本發(fā)明涉及一種動物訓(xùn)練裝置，具體說是一種用于主動蹬輪氣味辨識訓(xùn)練箱。

背景技術(shù)：

當(dāng)下國內(nèi)外利用動物嗅覺研究行為訓(xùn)練的專利不多，其中一些訓(xùn)練系統(tǒng)針對于昆蟲、犬類，而對實驗鼠等嚙齒類動物的訓(xùn)練裝置少之又少。昆蟲和犬的嗅覺雖然靈敏，但在實際應(yīng)用中有很多局限性。針對毒品、炸藥等違禁品的搜查工作，昆蟲的簡單行為反應(yīng)難以準(zhǔn)確判斷。針對大型集裝箱、窄小縫隙的環(huán)境，犬的體形受到限制，也無法完成搜查工作，且對犬的訓(xùn)練存在成本大、周期長等因素。而實驗鼠等嚙齒類動物的嗅覺發(fā)達(dá)，靈敏程度高于犬，且行為反應(yīng)多樣，易于對其觀察判斷。實驗鼠體形小，能夠穿梭到犬等大型動物不能到達(dá)的窄小環(huán)境，完成搜查任務(wù)。實驗鼠繁殖能力強、周期短，訓(xùn)練成本遠(yuǎn)低于犬，因此訓(xùn)練實驗鼠并將其應(yīng)用到緝毒防暴等安全搜查工作中有重大意義。

目前實驗鼠的嗅覺訓(xùn)練方式多數(shù)為被動，通過電擊等負(fù)性刺激迫使動物接受訓(xùn)練。這種方式在一定程度上違背動物的習(xí)性，影響實驗數(shù)據(jù)的真實有效性。部分系統(tǒng)中，配件不夠科學(xué)，對動物容易造成干擾。如《動物嗅覺刺激訓(xùn)練系統(tǒng)及方法》發(fā)明，該系統(tǒng)包括：控制器、第一氣泵、電磁單向閥等電器配件。其中氣泵、電磁閥在運行過程中會帶來較大噪音，聲音的刺激可能成為訓(xùn)練過程中的一項干擾，容易混淆條件反射的條件因素。本發(fā)明創(chuàng)新方法，從電器配件的選擇上嚴(yán)格控制，避免噪音影響，明確了條件發(fā)射中的條件因素為單純的氣味刺激，而非伴隨其它因素影響。從而訓(xùn)練實驗鼠由氣味因素產(chǎn)生特異性反應(yīng)，以在后期的實戰(zhàn)應(yīng)用中提高對毒品、爆炸物等危險品的搜查成功率。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種主動學(xué)習(xí)辨識不同氣味物質(zhì)的訓(xùn)練系統(tǒng)，從根本上解決了現(xiàn)有訓(xùn)練裝置無法有效避免外界干擾、訓(xùn)練周期長、訓(xùn)練效果差等問題，其具有制造與維護(hù)成本較低、性能穩(wěn)定，訓(xùn)練方法簡單、快速、便于操作，社會效益及經(jīng)濟(jì)效益可觀，應(yīng)用前景廣闊等優(yōu)點。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案：該用于主動蹬輪氣味辨識訓(xùn)練箱包括帶有換氣系統(tǒng)的箱體以及設(shè)置在箱體內(nèi)的訓(xùn)練組件，換氣系統(tǒng)與氣味系統(tǒng)相連，其技術(shù)要點是：所述訓(xùn)練組件包括設(shè)置在箱體內(nèi)的正性和/或負(fù)性刺激組件和限位在箱體內(nèi)一個鎖定的翻板和一個以上的可自由旋轉(zhuǎn)的翻板，氣味系統(tǒng)與正性刺激組件或負(fù)性刺激組件相配合。

為防止實驗動物誤碰錐齒輪機(jī)構(gòu)，所述訓(xùn)練組件還包括限位在給食輥上的錐形罩。

為使正性刺激組件配合氣味系統(tǒng)的運行，所述正性刺激組件為給食裝置，其包括設(shè)置在箱體內(nèi)的驅(qū)動電機(jī)、由驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動的給食輥、略高于金屬網(wǎng)的食盒。

