專利名稱：一種動(dòng)物嗅覺(jué)學(xué)習(xí)訓(xùn)練系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種動(dòng)物訓(xùn)練系統(tǒng)，特別是關(guān)于小型模式動(dòng)物嗅覺(jué)學(xué)習(xí)訓(xùn)練 系統(tǒng)。
技術(shù)背景嗅覺(jué)是關(guān)系到動(dòng)物生存與生活的一個(gè)極為重要的感覺(jué)，對(duì)生物醫(yī)學(xué)研究常用 的小鼠、大鼠等模式動(dòng)物來(lái)說(shuō)更是如此。然而，作為神經(jīng)生理學(xué)、神經(jīng)藥理學(xué)以 及藥物篩選等的重要手段之一，傳統(tǒng)的動(dòng)物行為學(xué)實(shí)驗(yàn)大都是建立在以視覺(jué)或聽(tīng) 覺(jué)的學(xué)習(xí)記憶模型的基礎(chǔ)上的，這對(duì)于全面了解腦功能、評(píng)價(jià)藥效來(lái)說(shuō)顯然是不 夠的。目前國(guó)內(nèi)只有極少數(shù)針對(duì)昆蟲嗅覺(jué)學(xué)習(xí)記憶行為的研究，但是對(duì)于能完成 復(fù)雜的氣味檢測(cè)及辨別任務(wù)的哺乳動(dòng)物的嗅覺(jué)學(xué)習(xí)記憶行為的研究還是一項(xiàng)空 白。而國(guó)外目前普遍使用的哺乳動(dòng)物嗅覺(jué)學(xué)習(xí)記憶訓(xùn)練系統(tǒng)也有很大缺陷，軟硬件陳舊(還在使用DOS操作系統(tǒng))，自動(dòng)化程度低，速度慢，無(wú)法實(shí)時(shí)顯示及監(jiān)控， 操作繁瑣復(fù)雜，氣味通道數(shù)太少(目前最多只有8道)，因此無(wú)法進(jìn)行較復(fù)雜的訓(xùn)練。發(fā)明內(nèi)容針對(duì)上述問(wèn)題，本實(shí)用新型的目的是提供一種操作簡(jiǎn)單、能實(shí)時(shí)顯示及監(jiān)控 動(dòng)物行為的動(dòng)物嗅覺(jué)學(xué)習(xí)訓(xùn)練系統(tǒng)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型釆取以下技術(shù)方案 一種動(dòng)物嗅覺(jué)學(xué)習(xí)訓(xùn)練系 統(tǒng)，其特征在于它包括一動(dòng)物訓(xùn)練用籠子，所述籠子的下部裝設(shè)有一電擊板， 所述籠子的一面開(kāi)設(shè)有一動(dòng)物探頭找水的洞口，在所述洞口處設(shè)置有一檢測(cè)動(dòng)物 探頭動(dòng)作的紅外傳感器，所述洞口外設(shè)置一包括給水小碗的電控給水裝置，所述 給水小碗的前、后對(duì)稱設(shè)置有一檢測(cè)動(dòng)物舔水動(dòng)作的激光探測(cè)器，所述給水小碗 上方設(shè)置有多通道氣體產(chǎn)生裝置和一抽氣管，所述籠子內(nèi)安裝有CCD攝像頭；所述紅外傳感器、激光探測(cè)器、CCD攝像頭、多通道氣體產(chǎn)生裝置、給水裝置和電擊板分別電連接控制系統(tǒng)。所述多通道氣體產(chǎn)生裝置包括 一氣味輸出通道，其進(jìn)口端依次連接一空氣 儲(chǔ)氣罐和一流量計(jì)，所述氣味輸出通道的出口端位于所述給水小碗的上方； 一氣 味調(diào)節(jié)通道，其進(jìn)口端依次連接一氮?dú)鈨?chǔ)氣罐、 一流量計(jì)、 一第一三通電磁閥和 一多支路管，所述氣味調(diào)節(jié)通道的出口通過(guò)一第二三通電磁閥連接所述氣味輸送通道，所述第一三通電磁閥的常開(kāi)第三端連通大氣； 一氣味排出通道，其出口端 依次連接一真空泵、 一流量計(jì)和一第三三通電磁閥，所述第三三通電磁閥連接第 二三通電磁閥的常開(kāi)第三端，所述第三三通電磁閥的常閉第三端與位于所述給水 小碗上方的抽氣管連接；若干氣味通道，各所述氣味通道的進(jìn)口端并聯(lián)一多支路 管，所述多支路管進(jìn)口端通過(guò)一第四三通電磁閥和一節(jié)流電磁閥連接所述氮?dú)鈨?chǔ) 氣罐的出口，各所述氣味通道分別由依次連接的一流量計(jì)、兩二通電磁閥和設(shè)置 在兩所述二通電磁閥之間的氣味瓶組成，各所述氣味通道的出口端并聯(lián)連接所述 氣味調(diào)節(jié)通道的多支路管，所述第四三通電磁閥的常開(kāi)第三端連通大氣。 