 소스 기반의 자동화 제어장치로 구현될 수 있다. 아두이노는 간단한 마이크로컨트롤러(Microcontroller) 보드를 기반으로 한 오픈 소스 컴퓨팅 플랫폼과 소프트웨어 개발 환경을 말한다. 본 발명은 이러한 아두이노를 기반으로 하여 근접센서(140)나 감지부(150)로부터 입력 값을 받고, 주입부(120), 환기부(130), 보상부(160) 및 처벌부(170)들로의 출력을 제어할 수 있다. 또한 아두이노는 회로가 오픈소스로 공개되어 있으므로 스마트 모바일 디바이스 등을 통해 동물 후각 자동 학습에 대한 엑세스를 수행할 수 있다.
단, 제어부(180)는 상기한 바에 한정하는 것은 아니고, 감지부(150)로부터 신호를 수신하고, 미리 입력된 프로그램에 따라 주입부(120), 환기부(130), 보상부(160) 및 처벌부(170)의 작동을 제어할 수 있다면 다양한 형태로 변형실시가 가능하다.
한편 제어부(180)는 주입부(120)를 통해 타겟 냄새 또는 비타겟 냄새를 주입한 후에, 환기부(130)를 작동하여 케이스의 내부에 잔류하는 냄새를 제거하게 마련될 수 있다.
구체적으로 주입부(120)를 통해 타겟 냄새 또는 비타겟 냄새를 주입한 후에, 실험동물(10)에 의해 목표 행동이 발생하였는지 여부에 따라 보상부(160) 또는 처벌부(170)가 발생할 수 있다. 이때 제어부(180)는 보상부(160) 또는 처벌부(170)의 작동 이후에 또는, 동시에 환기부(130)를 작동시켜서 수용공간에 잔류하는 타겟 냄새 또는 비타겟 냄새를 외부로 배출하여 제거할 수 있다.
그리고, 환기부(130)에 의해 잔류 냄새가 제거되면, 제어부(180)는 다시 근접센서(140)로부터 신호를 수신하여 상기한 과정이 반복 수행되게 할 수 있다.
상기와 같이 본 발명에 따른 동물의 냄새 변별 훈련 장치(100)는 제어부(180)가 미리 입력된 프로그램에 따라 자동으로 각 장치들의 작동을 제어하게 마련됨으로써, 특정 냄새 변별을 위한 동물 후각 훈련 시에 동물 스스로 학습을 수행하게 마련될 수 있다.
따라서 본 발명에 따르면 후각 기반 탐지용 동물의 생산 비용이 절감될 수 있고, 냄새 변별 학습 기간을 획기적으로 단축시킬 수 있으며, 규격화된 센서용 동물의 생산을 가능하게 할 수 있으므로, 종래 탐지견의 활용도가 매우 제한적이었던 것과 달리, 냄새 검출과 관련된 다양한 분야(예를 들어 범죄수사, 국가안보, 사회안전, 환경 및 생태보존, 질병진단 등)에 후각이 훈련된 동물의 활용도를 높일 수 있다. 즉 마약, 지뢰/폭발물, 실종자, 질병 검출용/탐지용 설치류뿐만 아니라, 가스누출, 생태 및 환경 보전 모니터링용 설치류에도 다양하게 활용할 수 있다.
한편 보상부(160)는, 목표 행동의 발생에 따른 정적 강화(positive reinforcement)로서 강화물을 제공하는 강화물 디스펜서(161)와, 부적 강화(negative reinforcement)로서 케이지(110) 내부에 주어진 혐오자극을 제거하는 자극 제거장치(미도시) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
예를 들어 타겟 냄새가 주입되었을 때 실험동물(10)이 버튼(151)을 누르거나, 비타겟 냄새가 주입되었을 때 실험동물(10)이 버튼(151)을 누르지 않으면(목표 행동 발생), 제어부(180)는 강화물 디스펜서(161)를 작동시켜서 강화물을 제공할 수 있다(도 3의 (a) 내지 도 3의 (d) 참조). 이에 따라 목표 행동의 발생 빈도를 높일 수 있다. 미설명 부호인 112는 강화물이 제공되는 강화물 투입홀이다.