為使驅(qū)動電機(jī)能夠帶動給食輥的運行，所述驅(qū)動電機(jī)輸出軸上設(shè)有主動輪，與主動輪相嚙合設(shè)有被動輪，給食輥與被動輪同軸設(shè)置，給食輥另一端可旋轉(zhuǎn)地限位在箱體內(nèi)。

為使負(fù)性刺激組件配合氣味系統(tǒng)的運行，所述負(fù)性刺激組件包括設(shè)置在箱體底部的可產(chǎn)生電刺激的金屬網(wǎng)。

本發(fā)明的有益效果：通過本訓(xùn)練裝置中的正性食物引誘或負(fù)性電刺激，訓(xùn)練實驗鼠在特定氣味和跳上特定的翻板采食之間建立條件反射，提高實驗鼠對特定氣味的敏感性。將實驗鼠嗅到特定氣味出現(xiàn)的采食行為作為識別特定物質(zhì)的特異性標(biāo)志，以此判定環(huán)境中特定物質(zhì)的存在，如毒品、炸藥等，從而將實驗鼠用于緝毒、反恐等領(lǐng)域。箱體由透明材質(zhì)制成，如有機(jī)玻璃，以便于觀察箱體內(nèi)實驗鼠的活動。整個箱體密閉，并設(shè)置若干換氣扇，以防止箱體外界環(huán)境的氣味對箱內(nèi)產(chǎn)生干擾。此外，還可根據(jù)實驗鼠的主動行為，改進(jìn)訓(xùn)練時間、訓(xùn)練方法，從而避免電器元件在運行過程中的聲音干擾。通常情況下，經(jīng)過10~14天即可建立相應(yīng)的條件反射。

本發(fā)明裝置采用了創(chuàng)新思路，突破了被動訓(xùn)練的局限性，由正性刺激的方式，引導(dǎo)動物主動行為，啟動一系列訓(xùn)練系統(tǒng)。主動行為學(xué)習(xí)訓(xùn)練的實驗數(shù)據(jù)更加貼近自然，真實有效。并且主動訓(xùn)練方式貼近實驗鼠的習(xí)性和意愿，提高學(xué)習(xí)效率，縮短實驗鼠的訓(xùn)練周期。

附圖說明

圖1為本發(fā)明其中一種實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明另一種實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明另外兩種實施例的支撐座的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記說明：

圖1中：A上部箱體、B下部箱體、1驅(qū)動電機(jī)、2中軸、3金屬網(wǎng)、4食盒、5氣味進(jìn)口、6進(jìn)氣口、7給食裝置、8翻板、9支撐座、10排氣口、11箱蓋、12主動齒輪、13支架、14通孔、15給食輥、16被動齒輪；

圖2中：A上部箱體、B下部箱體、2中軸、3金屬網(wǎng)、4食盒、5氣味進(jìn)口、6進(jìn)氣口、8翻板、9支撐座、10排氣口、11箱蓋、17錐形罩。