所述多通道氣體產(chǎn)生裝置的氣味通道數(shù)量為2 64道。所述控制系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、反饋控制電路和傳感器電路；所述計(jì)算機(jī)系 統(tǒng)包括安裝在計(jì)算機(jī)內(nèi)的控制軟件、多功能數(shù)據(jù)采集卡和視頻采集卡，所述反饋 控制電路包括電磁閥驅(qū)動(dòng)電路和電擊控制電路；所述多功能數(shù)據(jù)采集卡的輸入端 通過(guò)傳感器電路連接所述紅外傳感器和激光探測(cè)器，所述多功能數(shù)據(jù)采集卡的輸 出端通過(guò)所述反饋控制電路的電磁閥驅(qū)動(dòng)電路連接所述多通道氣體產(chǎn)生裝置和給 水裝置的用電器件，所述多功能數(shù)據(jù)采集卡的輸出端還通過(guò)反饋控制電路的電擊 控制電路連接所述電擊板。所述控制系統(tǒng)中的反饋控制電路還包括數(shù)字輸出編碼-譯碼電路，所述多通道 氣體產(chǎn)生裝置中氣味通道的各二通電磁閥分別通過(guò)所述數(shù)字輸出編碼-譯碼電路 連接所述多功能數(shù)據(jù)采集卡的輸出端。所述籠子包括一籠本體和一訓(xùn)練用面板，所述籠本體的下部設(shè)置有一插槽， 所述電擊板插入所述插槽內(nèi)，所述插槽下部設(shè)置有一凹槽，接動(dòng)物排泄物用的盤 子插入所述凹槽，所述訓(xùn)練用面板設(shè)置在所述籠本體一側(cè)的開(kāi)口處，所述訓(xùn)練用 面板下部開(kāi)設(shè)供動(dòng)物頭部伸出的圓孔，在所述圓孔上方的所述訓(xùn)練用面板上安裝 所述紅外傳感器。除所述給水小碗以外的電控給水裝置包括一連接給水小碗的塑料管，所述塑 料管通過(guò)一電磁水閥連接一儲(chǔ)水瓶。本實(shí)用新型由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點(diǎn)1、本實(shí)用新型采用了 最新的軟硬件技術(shù)，功能強(qiáng)大，速度快，操作簡(jiǎn)單。2、本實(shí)用新型系統(tǒng)中設(shè)置了 CCD攝像頭，能實(shí)時(shí)顯示及監(jiān)控動(dòng)物行為。3、由于氣味通道數(shù)可擴(kuò)展至64道，因 此可進(jìn)行較復(fù)雜動(dòng)物嗅覺(jué)條件反射學(xué)習(xí)的訓(xùn)練。4、由于系統(tǒng)中采用了多功能PCI 數(shù)據(jù)采集卡、視頻采集卡及控制軟件，可對(duì)訓(xùn)練過(guò)程進(jìn)行自動(dòng)化控制、記錄和行 為分析。5、本實(shí)用新型可為研究動(dòng)物對(duì)氣味的檢測(cè)、辨別、學(xué)習(xí)與記憶的神經(jīng)機(jī)5制提供行為學(xué)的數(shù)據(jù)，同時(shí)也是評(píng)價(jià)神經(jīng)相關(guān)疾病治療新藥的有力工具。6、本實(shí)用新型填補(bǔ)了我國(guó)在哺乳動(dòng)物嗅覺(jué)學(xué)習(xí)記憶行為的研究方面一項(xiàng)空白。


圖1是本實(shí)用新型動(dòng)物訓(xùn)練裝置示意圖圖2是本實(shí)用新型動(dòng)物訓(xùn)練場(chǎng)所立體分解示意圖 圖3是本實(shí)用新型激光發(fā)射接收探測(cè)器原理示意圖 圖4是本實(shí)用新型多通道氣體產(chǎn)生裝置示意圖 圖5是本實(shí)用新型數(shù)字輸入輸出信號(hào)時(shí)序示意圖 圖6是本實(shí)用新型數(shù)字輸出編碼-譯碼電路圖 圖7是本實(shí)用新型電磁閥驅(qū)動(dòng)電路圖 圖8是本實(shí)用新型電擊控制電路具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)的描述。如圖1所示，本實(shí)用新型動(dòng)物嗅覺(jué)學(xué)習(xí)訓(xùn)練系統(tǒng)包括 一動(dòng)物訓(xùn)練用籠子l， 其可以采取有機(jī)玻璃材料制作，在籠子1的一面下部開(kāi)設(shè)有一洞口，動(dòng)物頭前半部可從洞口探出；在洞口處設(shè)置有一紅外傳感器2，可檢測(cè)到動(dòng)物探頭找水的動(dòng)作。