本發(fā)明涉及一種小動物厭惡回避式氣味探測與辨別裝置。

背景技術(shù)：

嗅覺是人和動物一種重要的感覺，并與許多腦疾病如老年癡呆癥以及帕金森癥等密切相關(guān)。在實(shí)驗(yàn)室中對動物(如大鼠和小鼠)嗅覺的研究不僅有助于發(fā)展新的嗅覺障礙治療方法，并能篩選可能治療或改善嗅覺障礙相關(guān)腦疾病的藥物；然而，目前實(shí)驗(yàn)室中僅有少數(shù)方法能對動物嗅覺功能進(jìn)行評估，并且在現(xiàn)有的方法中，要么測試精確度不夠且重復(fù)性較差，要么需要較長時間的訓(xùn)練后(3-5天)才能進(jìn)行氣味分辨的測試。目前尚沒有精準(zhǔn)、快速(一天之內(nèi)學(xué)會分辨)且高程度自動化的方法檢測動物的氣味辨別能力。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對以上所述，本發(fā)明的目的在于提供一種小動物厭惡回避式氣味探測與辨別裝置，以解決上述問題至少一個方面。

為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的所采用的技術(shù)方案是：一種小動物厭惡回避式氣味探測與辨別裝置，其特征在于，包括飲水檢測裝置、走廊裝置和嵌入式微控電腦；所述的飲水檢測裝置檢測小動物飲水情況，并生成對應(yīng)的事件信號，并將所述事件信號傳送到嵌入式微控電腦，所述的嵌入式微控電腦接收所述事件信號，將所述事件信號進(jìn)行分析處理后傳送到對應(yīng)的顯示器進(jìn)行顯示；所述的走廊裝置用于控制小動物的活動空間。

進(jìn)一步，所述的走廊裝置包括活動室、活動走廊、電動門、推板和推桿電機(jī)；所述的活動室連接著活動走廊，其活動室與活動走廊連通；所述的活動走廊末端設(shè)有通孔。

進(jìn)一步，所述的電動門位于活動室與活動走廊連接處，其自動門連接著微控電腦。

進(jìn)一步，所述的推板位于活動走廊遠(yuǎn)末端，其推板的寬度與活動走廊的寬度相同；所述的推桿電機(jī)位于推板后方，其推桿電機(jī)的輸出端連接著推板，輸入端連接著微控電腦。

進(jìn)一步，所述的飲水檢測裝置包括鍍金墊板和活動水槽；所述的鍍金墊板位于活動走廊上，其鍍金墊板連接著微控電腦；所述的鍍金墊板與金屬器皿通過小動物飲水進(jìn)行信號傳遞，從而檢測小動物喝水動作。

進(jìn)一步，所述的活動水槽位于活動走廊通孔的下端，其中活動水槽包括活動板、金屬器皿、步進(jìn)電機(jī)、齒輪和條形齒輪。

進(jìn)一步，所述的活動板上設(shè)有多個規(guī)則排列的半圓形凹槽；所述的金屬器皿位于所述活動板的凹槽內(nèi)；所述的步進(jìn)電機(jī)固定在活動走廊下端表面，其連接著微控電腦；所述的齒輪連接在步進(jìn)電機(jī)的輸出端；所述的條形齒輪固定在活動板的側(cè)表面，其條形齒輪與步進(jìn)電機(jī)上的齒輪嚙合。

進(jìn)一步，還包括用于監(jiān)測小動物位置的紅外線對管，其紅外線對管連接著微控電腦，紅外線對管設(shè)有至少二對，其分別位于電動門兩側(cè)的活動走廊上和鍍金墊板兩側(cè)的活動走廊上。

進(jìn)一步，還包括用于監(jiān)控和記錄小動物活動規(guī)律的攝像頭，所述的攝像頭連接著微控電腦。

進(jìn)一步，還包括用于監(jiān)測小動物夜間活動狀態(tài)的微型紅外夜視儀。

本發(fā)明的有益效果：

1、整個實(shí)驗(yàn)過程為全自動化,實(shí)驗(yàn)中只需要開機(jī)并放入動物即可，其他全部由動物和該裝置自動完成。

2、除準(zhǔn)確評判動物的氣味辨別正確率外，還能精確記錄動物在做決定時的決策時間,因此該裝置不僅僅可用于氣味辨別實(shí)驗(yàn)，也可用于測試動物的決策時間實(shí)驗(yàn)。

