專利名稱：一種自動(dòng)化行為學(xué)訓(xùn)練刺激裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于醫(yī)療器械技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種自動(dòng)化行為學(xué)訓(xùn)練刺激裝置。
背景技術(shù)：
目前，動(dòng)物行為實(shí)驗(yàn)是研究腦高級(jí)功能及其他神經(jīng)科學(xué)的不可缺少的重要手段，尤其在神經(jīng)生理學(xué)、神經(jīng)藥理學(xué)等行為醫(yī)學(xué)研究方面具有更重要地位。其中迷宮實(shí)驗(yàn)是行為實(shí)驗(yàn)的經(jīng)典項(xiàng)目，是研究大鼠(或小鼠)學(xué)習(xí)記憶功能最常用的實(shí)驗(yàn)之一，也是認(rèn)知藥物篩選常用的動(dòng)物模型。迷宮裝置的種類較多，但都包含三個(gè)基本組成部分:訓(xùn)練區(qū)——放置動(dòng)物；目的區(qū)——系安全區(qū)或食物放置區(qū)；通道——有長(zhǎng)有短，有一個(gè)以上通道交叉口，供動(dòng)物選擇到達(dá)目的區(qū)的正確行動(dòng)方向。現(xiàn)有Y型迷宮，即為三等分輻射式迷宮，由三個(gè)支臂和一個(gè)連接區(qū)組成，三臂相互夾角為120°，每臂底部鋪以細(xì)銅棒。銅棒可與刺激電源相通。各臂未端裝有信號(hào)燈，信號(hào)燈開(kāi)啟指示該臂為安全區(qū)，即該臂底部不通電。安全區(qū)的方位可隨機(jī)變換，當(dāng)某臂為安全區(qū)時(shí)，另兩臂和連接區(qū)均帶電，可訓(xùn)練動(dòng)物學(xué)會(huì)主動(dòng)逃避反應(yīng)，逃向安全區(qū)。在實(shí)驗(yàn)中，如動(dòng)物在信號(hào)燈亮后或遭受到電擊后直接逃避至安全區(qū)者為正確反應(yīng)，反之為錯(cuò)誤反應(yīng)。一般將動(dòng)物經(jīng)訓(xùn)練而達(dá)到學(xué)會(huì)的標(biāo)準(zhǔn)定為連續(xù)10次測(cè)試中有9次正確者。記錄每一動(dòng)物迷路分辨學(xué)習(xí)達(dá)到學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)所需的訓(xùn)練數(shù)，以此作為評(píng)價(jià)動(dòng)物學(xué)習(xí)能力好壞的客觀指標(biāo)?，F(xiàn)有水迷宮，則是一個(gè)在其通道中注入一定深度水的迷宮。內(nèi)部通道形狀多為T(mén)形、F形或Π形，其中有一個(gè)或多個(gè)盲端而出口端只有一個(gè)。將動(dòng)物放在訓(xùn)練區(qū)內(nèi)，訓(xùn)練它學(xué)習(xí)選擇出口、順利游至目的區(qū)的能力。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中逐漸增加盲端個(gè)數(shù)，觀察、記錄動(dòng)物進(jìn)入盲端次數(shù)(即錯(cuò)誤次數(shù))及游泳所用的時(shí)間，以評(píng)價(jià)其學(xué)習(xí)成績(jī)、記憶獲得和長(zhǎng)時(shí)間記憶功能。實(shí)際應(yīng)用表明，目前的迷宮實(shí)驗(yàn)，特別是Y型迷宮受其結(jié)構(gòu)限制無(wú)法形成封閉的循環(huán)回路，水迷宮只能強(qiáng)迫動(dòng)物游泳，不能自主運(yùn)動(dòng)。因此，訓(xùn)練時(shí)無(wú)論是過(guò)程控制，還是數(shù)據(jù)采集、處理，都是由實(shí)驗(yàn)者手動(dòng)操作，人工操作比較煩瑣，人工記錄相應(yīng)數(shù)據(jù)主觀因素較多，既費(fèi)人力，同時(shí)主觀誤差也大，影響其準(zhǔn)確性。