또는 목표 행동 발생 시에 제어부(180)는, 자극 제거장치를 작동시켜서 케이지(110) 내부에 주어진 혐오자극을 제거할 수 있다. 예를 들어 케이지(110) 내부에 지속적으로 전기충격 등을 제공하다가 목표 행동을 하면 전기충격이 가해지는 환경을 제거할 수 있다. 이에 따라 목표 행동의 발생 빈도를 높일 수 있다.
처벌부(170)는, 목표 행동의 미발생에 따른 정적 처벌(positive punishment)로서 케이지(110) 내부에 초음파를 발생시키는 초음파 발생부(171)와, 부적 처벌(negative punishment)로서 케이지(110) 내부에 주어진 쾌적한 조건을 박탈하는 박탈장치(미도시) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
예를 들어 타겟 냄새가 주입되었을 때 실험동물(10)이 버튼(151)을 누르지 않거나, 비타겟 냄새가 주입되었을 때 실험동물(10)이 버튼(151)을 누르면(목표 행동 미발생), 제어부(180)는 초음파 발생부(171)를 작동시켜서 케이지(110) 내부에 초음파를 발생시킬 수 있다(도 4의 (a) 내지 도 4의 (d) 참조). 이에 따라 목표 행동의 미발생 빈도를 감소시킬 수 있다.
또는 목표 행동 미발생 시에 제어부(180)는, 박탈장치를 작동시켜서 케이지(110) 내부에 주어진 쾌적한 조건을 박탈할 수 있다. 예를 들어 실험쥐의 경우 어둠을 선호하므로 케이지(110) 내부에 어두운 환경을 조성하다가 목표 행동이 미발생한 것이 감지되면 케이지(110) 내부를 밝게 해서 선호 환경을 제거할 수 있다.
한편 이하에서는 본 발명에 따른 동물의 냄새 변별 훈련 방법을 설명한다. 본 발명에 따른 동물의 냄새 변별 훈련 방법은 상기한 동물의 냄새 변별 훈련 장치(100)의 구성을 이용한 방법이고, 이하에서는 동일한 구성에 대한 자세한 설명은 생략한다.
본 발명에 따른 동물의 냄새 변별 훈련 방법은 제1 단계 내지 제4 단계를 포함할 수 있다.
제1 단계는 근접센서(140)를 통해 실험동물(10)의 위치를 감지할 수 있다.
제2 단계는 실험동물(10)이 수용된 케이지(110)의 내부로 학습을 위한 타겟 냄새 또는 비타겟 냄새를 주입할 수 있다. 이때 상기한 주입부(120)(일 예로 시린저 펌프)를 사용하여 수용공간에 냄새를 주입할 수 있다.
제3 단계는 주입된 냄새에 의해 목표 행동의 발생 또는 미발생 여부를 감지할 수 있다.
제4 단계는 제3 단계 이후에, 목표 행동이 발생하면 목표 행동의 발생 빈도를 증가시키기 위한 과정을 수행하고, 목표 행동이 미발생하면 목표 행동의 미발생 빈도를 감소시키기 위한 과정을 수행하고, 케이스 내부를 환기시킬 수 있다.
상기 제1 단계 내지 제4 단계는 미리 설정된 프로그램에 따라 자동으로 수행되며, 소정의 횟수로 반복 수행되도록 제4 단계 이후에 제1 단계로 복귀하게 마련될 수 있다.
이에 따라 본 발명은 설정된 횟수 또는 설정된 시간 동안 자동화 시스템으로 반복 가동될 수 있고, 실험동물(10)은 자체 학습(self-learning) 방식으로 반복된 학습을 수행할 수 있다. 따라서 본 발명에 따르면 높은 정확도로 학습을 완료할 수 있다.