3、該任務(wù)較為簡單，動物可在實(shí)驗(yàn)當(dāng)天學(xué)會(申請者已通過實(shí)驗(yàn)測試),而其他很多學(xué)習(xí)相關(guān)的氣味辨別系統(tǒng)需要動物至少3-5天的學(xué)習(xí)才能學(xué)會任務(wù)，然后進(jìn)行氣味辨別。

4、采用了紅外照明裝置，可在黑暗狀態(tài)下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以防止光線對動物行為的干擾。

附圖說明

圖1為本發(fā)明平面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為活動水槽結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為活動板剖視圖。

圖4為金屬器皿結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為本發(fā)明模塊圖。

圖中，1-攝像頭、2-活動室、3-活動走廊、4-活動水槽、5-通孔、6-推桿電機(jī)、7-推板、8-鍍金墊板、9-紅外線對管、10-電動門、11-紅外照明裝置、12-步進(jìn)電機(jī)、13-齒輪、14-條形齒輪、15-活動板、16-凹槽、17-金屬器皿。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

圖1、圖2、圖3、圖4、圖5示意性的顯示了本發(fā)明一種實(shí)施方式的小動物厭惡回避式氣味探測與辨別裝置的結(jié)構(gòu)。

如圖1、圖2、圖3、圖4、圖5所示，小動物厭惡回避式氣味探測與辨別裝置，其特征在于，包括飲水檢測裝置、走廊裝置和嵌入式微控電腦；所述的飲水檢測裝置檢測小動物飲水情況，并生成對應(yīng)的事件信號，并將所述事件信號傳送到嵌入式微控電腦，所述的嵌入式微控電腦接收所述事件信號，將所述事件信號進(jìn)行分析處理后傳送到對應(yīng)的顯示器進(jìn)行顯示，所述的走廊裝置用于控制小動物的活動空間。

如圖1所示，所述的活動室連接著活動走廊，其活動室與活動走廊連通；所述的活動走廊末端表面設(shè)有通孔。

如圖1所示，所述的活動室用于小動物活動的地方，其將需要進(jìn)行試驗(yàn)的小動物放置在活動室，進(jìn)而讓小動物適應(yīng)環(huán)境，小動物在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)前斷水48小時，使其具有較強(qiáng)的找水動機(jī)。

如圖1所示，所述的活動走廊連接著活動室，當(dāng)活動室與活動走廊之間的電動門打開時，小動物可從活動室移動到活動走廊。

如圖1、圖5所示，電動門是通過電機(jī)驅(qū)動的門，其電動門連接著微控電腦，從而通過微控電腦控制電動門的打開與關(guān)閉。

如圖1所示，所述的推板位于活動走廊的末端，其推板的寬度與活動走廊的寬度相同；所述的推桿電機(jī)位于推板后方，其推桿電機(jī)的輸出端連接著推板，輸入端連接著微控電腦。

如圖1、圖5所示，當(dāng)小動物在飲水后，微控電腦發(fā)出控制指令到推桿電機(jī)，從而帶動推桿電機(jī)的旋轉(zhuǎn)，通過推桿電機(jī)帶推板的移動，從而將小動物推入到活動室，避免小動物長時間的飲水而影響實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行。

如圖1、圖2、圖3、圖4所示，所述的飲水檢測裝置包括鍍金墊板和活動水槽；所述的鍍金墊板位于活動走廊上，其鍍金墊板連接著微控電腦；所述的鍍金墊板與金屬器皿通過小白鼠飲水進(jìn)行信號傳遞，從而檢測小動物喝水動作。