發(fā)明內(nèi)容針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本實(shí)用新型提出一種自動(dòng)化行為學(xué)訓(xùn)練刺激裝置。該刺激裝置基于申請(qǐng)?zhí)枮?006100458706的專利名稱為鼠的路徑訓(xùn)練模型及智能化行為檢測(cè)裝置的實(shí)用新型專利。該裝置包括直角坐標(biāo)機(jī)器人定位單元、PLC控制單元、老鼠位置檢測(cè)單元和刺激單元;直角坐標(biāo)機(jī)器人定位單元采用德國(guó)BAHR的快速直線定位機(jī)構(gòu)，分為X\Y\Z三個(gè)運(yùn)動(dòng)方向，可以實(shí)現(xiàn)在空間內(nèi)任意一點(diǎn)的準(zhǔn)確定位；直角坐標(biāo)機(jī)器人定位單元位于鼠的路徑訓(xùn)練模型及智能化行為檢測(cè)裝置的實(shí)用新型專利箱體外，快速直線定位機(jī)構(gòu)的中心與鼠的路徑訓(xùn)練模型及智能化行為檢測(cè)裝置中心重合；老鼠位置檢測(cè)單元包括光電對(duì)射傳感器，兩個(gè)光電對(duì)射傳感器組成光電對(duì)射檢測(cè)模塊，在光電對(duì)射檢測(cè)模塊中兩個(gè)光電對(duì)射傳感器上下排列，以‘或’的形式輸出，在鼠的路徑訓(xùn)練模型及智能化行為檢測(cè)裝置每個(gè)單向門(mén)的兩側(cè)分別設(shè)置光電對(duì)射檢測(cè)模塊，這樣就能防止白鼠跳過(guò)去或者趴著過(guò)去而出現(xiàn)漏識(shí)別。兩個(gè)光電對(duì)射傳感器前后放置，檢測(cè)白鼠的通過(guò)的方向的正反。PLC控制單元包括CPU模塊和運(yùn)動(dòng)控制模塊，其中CPU模塊和運(yùn)動(dòng)控制模塊連接；(PU模塊會(huì)根據(jù)位置檢測(cè)裝置提供的位置信號(hào)判斷出老鼠的當(dāng)前位置，并與直角坐標(biāo)機(jī)器人單元的當(dāng)前位置進(jìn)行比對(duì)，并得到出兩者之間的運(yùn)行路徑，由運(yùn)動(dòng)控制模塊發(fā)出運(yùn)動(dòng)指令給伺服驅(qū)動(dòng)裝置，伺服裝置驅(qū)動(dòng)直角坐標(biāo)機(jī)器人的末端刺激機(jī)構(gòu)運(yùn)行到相應(yīng)的位置。刺激單元包括水刺激、氣體刺激和食物刺激，水刺激、氣體刺激和食物刺激分別放置在快速直線定位機(jī)構(gòu)的機(jī)械臂上附帶的3個(gè)管道內(nèi)，當(dāng)定位到鼠的位置后，按照PLC控制單元發(fā)送的開(kāi)關(guān)信號(hào)，打開(kāi)電磁閥，釋放相應(yīng)水、氣體和食物刺激；本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn):通過(guò)該裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)驗(yàn)者自動(dòng)操作，記錄數(shù)據(jù)誤差小，準(zhǔn)確性高。


:圖1本實(shí)用新型直角坐標(biāo)機(jī)器人定位單元結(jié)構(gòu)示意圖；圖2本實(shí)用新型老鼠位置檢測(cè)單元結(jié)構(gòu)示意圖；圖3本實(shí)用新型刺激單元結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是圖3右視圖；圖5是圖3的俯視圖；圖中:1.水通道2.氣通道3.食物通道4.電磁閥 5.移動(dòng)液晶屏。
具體實(shí)施方式
:本實(shí)用新型結(jié)合實(shí)施例和附圖加以說(shuō)明。該裝置包括直角坐標(biāo)機(jī)器人定位單元、PLC控制單元、老鼠位置檢測(cè)單元和刺激單元;直角坐標(biāo)機(jī)器人定位單元如圖1所示，采用德國(guó)BAHR的快速直線定位機(jī)構(gòu)搭建，分為X\Y\Z三個(gè)運(yùn)動(dòng)方向，可以實(shí)現(xiàn)在空間內(nèi)任意一點(diǎn)的準(zhǔn)確定位。BAHR公司做為德國(guó)乃至全世界最專業(yè)的直角坐標(biāo)機(jī)器人制造商之一，幾十年來(lái)一直專注于直線定位裝置及產(chǎn)品的研究和開(kāi)發(fā)，在業(yè)內(nèi)取得了良好聲譽(yù)，其產(chǎn)品也被廣泛的應(yīng)用于諸如汽車、電子、電器、檢測(cè)、醫(yī)療、航天、食品等各個(gè)領(lǐng)域的生產(chǎn)線上！直角坐標(biāo)機(jī)器人的X方向(水平I)、Y方向(水平2)、Z方向(垂直方向)均采用由德國(guó)BAHR公司生產(chǎn)同步齒形帶驅(qū)動(dòng)的直線定位單元構(gòu)成，按方向的最大運(yùn)動(dòng)速度可以達(dá)到2.0米/秒。裝置的驅(qū)動(dòng)動(dòng)力由三臺(tái)日本松下公司生產(chǎn)的伺服電機(jī)提供，伺服電機(jī)的最大運(yùn)行速度可以達(dá)到3000轉(zhuǎn)/分，而伺服電機(jī)的運(yùn)行指令來(lái)之控制裝置的PLC運(yùn)動(dòng)控制模塊。