專利名稱：自動化行為學(xué)訓(xùn)練刺激系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于醫(yī)療器械技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種自動化行為學(xué)訓(xùn)練刺激系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，動物行為實驗是研究腦高級功能及其他神經(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。其中迷宮實驗是行為實驗的經(jīng)典項目，是研究大鼠(或小鼠)學(xué)習(xí)記憶功能最常用的實驗之一，也是認(rèn)知藥物篩選常用的動物模型。迷宮裝置的種類較多，但都包含三個基本組成部分訓(xùn)練區(qū)——放置動物；目的區(qū)——系安全區(qū)或食物放置區(qū)；通道——有長有短，有一個以上通道交叉口，供動物選擇到達(dá)目的區(qū)的正確行動方向?，F(xiàn)有Y型迷宮，即為三等分輻射式迷宮，由三個支臂和一個連接區(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。各臂未端裝有信號燈，信號燈開啟指示該臂為安全區(qū)，即該臂底部不通電。安全區(qū)的方位可隨機變換，當(dāng)某臂為安全區(qū)時，另兩臂和連接區(qū)均帶電，可訓(xùn)練動物學(xué)會主動逃避反應(yīng)，逃向安全區(qū)。在實驗中，如動物在信號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)，反之為錯誤反應(yīng)。一般將動物經(jīng)訓(xùn)練而達(dá)到學(xué)會的標(biāo)準(zhǔn)定為連續(xù)10次測試中有9次正確者。記錄每一動物迷路分辨學(xué)習(xí)達(dá)到學(xué)會標(biāo)準(zhǔn)所需的訓(xùn)練數(shù)，以此作為評價動物學(xué)習(xí)能力好壞的客觀指標(biāo)。現(xiàn)有水迷宮，則是一個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形、F形或n形，其中有一個或多個盲端而出口端只有一個。將動物放在訓(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。實驗過程中逐漸增加盲端個數(shù)，觀察、記錄動物進入盲端次數(shù)(即錯誤次數(shù))及游泳所用的時間，以評價其學(xué)習(xí)成績、記憶獲得和長時間記憶功能。實際應(yīng)用表明，目 前的迷宮實驗，特別是Y型迷宮受其結(jié)構(gòu)限制無法形成封閉的循環(huán)回路，水迷宮只能強迫動物游泳，不能自主運動。因此，訓(xùn)練時無論是過程控制，還是數(shù)據(jù)采集、處理，都是由實驗者手動操作，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，既費人力，同時主觀誤差也大，影響其準(zhǔn)確性。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提出一種自動化行為學(xué)訓(xùn)練刺激系統(tǒng)。該刺激系統(tǒng)基于申請?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系統(tǒng)的發(fā)明專利。該系統(tǒng)包括直角坐標(biāo)機器人定位單元、PLC控制單元、老鼠位置檢測單元和刺激單元;
直角坐標(biāo)機器人定位單元采用德國BAHR的快速直線定位機構(gòu)，分為X\Y\Z三個運動方向，可以實現(xiàn)在空間內(nèi)任意一點的準(zhǔn)確定位；直角坐標(biāo)機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系統(tǒng)的發(fā)明專利箱體外，快速直線定位機構(gòu)的中心與鼠的路徑訓(xùn)練模型及智能化行為檢測系統(tǒng)中心重合；
老鼠位置檢測單元包括光電對射傳感器，兩個光電對射傳感器組成光電對射檢測模塊，在光電對射檢測模塊中兩個光電對射傳感器上下排列，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系統(tǒng)每個單向門的兩側(cè)分別設(shè)置光電對射檢測模塊，這樣就能防止白鼠跳過去或者趴著過去而出現(xiàn)漏識別。兩個光電對射傳感器前后放置，檢測白鼠的通過的方向的正反。PLC控制單元包括CPU模塊和運動控制模塊，其中CPU模塊和運動控制模塊連接；(PU模塊會根據(jù)位置檢測系統(tǒng)提供的位置信號判斷出老鼠的當(dāng)前位置，并與直角坐標(biāo)機器人單元的當(dāng)前位置進行比對，并得到出兩者之間的運行路徑，由運動控制模塊發(fā)出運動指令給伺服驅(qū)動系統(tǒng)，伺服系統(tǒng)驅(qū)動直角坐標(biāo)機器人的末端刺激機構(gòu)運行到相應(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構(gòu)的機械臂上附帶的3個管道內(nèi)，當(dāng)定位到鼠的位置后，按照PLC控制單元發(fā)送的開關(guān)信號，打開電磁閥，釋放相應(yīng)水、氣體和食物刺激；
本發(fā)明的優(yōu)點通過該系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)實驗者自動操作，記錄數(shù)據(jù)誤差小，準(zhǔn)確性高。