在洞口外設(shè)置有一包括給水小碗3的給水裝置，給水小碗3的前、后安裝有激光探測(cè)器4，可檢測(cè)到動(dòng)物的舔水動(dòng)作；在籠子l內(nèi)安裝一CCD攝像頭5;在給水小碗3上方設(shè)置一多通道氣體產(chǎn)生裝置6和一與真空泵連接的抽氣管8;在給水小碗 3上方還可以設(shè)置一控制信號(hào)燈9。紅外傳感器2、激光探測(cè)器4和CCD攝像頭5 分別通過(guò)導(dǎo)線與一計(jì)算機(jī)系統(tǒng)IO連接，以對(duì)訓(xùn)練過(guò)程進(jìn)行即時(shí)監(jiān)控。如圖2所示，本實(shí)施例的動(dòng)物訓(xùn)練用籠子1包括一籠本體11， 一電擊板12 和一訓(xùn)練用面板13，籠本體ll上方還可以設(shè)置一籠上蓋(圖中未示出)?；\本體 ll采用圓筒形設(shè)計(jì)，避免產(chǎn)生角落的構(gòu)造，防止動(dòng)物一直待在一處不動(dòng)。在籠本 體ll的下部設(shè)置有一插槽lll，電擊板12插入插槽111內(nèi)，在插槽lll下部設(shè)置 有一凹槽112，接動(dòng)物排泄物用的盤子插入凹槽112。在籠本體11的一側(cè)設(shè)置有 一開(kāi)口 113,訓(xùn)練用面板13通過(guò)螺絲固定在開(kāi)口 113上，籠本體ll的壁面上設(shè)置 有一小孔114，用于連接真空泵以排出籠內(nèi)殘留氣體。在電擊板12的一端設(shè)置有 兩個(gè)通孔121，用于連接電擊板12的電源接線柱。訓(xùn)練用面板13的下部開(kāi)設(shè)有一 圓孔131，作為動(dòng)物頭部伸出的洞口，洞口上方安裝紅外傳感器2。在訓(xùn)練用面板 13的上部設(shè)置有一通孔132，用于安裝照明用小燈。如圖1所示，給水裝置除給 水小碗3外，還包括一通過(guò)一塑料管31連接的電磁水閥32，電磁水閥32的輸入端連接一儲(chǔ)水瓶33。本實(shí)施例紅外傳感器2采用反射型紅外探測(cè)集成芯片GP2A25，為它提供一 5v 電源，再將信號(hào)輸出端接一 lk電阻上拉至5v電源，后面再接一邏輯反向器。這 樣，當(dāng)動(dòng)物將頭探到洞口時(shí)，輸出信號(hào)由平時(shí)的低電平轉(zhuǎn)換為高電平，從而確定 動(dòng)物是否把頭探出洞外。如圖3所示，激光探測(cè)器4的發(fā)射器41和接收器42對(duì)稱地安裝在給水小碗3 的前、后，用來(lái)檢測(cè)動(dòng)物舔水的動(dòng)作。發(fā)射器41發(fā)出的一束很細(xì)的激光，穿過(guò)給 水小碗3上部設(shè)置的小洞，被給水小碗3另一側(cè)小洞后面的接收器42檢測(cè)到，信 號(hào)輸出端輸出一低電平，當(dāng)且僅當(dāng)動(dòng)物將舌伸到給水小碗3里舔水時(shí)，激光束被 擋住，到達(dá)不了接收器42，則信號(hào)輸出端輸出一高電平，這樣就能檢測(cè)動(dòng)物的舔 水動(dòng)作。本實(shí)施例通過(guò)CCD攝像頭5與裝有視頻采集卡的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)10連接，對(duì)訓(xùn)練 過(guò)程做即時(shí)監(jiān)控。如果是黑暗條件下訓(xùn)練，可選用具有紅外功能的攝像機(jī)。 如圖4所示，多通道氣體產(chǎn)生裝置6包括一氣味輸出通道，從進(jìn)口端依次連接一空氣儲(chǔ)氣罐61和一流量計(jì)62，氣味輸 出通道63的出口端位于給水小碗3的上方；一氣味調(diào)節(jié)通道，從進(jìn)口端依次連接一氮?dú)鈨?chǔ)氣罐64、 一流量計(jì)65、 一三通 電磁閥66和一多支路管67，氣味調(diào)節(jié)通道的出口通過(guò)一三通電磁閥68連接氣味 輸出通道，三通電磁閥66的常開(kāi)第三端連通大氣；一氣味排出通道，出口端依次連接一真空泵69、 一流量計(jì)70和一三通電磁閥 71，三通電磁闊71連接一三通電磁閥68的常開(kāi)第三端，三通電磁閥71的常閉第 三端與位于所述給水小碗3上方的抽氣管8連接；若干氣味通道，各氣味通道的進(jìn)口端并聯(lián)連接一多支路管78上，多支路管78 連接一三通電磁閥72和一節(jié)流電磁閥73，節(jié)流電磁閥73的輸出端連接氮?dú)鈨?chǔ)氣 罐64的出口，各氣味通道分別由依次連接的一流量計(jì)74、兩二通電磁閥75、 76 和設(shè)置在兩二通電磁閥75、 76之間的氣味瓶77組成，各氣味通道的出口端并聯(lián) 連接在氣味調(diào)節(jié)通道的多支路管67上，三通電磁閥72的常開(kāi)第三端連通大氣。