這個(gè)裝置可以在0.01秒內(nèi)對(duì)上位機(jī)的指令作出運(yùn)動(dòng)反應(yīng)。老鼠位置檢測(cè)單元如圖2所示，由分別放置每個(gè)門(mén)的四個(gè)光電對(duì)射傳感器構(gòu)成，每?jī)蓚€(gè)作為一個(gè)單元上下排列。以‘或’的形式輸出。這樣就能防止白鼠跳過(guò)去或者趴著過(guò)去而出現(xiàn)漏識(shí)別。兩個(gè)傳感器單元前后放置，檢測(cè)白鼠的通過(guò)的方向的正反。[0027]—旦老鼠通過(guò)門(mén)洞，相應(yīng)的光電開(kāi)關(guān)會(huì)在幾微秒內(nèi)將老鼠的信息反饋給上位PLC.，而上位PLC會(huì)根據(jù)位置信號(hào)迅速計(jì)算出老鼠的當(dāng)前位置。PLC核心控制單元，包括CPU模塊(三菱QOO )、運(yùn)動(dòng)控制模塊(三菱QD75-D4)。CPU單元會(huì)根據(jù)位置檢測(cè)裝置提供的位置信號(hào)判斷出老鼠的當(dāng)前位置，并與直角坐標(biāo)機(jī)器人單元的當(dāng)前位置進(jìn)行比對(duì)，并計(jì)算出兩者之間的運(yùn)行路徑，由運(yùn)動(dòng)控制模塊發(fā)出運(yùn)動(dòng)指令給伺服驅(qū)動(dòng)裝置，伺服裝置驅(qū)動(dòng)直角坐標(biāo)機(jī)器人的末端刺激機(jī)構(gòu)運(yùn)行到相應(yīng)的位置。需要說(shuō)明的是:任何一個(gè)門(mén)都有前后兩個(gè)檢測(cè)點(diǎn)，當(dāng)老鼠從第一個(gè)檢測(cè)點(diǎn)進(jìn)入時(shí)，控制裝置會(huì)直接命令機(jī)器人單元運(yùn)行到相應(yīng)的門(mén)的對(duì)面，當(dāng)老鼠通過(guò)該門(mén)的第二個(gè)檢測(cè)點(diǎn)時(shí)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)的需要作出相應(yīng)的處理指令。刺激單元由PLC控制(控制水、氣體、食物的供給)。機(jī)械臂上附帶有3個(gè)管道，分別對(duì)應(yīng)水、氣體、食物刺激，當(dāng)定位到鼠的位置后，按照pc發(fā)送的開(kāi)關(guān)信號(hào)，打開(kāi)電磁閥，釋放相應(yīng)的刺激，如圖3、4和5所示。
權(quán)利要求1.一種自動(dòng)化行為學(xué)訓(xùn)練刺激裝置，其特征在于:該裝置包括直角坐標(biāo)機(jī)器人定位單元、PLC控制單元、老鼠位置檢測(cè)單元和刺激單元；所述的直角坐標(biāo)機(jī)器人定位單元采用德國(guó)BAHR的快速直線定位機(jī)構(gòu)；所述的老鼠位置檢測(cè)單元包括光電對(duì)射傳感器，兩個(gè)光電對(duì)射傳感器組成光電對(duì)射檢測(cè)模塊，在光電對(duì)射檢測(cè)模塊中兩個(gè)光電對(duì)射傳感器上下排列，以‘或’的形式輸出；所述的PLC控制單元包括CPU模塊和運(yùn)動(dòng)控制模塊，其中CPU模塊和運(yùn)動(dòng)控制模塊連接；所述的刺激單元包括水刺激、氣體刺激和食物刺激，水刺激、氣體刺激和食物刺激分別放置在快速直線定位機(jī)構(gòu)的機(jī)械臂上附帶的3個(gè)管道內(nèi)。
專利摘要一種自動(dòng)化行為學(xué)訓(xùn)練刺激裝置，屬于醫(yī)療器械技術(shù)領(lǐng)域。該裝置包括直角坐標(biāo)機(jī)器人定位單元、PLC控制單元、老鼠位置檢測(cè)單元和刺激單元；本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)通過(guò)該裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)驗(yàn)者自動(dòng)操作，記錄數(shù)據(jù)誤差小，準(zhǔn)確性高。
文檔編號(hào)A01K15/02GK202979870SQ20122053303
公開(kāi)日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2012年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月18日
發(fā)明者李翠, 欒清揚(yáng) 申請(qǐng)人:沈陽(yáng)創(chuàng)達(dá)技術(shù)交易市場(chǎng)有限公司