如圖1、圖2、圖3、圖4所示，金屬器皿連接著安全電壓，在鍍金墊板下端連接著微控電腦，從而小動物在飲水過程中，金屬器皿上的電壓通過水、小動物身體和鍍金墊板形成舔水電路，使得信號傳遞，從而達(dá)到檢測小動物飲水動作。

如圖1、圖2、圖3、圖4所示,連接金屬器皿電路中的電壓為5V，電阻較大(5M)，因而電流值極小,使得小動物無法感觸到電壓,從而避免電壓值過大而對實(shí)驗(yàn)造成影響。

如圖1、圖2、圖3、圖4所示，所述的活動水槽位于活動走廊通孔的下端，其活動水槽包括活動板、金屬器皿、步進(jìn)電機(jī)、齒輪和條形齒輪。

如圖1、圖2、圖3、圖4所示，所述的活動板上設(shè)有多個規(guī)則排列的半圓形凹槽；所述的金屬器皿位于所述活動板的凹槽內(nèi)；所述的步進(jìn)電機(jī)固定在活動走廊下端表面，其連接著微控電腦；所述的齒輪連接在步進(jìn)電機(jī)的輸出端；所述的條形齒輪固定在活動板的底面，其條形齒輪與步進(jìn)電機(jī)上的齒輪嚙合。

如圖1、圖2、圖3、圖4所示，所述的金屬器皿直接小于活動板上凹槽的直徑，從而便于金屬器皿放入到活動板上的凹槽內(nèi)。

如圖1、圖2、圖3、圖4所示，所述的金屬器皿內(nèi)放有水源，其水源可根據(jù)不同需求而進(jìn)行調(diào)節(jié)。

如圖1、圖2、圖3、圖4所示，步進(jìn)電機(jī)連接著微控電腦，從而微控電腦發(fā)出活動板移動指令，使得步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)帶動齒輪的旋轉(zhuǎn)，齒輪與條形齒輪嚙合，從而齒輪的旋轉(zhuǎn)帶動條形齒輪的移動，通過條形齒輪的移動帶動活動板的移動，使得活動板上其中一個金屬器皿的位置位于活動走廊的通孔內(nèi)，從而便于小動物飲水。

如圖1、圖2、圖3、圖4所示，活動板每次移動的距離為活動板上相鄰兩個金屬器皿之間的距離。

如圖1、圖2、圖3、圖4所示，還包括用于監(jiān)控和記錄小動物活動規(guī)律的攝像頭，所述的攝像頭連接著微控電腦。

如圖1、圖2、圖3、圖4所示，攝像頭與微控電腦連接之間還設(shè)有電子開關(guān)，其電子開關(guān)的輸入端連接著微控電腦，輸出端連接著攝像頭；在試驗(yàn)過程中，微控電腦發(fā)出控制指令到電子開關(guān)，從而控制電子開關(guān)的打開，使得攝像頭開始攝像，將監(jiān)控小動物的信息傳送到微控電腦并通過微控電腦將該信息傳送到相對應(yīng)的電腦，從而可通過電腦查看小動物在實(shí)驗(yàn)過程中的運(yùn)動狀態(tài)。

如圖1、圖2、圖3、圖4所示，在夜間需要進(jìn)行試驗(yàn)時，可將紅外照明燈打開，從而為試驗(yàn)提供光源。

如圖1、圖2、圖3、圖4所示，還包括用于控制紅外照明燈的控制開關(guān)，其控制開關(guān)位于活動室外表面，其連接著紅外照明燈。

如圖1、圖2、圖3、圖4所示，紅外線對管用于檢測小動物從活動室移動到電動門時的時間(t2)及小動物從自動門移動到鍍金墊板時的時間(t3)，并將該時間信息發(fā)送到微控電腦進(jìn)行記錄儲存。

如圖1、圖2、圖3、圖4、圖5所示，實(shí)驗(yàn)開始前，將渴水動物(48小時內(nèi)無進(jìn)水)放入動物活動室內(nèi)，使其適應(yīng)環(huán)境，5分鐘后開始實(shí)驗(yàn)。此時電動門處于關(guān)閉狀態(tài)，活動水槽通過預(yù)先設(shè)定的方式(系統(tǒng)隨機(jī)產(chǎn)生)將盛有水源(可飲用或不可飲用)的金屬器皿置于活動走廊末端。