訓(xùn)練前，將氣味輸送通道、氣味調(diào)節(jié)通道和氣味排出通道的氮?dú)鈨?chǔ)氣罐64、 空氣儲(chǔ)氣罐61、三通電磁閥66、 68、 71、 72和真空泵69打開(kāi)，再調(diào)節(jié)節(jié)流電磁 閥73和各個(gè)流量計(jì)，使各路流量達(dá)到測(cè)試所需的數(shù)值，并穩(wěn)定下來(lái)。此時(shí)，氣路 流程如下(l)氣味輸出通道中，空氣儲(chǔ)氣罐61的氣體經(jīng)過(guò)流量計(jì)62和管道，持續(xù)從氣味出口 63吹出到達(dá)給水小碗3;同時(shí)氣味排出通道中，給水小碗3上方的抽氣管8連接真空泵69，連續(xù)不斷將給水小碗3處的氣體抽走；(2) 氣味調(diào)節(jié)通道中，氮?dú)鈨?chǔ)氣罐64的氮?dú)饨?jīng)過(guò)節(jié)流電磁閥73限流，從三 通電磁閥72進(jìn)入，從三通電磁閥72常開(kāi)第三端排入大氣；(3) 氮?dú)鈨?chǔ)氣罐64中氮?dú)馔瑫r(shí)經(jīng)過(guò)流量計(jì)65調(diào)整流量，從三通電磁閥66 進(jìn)入，從三通電磁閥66常開(kāi)第三端排入大氣；(4) 真空泵69通過(guò)流量計(jì)70，從三通電磁閥71的常開(kāi)端通過(guò)抽氣管8抽出 給水小碗3處的大氣。啟動(dòng)軟件后，等待動(dòng)物去做測(cè)試?，F(xiàn)以氣味通道ChO和另一氣味通道CH1來(lái) 說(shuō)明一次測(cè)試的過(guò)程。以氣味通道ChO的氣味作為刺激的測(cè)試開(kāi)始后，三通電磁閥66、 71、 72通電， 同時(shí)氣味通道ChO的二通電磁閥75、 76也通電，三通電磁閥的通路由常開(kāi)端轉(zhuǎn)向 常閉端，二通電磁閥由閉轉(zhuǎn)為開(kāi)。此時(shí)氣路為氮?dú)饨?jīng)節(jié)流電磁閥73、三通電磁 閥72、流量計(jì)74和二通電磁閥75進(jìn)入氣味瓶77，將一部分氣味從氣味瓶77出 口壓出，通過(guò)二通電磁閥76進(jìn)入多支管67。在這里，氣味被流經(jīng)流量計(jì)65、三 通電磁閥66的氮?dú)庀♂尩揭欢ǔ潭?，進(jìn)入三通電磁閥68的公用端，經(jīng)三通電磁 閥68常開(kāi)第三端、三通電磁閥71、流量計(jì)70，被真空泵69抽走。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間 (通過(guò)軟件設(shè)定， 一般是l秒左右)，當(dāng)氣味充滿上述通路后，三通電磁閥68通 電。氣味立即轉(zhuǎn)向三通電磁閥68的常閉端，進(jìn)入管道與空氣儲(chǔ)氣罐61供應(yīng)的、 流經(jīng)流量計(jì)62的空氣匯合，被進(jìn)一步稀釋，從氣味出口63吹出，到達(dá)給水小碗3 處，此時(shí)動(dòng)物若將頭探出就能聞到氣味。給出氣味在此持續(xù)一段時(shí)間(通過(guò)軟件 設(shè)定， 一般是2秒左右)后，二通電磁閥75和76關(guān)閉，停止氣味供應(yīng)，而流經(jīng) 三通電磁閥66的氮?dú)獠](méi)有斷，因此會(huì)把多支路管67以及三通電磁閥68中殘留 的氣味從三通電磁閥68的常閉端吹出，持續(xù)一段時(shí)間(通過(guò)軟件設(shè)定， 一般是l 秒左右)。接下來(lái)三通電磁閥68斷電，氣體通路轉(zhuǎn)向三通電磁閥68的常開(kāi)端，加 上真空泵69的抽氣作用進(jìn)一步除去多支管中的殘留氣味，持續(xù)一段時(shí)間(通過(guò)軟 件設(shè)定， 一般是l秒左右)。然后將下一個(gè)氣味通道Chl (作為下次測(cè)試的氣味) 的兩個(gè)二通電磁閥打開(kāi)，讓此氣味充滿多支路管67以及三通電磁閥68公用端到 常開(kāi)端這一段通路，持續(xù)一段時(shí)間(通過(guò)軟件設(shè)定， 一般是3秒左右)。最后，三 通電磁閥72、 71和66斷電，此次測(cè)試結(jié)束，氣路恢復(fù)到測(cè)試前狀態(tài)，等待下一 次測(cè)試開(kāi)始。