具體實施方式

以下結(jié)合圖1~3，通過具體實施例詳細(xì)說明本發(fā)明的內(nèi)容。

實施例1

本實施例作為正性刺激訓(xùn)練，正性刺激為給食刺激，該用于主動蹬輪氣味辨識訓(xùn)練箱包括帶有換氣系統(tǒng)的箱體、設(shè)置在箱體內(nèi)的訓(xùn)練組件以及視頻跟蹤記錄分析系統(tǒng)，換氣系統(tǒng)與氣味系統(tǒng)相連。為便于安裝與清理，箱體可采用由方形的下部箱體B與圓柱形上部箱體A構(gòu)成的組合結(jié)構(gòu)，上部箱體與下部箱體之間通過金屬網(wǎng)3隔開。上部箱體頂部鉸接有可開啟的錐形的箱蓋11，方便將實驗鼠和其它物品（如飼料、飲水）放入或取出。箱蓋上設(shè)有三通結(jié)構(gòu)，通過三通結(jié)構(gòu)的進(jìn)氣口6使箱體與外界環(huán)境相連通，通過氣味進(jìn)口5使箱體與氣味系統(tǒng)（圖中未示出）相連通，下部的方形箱體側(cè)部設(shè)有與外界環(huán)境相連通的排氣口10，氣味進(jìn)口5在系統(tǒng)運行時向箱內(nèi)輸送氣味，非運行時向外排氣，進(jìn)、排氣口上均設(shè)有換氣扇（圖中未示出）。下部箱體為糞尿收集區(qū)，上部箱體作為實驗鼠的活動訓(xùn)練區(qū)。下部箱體可制成抽屜式，方便定期將其抽出清理。本領(lǐng)域技術(shù)人員所知的，為便于觀察且使訓(xùn)練環(huán)境符合自然晝夜節(jié)律，上部箱體通常由透明光滑的有機(jī)玻璃制成。其中，訓(xùn)練組件主要包括翻板組件、設(shè)置在箱體內(nèi)的給食裝置7（正性刺激組件）。翻板組件包括豎直設(shè)置在箱體內(nèi)的中空的中軸2（驅(qū)動電機(jī)輸出軸位于中軸內(nèi)）、固定在中軸上的正方形的支撐座9（不隨驅(qū)動電機(jī)旋轉(zhuǎn)，且支撐座位于金屬網(wǎng)底部）、支撐座各邊上豎直設(shè)有穿過金屬網(wǎng)的T形支架，T形支架上分別設(shè)有一個翻板8，其中一個為鎖定的翻板（如采用貫穿翻板的螺栓、膠水、凸起限位等，只要能防止翻板翻轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)皆可），并在該翻板上設(shè)置傳感器（如紅外傳感器（圖中未示出）），其他翻板通過扭簧（圖中未示出）限位在T形支架上，當(dāng)實驗鼠爬到鎖定的翻板上時，實驗鼠位于兩個二極管中間，傳感器即輸出信號）。給食裝置包括設(shè)置在下部箱體內(nèi)的驅(qū)動電機(jī)1、由驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動的給食輥15（如采用設(shè)置在驅(qū)動電機(jī)輸出軸上的主動輪12（傘齒輪I）、與主動輪相嚙合的被動輪16（傘齒輪II），給食輥與被動輪同軸設(shè)置，給食輥另一端通過支架13可旋轉(zhuǎn)地限位在支撐座上）、略高于金屬網(wǎng)的食盒4，給食輥上設(shè)有通孔14，通孔位置與食盒相對應(yīng)，給食輥由相互嚙合的傘齒輪驅(qū)動，給食輥上設(shè)有與食盒相對應(yīng)的通孔，在給食輥旋轉(zhuǎn)時一定量食物顆粒可通過通孔落入食盒內(nèi)。為此在通孔處安裝用于控制給食量的混動葉輪，以保證精準(zhǔn)限量出食。給食裝置僅在氣味系統(tǒng)通入特定的氣味且實驗鼠到達(dá)鎖定的翻板上才會啟動，防止實驗鼠在非主動觸發(fā)系統(tǒng)時采食，對實驗產(chǎn)生干擾。優(yōu)選的，給食輥優(yōu)選采用透明材料制成，食物的氣味通過通孔散發(fā)到箱體內(nèi)，實驗鼠也可直接觀察到透明給食輥中的食物，從而通過食物產(chǎn)生正向引誘。視頻跟蹤記錄分析系統(tǒng)可采用NOLDUS視頻跟蹤記錄分析系統(tǒng)對實驗鼠的整個訓(xùn)練過程進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。由可移動的攝像頭采集實驗鼠的行為數(shù)據(jù)，實時記錄動物的活動情況，并對實驗鼠的條件反射能力進(jìn)行分析整理，得到科學(xué)有效的實驗數(shù)據(jù)。

實施例2

本實施例旨在防止實驗動物觸碰錐齒輪造成損傷，在給食輥上限位設(shè)置有透明的錐形罩17，而透明的錐形罩不會影響食物對實驗動物的正性刺激。

實施例3

本實施例主要用于替換鎖定翻板上的二極管傳感器，如替換為壓力傳感器，當(dāng)氣味系統(tǒng)將特定氣味通入箱體時，若壓力傳感器有信號傳入（實驗鼠位于鎖定的翻板上），則驅(qū)動電機(jī)帶動給食輥旋轉(zhuǎn)；非特定氣味通入箱體時，即使壓力傳感器上有信號傳入，驅(qū)動電機(jī)也不會啟動。