圖1本發(fā)明直角坐標(biāo)機器人定位單元結(jié)構(gòu)示意 圖2本發(fā)明老鼠位置檢測單元結(jié)構(gòu)示意 圖3本發(fā)明刺激單元結(jié)構(gòu)示意 圖4是圖3右視 圖5是圖3的俯視 圖中1.水通道2.氣通道3.食物通道4.電磁閥 5.移動液晶屏。
具體實施例方式本發(fā)明結(jié)合實施例和附圖加以說明。該系統(tǒng)包括直角坐標(biāo)機器人定位單元、PLC控制單元、老鼠位置檢測單元和刺激單元;
直角坐標(biāo)機器人定位單元如圖1所示，采用德國BAHR的快速直線定位機構(gòu)搭建，分為X\Y\Z三個運動方向，可以實現(xiàn)在空間內(nèi)任意一點的準(zhǔn)確定位。BAHR公司做為德國乃至全世界最專業(yè)的直角坐標(biāo)機器人制造商之一，幾十年來一直專注于直線定位單元及產(chǎn)品的研究和開發(fā)，在業(yè)內(nèi)取得了良好聲譽，其產(chǎn)品也被廣泛的應(yīng)用于諸如汽車、電子、電器、檢測、醫(yī)療、航天、食品等各個領(lǐng)域的生產(chǎn)線上！
直角坐標(biāo)機器人的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BAHR公司生產(chǎn)同步齒形帶驅(qū)動的直線定位單元構(gòu)成，按方向的最大運動速度可以達(dá)到2. 0米/秒。系統(tǒng)的驅(qū)動動力由三臺日本松下公司生產(chǎn)的伺服電機提供，伺服電機的最大運行速度可以達(dá)到3000轉(zhuǎn)/分，而伺服電機的運行指令來之控制系統(tǒng)的PLC運動控制模塊。這個系統(tǒng)可以在0. 01秒內(nèi)對上位機的指令作出運動反應(yīng)。老鼠位置檢測單元如圖2所示，由分別放置每個門的四個光電對射傳感器構(gòu)成，每兩個作為一個單元上下排列。以‘或’的形式輸出。這樣就能防止白鼠跳過去或者趴著過去而出現(xiàn)漏識別。兩個傳感器單元前后放置，檢測白鼠的通過的方向的正反。一旦老鼠通過門洞，相應(yīng)的光電開關(guān)會在幾微秒內(nèi)將老鼠的信息反饋給上位PLC.，而上位PLC會根據(jù)位置信號迅速計算出老鼠的當(dāng)前位置。PLC核心控制單元，包括CPU模塊(三菱Q00)、運動控制模塊(三菱QD75-D4)。CPU單元會根據(jù)位置檢測系統(tǒng)提供的位置信號判斷出老鼠的當(dāng)前位置，并與直角坐標(biāo)機器人單元的當(dāng)前位置進行比對，并計算出兩者之間的運行路徑，由運動控制模塊發(fā)出運動指令給伺服驅(qū)動系統(tǒng)，伺服系統(tǒng)驅(qū)動直角坐標(biāo)機器人的末端刺激機構(gòu)運行到相應(yīng)的位置。需要說明的是任何一個門都有前后兩個檢測點，當(dāng)老鼠從第一個檢測點進入時，控制系統(tǒng)會直接命令機器人系統(tǒng)運行到相應(yīng)的門的對面，當(dāng)老鼠通過該門的第二個檢測點時，根據(jù)實驗的需要作出相應(yīng)的處理指令。刺激單元由PLC控制(控制水、氣體、食物的供給)。機械臂上附帶有3個管道，分別對應(yīng)水、氣體、食物 刺激，當(dāng)定位到鼠的位置后，按照pc發(fā)送的開關(guān)信號，打開電磁閥，釋放相應(yīng)的刺激，如圖3、4和5所示。
權(quán)利要求
1.一種自動化行為學(xué)訓(xùn)練刺激系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)包括直角坐標(biāo)機器人定位單元、PLC控制單元、老鼠位置檢測單元和刺激單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動化行為學(xué)訓(xùn)練刺激系統(tǒng)，其特征在于所述的直角坐標(biāo)機器人定位單元采用德國BAHR的快速直線定位機構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動化行為學(xué)訓(xùn)練刺激系統(tǒng)，其特征在于所述的老鼠位置檢測單兀包括光電對射傳感器，兩個光電對射傳感器組成光電對射檢測模塊，在光電對射檢測模塊中兩個光電對射傳感器上下排列，以‘或’的形式輸出。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動化行為學(xué)訓(xùn)練刺激系統(tǒng)，其特征在于所述的PLC控制單元包括CPU模塊和運動控制模塊，其中CPU模塊和運動控制模塊連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動化行為學(xué)訓(xùn)練刺激系統(tǒng)，其特征在于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構(gòu)的機械臂上附帶的3個管道內(nèi)。
全文摘要
一種自動化行為學(xué)訓(xùn)練刺激系統(tǒng)，屬于醫(yī)療器械技術(shù)領(lǐng)域。該系統(tǒng)包括直角坐標(biāo)機器人定位單元、PLC控制單元、老鼠位置檢測單元和刺激單元；本發(fā)明的優(yōu)點通過該系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)實驗者自動操作，記錄數(shù)據(jù)誤差小，準(zhǔn)確性高。
文檔編號A01K15/02GK103053433SQ201210395998
公開日2013年4月24日 申請日期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 申請人:沈陽創(chuàng)達(dá)技術(shù)交易市場有限公司