本實(shí)施例所有管道均采用PTFE材料，避免氣味污染管道。本實(shí)施例引入三通電磁閥68的另一作用是為了防止動(dòng)物不用氣味，而利用不 同通道聲音的不同來(lái)判斷是否獲得獎(jiǎng)勵(lì)。本實(shí)用新型通過(guò)軟件調(diào)整各個(gè)電磁閥的開(kāi)閉時(shí)序(如圖5所示)和通過(guò)流量 計(jì)調(diào)整各路流量，對(duì)氣路進(jìn)行細(xì)微調(diào)整，使氣流流量調(diào)至穩(wěn)定、平衡的狀態(tài)。通 過(guò)調(diào)節(jié)各流量計(jì)控制各路流量的大小可以噴出稀釋成不同濃度的氣味。測(cè)試過(guò)程中軟件要控制的各輸入輸出信號(hào)的時(shí)序，其中A段表示測(cè)試啟動(dòng)后到三通電磁閥68通電、氣味噴出所用的時(shí)間；B段表示三通電磁閥68通電持續(xù)的時(shí)間；C段表示從三通電磁閥68斷電到此次測(cè)試結(jié)束的時(shí)間；D段表示此次測(cè)試結(jié)束后，用作相鄰測(cè)試之間間隔及數(shù)據(jù)分析的附加時(shí)間；E段表示從三通電磁閥68通電到動(dòng)作時(shí)間窗開(kāi)始的時(shí)間； F段表示動(dòng)作時(shí)間窗持續(xù)的時(shí)間；G段表示此次測(cè)試所用氣味通道Ch0上的二通電磁閥打開(kāi)持續(xù)的時(shí)間；H段表示下次測(cè)試所用氣味通道上的二通電磁閥在此次測(cè)試中打開(kāi)持續(xù)的時(shí) 間(清除殘留、換氣之用)；I段表示測(cè)試啟動(dòng)后到第一信號(hào)燈亮的時(shí)間； J段表示第一信號(hào)燈持續(xù)亮的時(shí)間。本實(shí)用新型改變電路中電磁閥的接法，比如，將V0和V1接到電路中同一電磁 閥控制輸出端子，則可將不同種類的氣體按照一定比例同時(shí)噴出，產(chǎn)生希望得到 的混合氣體。本實(shí)用新型反饋控制電路包括數(shù)字輸出編碼-譯碼電路，電磁閥驅(qū)動(dòng)電路和 電擊控制電路。數(shù)字輸出編碼-譯碼電路(如圖6所示)，數(shù)據(jù)采集卡數(shù)字端口不多，要控制 64通道的氣體產(chǎn)生裝置，必須對(duì)其中一部分端口進(jìn)行編碼-譯碼的處理。在程序中，已對(duì)數(shù)據(jù)采集卡P2. 0-P2. 5的六個(gè)數(shù)字輸出端口進(jìn)行了二進(jìn)制編 碼，比如000000表示通道0打開(kāi)，111111則表示通道63打開(kāi)。在此電路中，利 用譯碼器集成芯片(一片74139和四片74154)的組合實(shí)現(xiàn)6線-64線的譯碼功能， 從而使得數(shù)據(jù)采集卡數(shù)字P2端口能控制64通道氣體的開(kāi)閉。電路還引入了鎖存 器74373，用P0.7端口去控制它的鎖存器使能端(集成電路芯片的功能開(kāi)閉控制 端)，實(shí)現(xiàn)一次測(cè)試中當(dāng)次使用通道到下次通道的轉(zhuǎn)換(氣體發(fā)生裝置內(nèi)部換氣)。 同時(shí)，P0.3端口控制譯碼器74139的使能端，使譯碼信號(hào)在測(cè)試時(shí)間內(nèi)特定的時(shí) 間輸出去，控制電磁閥的通斷。電磁閥驅(qū)動(dòng)電路(如圖7所示)，邏輯信號(hào)的輸出功率極為有限，因此要設(shè)計(jì)一個(gè)功率驅(qū)動(dòng)電路去控制電磁闊。這里使用的是功率型光電繼電器AQZ102，它只 需要很小的輸入電流，就能驅(qū)動(dòng)很大的功率負(fù)載。AQZ102只需要打開(kāi)時(shí)提供lmA 電流輸入，卻能達(dá)到最大負(fù)載電壓為60v，最大負(fù)載電流為3A，電磁閥額定電壓 為24v，功率為3. 5w，完全能滿足試驗(yàn)要求。它采取了光電隔離方式，電磁閥用 單獨(dú)的浮地電源供電，實(shí)現(xiàn)了大功率電路部分與弱電電路部分的隔離，兩部分完全沒(méi)有了電氣上的連接，避免了強(qiáng)的電磁干擾通過(guò)各種耦合方式躥入弱電部分，影響其正常工作。電擊控制電路(如圖8所示)，首先，采用集成單穩(wěn)觸發(fā)器14538外接一個(gè)可 變電阻對(duì)電擊的時(shí)間進(jìn)行控制，電擊時(shí)間調(diào)整范圍為O. ls至2s。 