如圖1、圖2、圖3、圖4、圖5所示，實(shí)驗(yàn)開始若干時間(t1，參考時間：15s，可調(diào))后，電動門自動打開，由于動物需要尋找水源，會通過電動門進(jìn)入活動走廊；動物在進(jìn)入電動門時會被安裝在活動走廊上的紅外線對管檢測到，并記錄此時時間(t2)。動物會沿著活動走廊一直尋找到末端，當(dāng)動物進(jìn)入鍍金墊板時，同樣會被此處的紅外線對管檢測到，并記錄下此時時間(t3)；動物到墊板上后可探測位于其前方金屬器皿中所盛有的液體，并做決定是否舔水；a、若動物舔水，該信號可通過舔水電路監(jiān)測到，并記錄下第一次舔水的時間(t4)為控制動物每次喝水量，在第一次舔水2s(該時間為可調(diào))之后，推板會自動將動物向后推過活動走廊并使之進(jìn)入活動室內(nèi)，同時關(guān)閉電動門，本次測試結(jié)束；b、若動物不舔水，則在動物進(jìn)入鍍金墊板上(t3，20s，可調(diào))后，推板自動將動物向后推過活動走廊并使之進(jìn)入活動室內(nèi)，同時關(guān)閉電動門，本次測試結(jié)束；一般每只動物一天可完成30-50次測試。

如圖1、圖2、圖3、圖4、圖5所示，每次實(shí)驗(yàn)金屬器皿中所盛的水源為可飲用或不可飲用，并匹配不同的氣味；例如可飲用水源為A：純凈水+濃度為10^-6的乙酸異戊酯(無色，很淡的香蕉味)；不可飲用水源為B：純凈水+濃度為10^-6的乙酸異戊酯(無色，很淡的香蕉味)+濃度為10％的喹啉(無色，無氣味)；經(jīng)過若干次測試(一般10次左右)，動物會將不同的氣味與水源是否可飲用聯(lián)合起來；最終動物在聞到可飲用水源相關(guān)的氣味(如本例中較淡的香蕉味)時會自動舔水；而聞到與不可飲用水源相關(guān)的氣味(如本例中較濃的香蕉味)時則不舔水，以此證明該動物具有辨別這兩種氣味的能力。

如圖1、圖2、圖3、圖4、圖5所示，在動物完成指定測試次數(shù)之后(一般30-50次)，對最后20次實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計，準(zhǔn)確率在75％以上，證明該動物能準(zhǔn)確分辨所測試的兩種氣味；否則證明該動物無法區(qū)分這兩種氣味。

如圖1、圖2、圖3、圖4、圖5所示，在對動物進(jìn)行試驗(yàn)過程中，只需要將動物放置到活動室，從而通過舔水電路、推板和電動門對動物進(jìn)行反復(fù)試驗(yàn)，使得動物在試驗(yàn)當(dāng)天就具有辨別氣味的能力,從而縮短試驗(yàn)所需的時間。

如圖1、圖2、圖3、圖4、圖5所示，動物進(jìn)入金屬墊板到第一次舔水的時間(t4～t3)為動物通過聞氣味作出判斷的時間，該時間能反映動物的氣味辨別時間，是嗅覺分辨能力的一個重要方面。

如圖1、圖2、圖3、圖4、圖5所示，動物進(jìn)入自動門到動物到達(dá)金屬墊板的時間(t3～t2)為動物通過活動走廊的時間，該時間能反應(yīng)動物的運(yùn)動狀態(tài)(如運(yùn)動速度等)，是反應(yīng)動物運(yùn)動狀態(tài)是否正常的一個重要參數(shù)。

如圖1、圖2、圖3、圖4、圖5所示，所述的微控電腦采用可分析、控制、計時和儲存的芯片(如：L293D、EP1K100QC208-3或A4950芯片)。

以上所述的僅是本發(fā)明的一些實(shí)施方式。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造構(gòu)思的前提下，還可以做出至少一個變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。