이하에서는 도 3 및 도 4를 참조하여 동물의 냄새 변별 훈련 장치(100) 및 방법의 일 예를 설명한다. 도 3은 실험동물(10)에게 타겟 냄새를 제공한 실험이고 도 4는 실험동물(10)에게 비타겟 냄새를 제공한 실험이다.
도 3의 (a) 내지 도 3의 (d) 참조하면, 먼저 실험동물(10)이 냄새주입홀(111)에 접근하면 근접센서(140)가 이를 감지할 수 있다(도 3의 (a)). 그리고 주입부(120)는 냄새주입홀(111)을 통해 케이지(110) 내부에 타겟 냄새를 제공할 수 있다(도 3의 (b)).
타겟 냄새를 맡고 실험동물(10)이 버튼(151)을 누르면(도 3의 (c)), 목표 행동이 발생하였으므로 강화물 디스펜서(161)는 케이지(110) 내부에 정적 강화로서 강화물(162)을 제공할 수 있다(도 3의 (d)).
도 4의 (a) 내지 도 4의 (d) 참조하면, 먼저 실험동물(10)이 냄새주입홀(111)에 접근하면 근접센서(140)가 이를 감지할 수 있다(도 4의 (a)). 그리고 주입부(120)는 냄새주입홀(111)을 통해 케이지(110) 내부에 비타겟 냄새를 제공할 수 있다(도 4의 (b)).
비타겟 냄새를 맡고 실험동물(10)이 버튼(151)을 누르면(도 4의 (c)), 목표 행동이 발생하지 않았으므로 초음파 발생부(171)는 정척 처벌로서 케이지(110) 내부에 초음파를 발생시킬 수 있다(도 4의 (d)).
본 발명에 따른 동물의 냄새 변별 훈련 장치 및 그 방법을 이용하면 제어부가 미리 입력된 프로그램에 따라 자동으로 각 장치들의 작동을 제어하게 마련됨으로써, 특정 냄새 변별을 위한 동물 후각 훈련 시에 동물 스스로 학습을 수행하게 할 수 있다.
따라서 본 발명에 따르면 후각 기반 탐지용 동물의 생산 비용이 절감될 수 있고, 냄새 변별 학습 기간을 획기적으로 단축시킬 수 있으며, 규격화된 센서용 동물의 생산을 가능하게 할 수 있으므로, 종래 탐지견의 활용도가 매우 제한적이었던 것과 달리, 냄새 검출과 관련된 다양한 분야(예를 들어 범죄수사, 국가안보, 사회안전, 환경 및 생태보존, 질병진단 등)에 후각이 훈련된 동물의 활용도를 높일 수 있다.
이상, 본 발명의 특정 실시예에 대하여 상술하였지만, 본 발명의 사상 및 범위는 이러한 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 특허청구범위에 기재된 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 다양하게 수정 및 변형이 가능하다.
10: 실험동물
100: 동물의 냄새 변별 훈련 장치
110: 케이지
111: 냄새주입홀
112: 강화물 투입홀
120: 주입부
130: 환기부
140: 근접센서
150: 감지부
151: 버튼
160: 보상부
161: 강화물 디스펜서
162: 강화물
170: 처벌부
171: 초음파 발생부
180: 제어부
100: 동물의 냄새 변별 훈련 장치
110: 케이지
111: 냄새주입홀
112: 강화물 투입홀
120: 주입부
130: 환기부
140: 근접센서
150: 감지부
151: 버튼
160: 보상부
161: 강화물 디스펜서
162: 강화물
170: 처벌부
171: 초음파 발생부
180: 제어부
Claims (8)
- 실험동물이 수용되는 수용공간을 구비한 케이지;
상기 케이지의 상기 수용공간으로 학습을 위한 타겟 냄새 또는 비타겟 냄새를 주입하는 주입부;
상기 케이지에 구비되고 상기 수용공간에 잔류하는 냄새를 제거하여 상기 케이지 내부를 환기시키기 위한 환기부;
상기 주입부에 의해 주입된 상기 타겟 냄새 또는 상기 비타겟 냄새에 따라 상기 실험동물에 의한 목표 행동이 발생하는지 감지하는 감지부;
상기 목표 행동의 발생 시에 상기 목표 행동의 발생 빈도를 증가시키기 위한 보상부;