14538輸出信號(hào) 控制繼電器K1對(duì)電擊的通斷進(jìn)行控制。用于電擊的電源為市售的可調(diào)穩(wěn)壓電源， 調(diào)整范圍為0v至60v。另外還有邏輯門集成電路組成的組合邏輯電路對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，組合邏輯電 路的邏輯表達(dá)式如下= ，e^TSfi . i= 7T^『自DL/cA +尸l .2式中TW表示動(dòng)作時(shí)間窗；Pl.O、 Pl. 1和P1.2表示數(shù)據(jù)采集卡的數(shù)字端口；TWf orWat er表示針對(duì)給水的動(dòng)作時(shí)間窗；TWforShock表示針對(duì)電擊的動(dòng)作時(shí)間窗；WaterValve表示控制電磁水閥的信號(hào)；FootShockSignal表示控制電擊的信號(hào)；Lick表示舔水信號(hào)。 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)10內(nèi)裝有控制軟件、多功能PCI數(shù)據(jù)采集卡、視頻采集卡。操作 人員通過(guò)控制軟件設(shè)定參數(shù)、監(jiān)控訓(xùn)練過(guò)程?？刂栖浖刂贫喙δ軘?shù)據(jù)采集卡和 視頻采集卡自動(dòng)采集動(dòng)物各種行為數(shù)據(jù)，把信號(hào)傳送給計(jì)算機(jī)系統(tǒng)10進(jìn)行顯示和 處理；同時(shí)，多功能數(shù)據(jù)采集卡自動(dòng)輸出各種信號(hào)，控制反饋控制電路和氣路， 給予動(dòng)物各種刺激。控制軟件亦能自動(dòng)記錄訓(xùn)練的參數(shù)和動(dòng)物的行為表現(xiàn)。如果只是單純的給動(dòng)物做氣味實(shí)驗(yàn)，觀察其各種生理信號(hào)的變化，而不是訓(xùn) 練動(dòng)物，則只需控制各個(gè)電磁閥的開(kāi)閉，電磁閥的時(shí)序不變，無(wú)需控制其它信號(hào)， 軟件中有專門的程序?qū)崿F(xiàn)此功能。動(dòng)物嗅覺(jué)學(xué)習(xí)訓(xùn)練及檢測(cè)過(guò)程如下訓(xùn)練前動(dòng)物被較長(zhǎng)時(shí)間斷水，這樣訓(xùn)練 時(shí)動(dòng)物就會(huì)有強(qiáng)烈的愿望四處尋找水。訓(xùn)練開(kāi)始，將動(dòng)物放進(jìn)圓筒狀鼠籠l，動(dòng)物 將頭探進(jìn)圓孔131，探頭尋找水的動(dòng)作被紅外傳感器2檢測(cè)到，并觸發(fā)程序幵始一 次測(cè)試。緊接著，信號(hào)燈9的第一信號(hào)燈閃亮一下，提示動(dòng)物此次測(cè)試開(kāi)始，氣 味即將到來(lái)，讓動(dòng)物做好去聞的準(zhǔn)備。接著多通道氣體產(chǎn)生裝置6給出持續(xù)幾秒 的氣味氣流，動(dòng)物去聞。動(dòng)物根據(jù)此次聞到的氣味通道Ch0發(fā)出的氣味，決定去還是不去舔水(在給水小碗3處裝有激光探測(cè)器4檢測(cè)動(dòng)物的舔水動(dòng)作)。信號(hào)燈 9的第一信號(hào)燈亮提示動(dòng)物此段時(shí)間為它的行動(dòng)時(shí)間，稱為動(dòng)作時(shí)間窗(去舔水或 是放棄、把頭縮回)。每次訓(xùn)練有兩類氣味S+和S-。如果是S+，動(dòng)物去舔水就 會(huì)得到少許水做獎(jiǎng)勵(lì)；如果是S-，動(dòng)物去舔了就會(huì)得到電擊板12的電擊懲罰。在 氣體沒(méi)有給出時(shí)動(dòng)物去舔水是沒(méi)有任何反應(yīng)的。當(dāng)動(dòng)物再次探頭，下一次測(cè)試開(kāi) 始，如此循環(huán)測(cè)試幾百次上下。每次測(cè)試給什么氣體是隨機(jī)的，并且不會(huì)出現(xiàn)連 續(xù)的S+測(cè)試或者連續(xù)的S-測(cè)試的情況。這樣一段時(shí)間后，如果動(dòng)物能辨別此兩類 氣味，它就能形成正確的操作式條件反射，聞到了 S+，就去舔水以求獎(jiǎng)勵(lì)，我們 稱為一次命中，而聞到S-，它則不會(huì)去舔水，以免遭受電擊，我們稱為一次正確 避讓。