實施例4

如圖2所示，本實施例作為支撐座的另外兩種可替代結(jié)構(gòu)，翻板數(shù)量不局限于實施例1的四個，而是可根據(jù)具體情況自行選擇，如三角形、四邊形、五邊形等結(jié)構(gòu)。但仍就采用其中一個翻板為帶有傳感器的鎖定固定方式。

實施例5

本實施例作為負(fù)性刺激訓(xùn)練，負(fù)性刺激主要為電流刺激。將實施例1的正性刺激組件替換為負(fù)性刺激組件，負(fù)性刺激組件包括設(shè)置在箱體底部的可產(chǎn)生電刺激的金屬網(wǎng)，如采用多縫隙金屬圓盤電極網(wǎng)。在氣味系統(tǒng)向箱體內(nèi)通入特定氣味時，通過金屬網(wǎng)給予一定的電流刺激，迫使實驗鼠產(chǎn)生逃避反應(yīng)，當(dāng)實驗鼠爬上某一特定的翻板時，即引起電刺激停止。而通入其他氣味時，金屬網(wǎng)無電流刺激，以此建立特定氣味與跳上某一特定翻板之間的條件反射。本實施例并未單獨給出附圖，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員根據(jù)實施例1的結(jié)構(gòu)可輕易聯(lián)想到僅采用電流刺激的結(jié)構(gòu)。

實施例6

本實施例作為正性與負(fù)性刺激的聯(lián)合訓(xùn)練，以提高或鞏固訓(xùn)練結(jié)果。當(dāng)訓(xùn)練箱內(nèi)有多只實驗鼠同時進(jìn)行訓(xùn)練時，為促進(jìn)實驗鼠通過學(xué)習(xí)主動采食，裝置設(shè)置為一旦有實驗鼠主動觸發(fā)系統(tǒng)運行，電極網(wǎng)即通電形成電流。此時電極網(wǎng)上的實驗鼠為躲避電刺激，會積極向上躲避。金屬網(wǎng)通電時間與頂部的采食系統(tǒng)關(guān)聯(lián)統(tǒng)一。當(dāng)實驗鼠觸碰滾輪落下食料時，電極網(wǎng)斷電，停止電流通過，防止實驗鼠到下方采食受到電擊的負(fù)性影響。

將不同大小種類的嚙齒類動物一只或幾只放入實驗鼠箱體內(nèi)。讓其先熟悉環(huán)境后，可定時或不定時，通過氣味進(jìn)口短時間內(nèi)向箱體內(nèi)分別送入不同氣味，并使實驗鼠處在下風(fēng)處，以便及時嗅到。其中，特定氣味的送入，可由實驗鼠爬上某一特定翻板后引起。當(dāng)特定氣味進(jìn)入箱體后1~10s內(nèi)，即伴有電網(wǎng)電擊進(jìn)行負(fù)性刺激，電擊的持續(xù)時間、強度可調(diào)。實驗鼠受多次電刺激后，即可產(chǎn)生逃避反應(yīng)，爬上或跳上箱體內(nèi)的翻板。其中，只有一片翻板鎖死不動，其他翻板會使實驗鼠重新落在下方的電網(wǎng)上。通過多次訓(xùn)練，即可實現(xiàn)實驗鼠在在送味信號發(fā)出后，找到鎖定的翻板。通過食物正性引誘，實驗鼠通過鎖定的翻板爬觸碰滾輪落食。而用其它氣味刺激后，即使實驗鼠爬或跳到鎖定的翻板時，給食輥也不會啟動。

視實驗鼠訓(xùn)練情況，選擇合適正性或負(fù)性刺激或正性和負(fù)性刺激聯(lián)用。如果實驗鼠在嗅到某一與電刺激或食料落下綁定的氣味后的 10s內(nèi)，立即產(chǎn)生躲避或趨利反應(yīng)，登上鎖定的翻板，即表示學(xué)習(xí)記憶達(dá)到預(yù)期效果。間隔1~2周后，再進(jìn)行鞏固性訓(xùn)練，這樣反復(fù)數(shù)次，使實驗鼠具備辨識某一物質(zhì)氣味、產(chǎn)生特異性觀察指標(biāo)行為反應(yīng)的恒久穩(wěn)定能力。