상기 목표 행동의 미 발생 시에 상기 목표 행동의 미 발생 빈도를 감소시키기 위한 처벌부; 및
상기 감지부로부터 신호를 수신하고, 미리 입력된 프로그램에 따라 상기 주입부, 상기 환기부, 상기 보상부 및 상기 처벌부의 작동을 제어하는 제어부를 포함하는 동물의 냄새 변별 훈련 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 케이지 내부에 설치되고, 상기 실험동물이 상기 감지부에 접근하는지 여부를 감지하기 위한 근접센서를 더 포함하고,
상기 제어부는,
상기 근접센서에 의해 상기 실험동물이 상기 감지부에 근접한 것을 감지하면 상기 주입부를 통해 상기 타겟 냄새 또는 상기 비타겟 냄새를 주입한 후 상기 목표 행동의 발생 또는 미발생 여부를 감지하고,
상기 목표 행동이 발생하면 상기 목표 행동의 발생 빈도를 증가시키기 위한 과정을 수행하고, 상기 목표 행동이 미발생하면 상기 목표 행동의 미발생 빈도를 감소시키기 위한 과정을 수행하는, 동물의 냄새 변별 훈련 장치.
- 제2항에 있어서,
상기 제어부는 상기 주입부를 통해 상기 타겟 냄새 또는 상기 비타겟 냄새를 주입한 후에 상기 환기부를 작동하여 상기 케이스의 내부에 잔류하는 냄새를 제거하게 마련되는, 동물의 냄새 변별 훈련 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 감지부는, 상기 실험동물에 의해 누름 동작되게 마련되는 버튼을 포함하고,
상기 목표 행동은 상기 주입부에 의해 상기 타겟 냄새가 주입된 경우 상기 버튼을 누르는 행동 또는, 상기 주입부에 의해 상기 비타겟 냄새가 주입된 경우 상기 버튼을 누르지 않는 행동을 포함하는, 동물의 냄새 변별 훈련 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 보상부는, 상기 목표 행동의 발생에 따른 정적 강화로서 강화물을 제공하는 강화물 디스펜서와, 부적 강화로서 케이지 내부에 주어진 혐오자극을 제거하는 자극 제거장치 중 적어도 하나를 포함하는, 동물의 냄새 변별 훈련 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 처벌부는, 상기 목표 행동의 미발생에 따른 정적 처벌로서 상기 케이지 내부에 초음파를 발생시키는 초음파 발생부와, 부적 처벌로서 케이지 내부에 주어진 쾌적한 조건을 박탈하는 박탈장치 중 적어도 하나를 포함하는 동물의 냄새 변별 훈련 장치.
- 실험동물의 위치를 감지하는 제1 단계;
상기 실험동물이 수용된 케이지의 내부로 학습을 위한 타겟 냄새 또는 비타겟 냄새를 주입하는 제2 단계;
주입된 냄새에 의해 목표 행동의 발생 또는 미발생 여부를 감지하는 제3 단계; 및
제3 단계 이후에, 상기 목표 행동이 발생하면 상기 목표 행동의 발생 빈도를 증가시키기 위한 과정을 수행하고, 상기 목표 행동이 미발생하면 상기 목표 행동의 미발생 빈도를 감소시키기 위한 과정을 수행하고, 케이스 내부를 환기시키는 제4 단계를 포함하는 동물의 냄새 변별 훈련 방법.
- 제7항에 있어서,
상기 제1 단계 내지 상기 제4 단계는 미리 설정된 프로그램에 따라 자동으로 수행되며, 소정의 횟수로 반복 수행되도록 상기 제4 단계 이후에 상기 제1 단계로 복귀하는 동물의 냄새 변별 훈련 방법.
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| KR1020200000407A KR102455216B1 (ko) | 2020-01-02 | 2020-01-02 | 동물의 냄새 변별 훈련 자동화 장치 및 그 방법 |
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