若是沒(méi)有形成條件反射，動(dòng)物就會(huì)出現(xiàn)S-去舔(稱為錯(cuò)誤警告)或是S+不去 舔(稱為錯(cuò)失)的情況。命中加正確避讓的次數(shù)占總測(cè)試次數(shù)的百分比為動(dòng)物表現(xiàn) 的總正確率。這樣我們就能根據(jù)動(dòng)物的行為表現(xiàn)知道它是不是能辨別此兩類氣味。本實(shí)用新型上述實(shí)施例僅以小鼠為例加以說(shuō)明，對(duì)設(shè)計(jì)尺寸進(jìn)行一些調(diào)整后， 完全可以適用于其它動(dòng)物。本實(shí)用新型僅以上述實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明，凡根據(jù)本實(shí)用新型原理進(jìn)行的等效變 換，均不應(yīng)排除在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之外。
權(quán)利要求1、一種動(dòng)物嗅覺(jué)學(xué)習(xí)訓(xùn)練系統(tǒng)，其特征在于它包括一動(dòng)物訓(xùn)練用籠子，所述籠子的下部裝設(shè)有一電擊板，所述籠子的一面開(kāi)設(shè)有一動(dòng)物探頭找水的洞口，在所述洞口處設(shè)置有一檢測(cè)動(dòng)物探頭動(dòng)作的紅外傳感器，所述洞口外設(shè)置一包括給水小碗的電控給水裝置，所述給水小碗的前、后對(duì)稱設(shè)置有一檢測(cè)動(dòng)物舔水動(dòng)作的激光探測(cè)器，所述給水小碗上方設(shè)置有多通道氣體產(chǎn)生裝置和一抽氣管，所述籠子內(nèi)安裝有CCD攝像頭；所述紅外傳感器、激光探測(cè)器、CCD攝像頭、多通道氣體產(chǎn)生裝置、給水裝置和電擊板分別電連接控制系統(tǒng)。
2、 如權(quán)利要求l所述的一種動(dòng)物嗅覺(jué)學(xué)習(xí)訓(xùn)練系統(tǒng)，其特征在于所述多通道氣體產(chǎn)生裝置包括一氣味輸出通道，其進(jìn)口端依次連接一空氣儲(chǔ)氣罐和一流量計(jì)，所述氣味輸 出通道的出口端位于所述給水小碗的上方；一氣味調(diào)節(jié)通道，其進(jìn)口端依次連接一氮?dú)鈨?chǔ)氣罐、 一流量計(jì)、 一第一三通 電磁閥和一多支路管，所述氣味調(diào)節(jié)通道的出口通過(guò)一第二三通電磁閥連接所述 氣味輸送通道，所述第一三通電磁閥的常開(kāi)第三端連通大氣；一氣味排出通道，其出口端依次連接一真空泵、 一流量計(jì)和一第三三通電磁 閥，所述第三三通電磁閥連接第二三通電磁閥的常開(kāi)第三端，所述第三三通電磁 閥的常閉第三端與位于所述給水小碗上方的抽氣管連接；若干氣味通道，各所述氣味通道的進(jìn)口端并聯(lián)一多支路管，所述多支路管進(jìn) 口端通過(guò)一第四三通電磁閥和一節(jié)流電磁閥連接所述氮?dú)鈨?chǔ)氣罐的出口，各所述 氣味通道分別由依次連接的一流量計(jì)、兩二通電磁閥和設(shè)置在兩所述二通電磁閥 之間的氣味瓶組成，各所述氣味通道的出口端并聯(lián)連接所述氣味調(diào)節(jié)通道的多支 路管，所述第四三通電磁閥的常開(kāi)第三端連通大氣。
3、 如權(quán)利要求2所述的一種動(dòng)物嗅覺(jué)學(xué)習(xí)訓(xùn)練系統(tǒng)，其特征在于所述多通 道氣體產(chǎn)生裝置的氣味通道數(shù)量為2 64道。
4、 如權(quán)利要求1或2所述的一種動(dòng)物嗅覺(jué)學(xué)習(xí)訓(xùn)練系統(tǒng)，其特征在于所述 控制系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、反饋控制電路和傳感器電路；所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)包括安 裝在計(jì)算機(jī)內(nèi)的控制軟件、多功能數(shù)據(jù)采集卡和視頻采集卡，所述反饋控制電路 包括電磁閥驅(qū)動(dòng)電路和電擊控制電路；所述多功能數(shù)據(jù)采集卡的輸入端通過(guò)傳感 器電路連接所述紅外傳感器和激光探測(cè)器，所述多功能數(shù)據(jù)采集卡的輸出端通過(guò) 所述反饋控制電路的電磁閥驅(qū)動(dòng)電路連接所述多通道氣體產(chǎn)生裝置和給水裝置的用電器件，所述多功能數(shù)據(jù)采集卡的輸出端還通過(guò)反饋控制電路的電擊控制電路連接所述電擊板。
5、 如權(quán)利要求2所述的一種動(dòng)物嗅覺(jué)學(xué)習(xí)訓(xùn)練系統(tǒng)，其特征在于所述控制 系統(tǒng)中的反饋控制電路還包括數(shù)字輸出編碼-譯碼電路，所述多通道氣體產(chǎn)生裝置 中氣味通道的各二通電磁閥分別通過(guò)所述數(shù)字輸出編碼-譯碼電路連接所述多功 能數(shù)據(jù)采集卡的輸出端。
6、 如權(quán)利要求1或2或3或5所述的一種動(dòng)物嗅覺(jué)學(xué)習(xí)訓(xùn)練系統(tǒng)，其特征在于所述籠子包括一籠本體和一訓(xùn)練用面板，所述籠本體的下部設(shè)置有一插槽，所述電擊板插入所述插槽內(nèi)，所述插槽下部設(shè)置有一凹槽，接動(dòng)物排泄物用的盤 子插入所述凹槽，所述訓(xùn)練用面板設(shè)置在所述籠本體一側(cè)的開(kāi)口處，所述訓(xùn)練用 面板下部開(kāi)設(shè)供動(dòng)物頭部伸出的圓孔，在所述圓孔上方的所述訓(xùn)練用面板上安裝所述紅外傳感器。
7、 如權(quán)利要求4所述的一種動(dòng)物嗅覺(jué)學(xué)習(xí)訓(xùn)練系統(tǒng)，其特征在于所述籠子包括一籠本體和一訓(xùn)練用面板，所述籠本體的下部設(shè)置有一插槽，所述電擊板插 入所述插槽內(nèi)，所述插槽下部設(shè)置有一凹槽，接動(dòng)物排泄物用的盤子插入所述凹 槽，所述訓(xùn)練用面板設(shè)置在所述籠本體一側(cè)的開(kāi)口處，所述訓(xùn)練用面板下部開(kāi)設(shè) 供動(dòng)物頭部伸出的圓孔，在所述圓孔上方的所述訓(xùn)練用面板上安裝所述紅外傳感器。
8、 如權(quán)利要求1或2或3或5或7所述的一種動(dòng)物嗅覺(jué)學(xué)習(xí)訓(xùn)練系統(tǒng)，其特征在于除所述給水小碗以外的電控給水裝置包括一連接給水小碗的塑料管，所述塑料管通過(guò)一電磁水闊連接一儲(chǔ)水瓶。
9、 如權(quán)利要求4所述的一種動(dòng)物嗅覺(jué)學(xué)習(xí)訓(xùn)練系統(tǒng)，其特征在于除所述給水小碗以外的電控給水裝置包括一連接給水小碗的塑料管，所述塑料管通過(guò)一電 磁水閥連接一儲(chǔ)水瓶。
10、 如權(quán)利要求6所述的一種動(dòng)物嗅覺(jué)學(xué)習(xí)訓(xùn)練系統(tǒng)，其特征在于除所述給水小碗以外的電控給水裝置包括一連接給水小碗的塑料管，所述塑料管通過(guò)一 電磁水閥連接一儲(chǔ)水瓶。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種動(dòng)物嗅覺(jué)學(xué)習(xí)訓(xùn)練系統(tǒng)，其特征在于它包括一動(dòng)物訓(xùn)練用籠子，所述籠子的下部裝設(shè)有一電擊板，所述籠子的一面開(kāi)設(shè)有一動(dòng)物探頭找水的洞口，在所述洞口處設(shè)置有一檢測(cè)動(dòng)物探頭動(dòng)作的紅外傳感器，所述洞口外設(shè)置一包括給水小碗的電控給水裝置，所述給水小碗的前、后對(duì)稱設(shè)置有一檢測(cè)動(dòng)物舔水動(dòng)作的激光探測(cè)器，所述給水小碗上方設(shè)置有多通道氣體產(chǎn)生裝置和一抽氣管，所述籠子內(nèi)安裝有CCD攝像頭；所述紅外傳感器、激光探測(cè)器、CCD攝像頭、多通道氣體產(chǎn)生裝置、給水裝置和電擊板分別電連接控制系統(tǒng)。本實(shí)用新型操作簡(jiǎn)單、能實(shí)時(shí)顯示及監(jiān)控動(dòng)物行為，可進(jìn)行較復(fù)雜動(dòng)物嗅覺(jué)條件反射學(xué)習(xí)的訓(xùn)練，可對(duì)訓(xùn)練過(guò)程進(jìn)行自動(dòng)化控制、記錄和行為分析。
文檔編號(hào)A01K15/02GK201171307SQ20082007939
公開(kāi)日2008年12月31日 申請(qǐng)日期2008年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月14日
發(fā)明者堯 盧, 羅敏敏 申請(qǐng)人:北京生命科學(xué)研究所