專利名稱：一種用于測試動物在強迫游泳狀態下活動的裝置的制作方法
技術領域：
本發明屬于動物實驗設備，尤其涉及一種用于測試動物在強迫游泳狀態下活動的
裝直。
背景技術：
動物強迫游泳實驗是指將動物放在一個局限的空間內游泳，動物在努力掙扎仍不能擺脫困境后，進入一種間斷的不動狀態，稱為“行為絕望”狀態。抗抑郁藥物可縮短動物不動時間，增加其攀爬時間。在規定的時間內，監測、記錄和分析動物的游泳時間、不動時間及攀爬時間，可用于抑郁等神經精神性疾病的模型評價、機制研究及藥效評價。目前，國內外強迫動物游泳實驗的裝置大多采用視頻技術獲取動物的游泳狀態，雖然通過視頻技術可以較好的實時檢測動物在強迫游泳狀態下的不動行為這一指標，但不能準確實時檢測動物的攀爬行為。實時攀爬行為的檢測一度成為國內外該裝置的研發難點。近年來，盡管有傳感器原理應用于強迫游泳實驗的裝置的研發，但由于技術等原因，對攀爬行為的實時測量仍不準確。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提供一種用于測試動物在強迫游泳狀態下活動的裝置，實現了動物的攀爬時間的準確測量。為了達到上述目的，本發明提供一種用于測試動物在強迫游泳狀態下活動的裝置，包括至少一個用于強迫動物游泳的實驗桶；用于測試動物攀爬行為的力傳感器，所述力傳感器設置在所述實驗桶上；用于記錄動物的游泳行為，以獲取所述實驗桶內動物強迫游泳時的圖像數據的攝像頭，設置在所述實驗桶的上方；以及用于接收和處理動物的攀爬數據和所述實驗桶內的圖像數據的計算機，所述計算機與所述力傳感器和所述攝像頭連接。可選地，所述裝置還包括用于承載所述實驗桶的底座。可選地，所述底座的形狀為方形。可選地，所述底座的四周設有白光燈陣列。可選地，所述實驗桶的數量為四個，四個所述實驗桶按照兩兩排列，設置于所述底座之上。可選地，所述裝置還包括橫梁，所述橫梁通過固定在所述底座上的立桿安裝在所述實驗桶上方，所述攝像頭固定于所述橫梁上。可選地，所述裝置還包括攝像頭調節塊，通過所述調節攝像頭調節塊可對所述攝像頭進行上下移動。
可選地，所述裝置還包括信號調理電路、采集與傳輸電路，所述實驗桶側壁上的力傳感器、信號調理電路及采集與傳輸電路依次相連，所述采集與傳輸電路通過接口模塊與所述計算機相連。本發明的實施例具有以下有益效果通過力傳感器技術檢測動物攀爬時間，實現了攀爬時間的準確測量。其次采用白色背光技術，對不同毛色的動物都可以取得良好的圖像數據，可實時準確捕捉動物的游泳時間、不動時間和攀爬時間，確保實驗的穩定性和可靠性。


圖1為本發明的實施例中用于測試動物在強迫游泳狀態下活動的裝置100的結構示意圖；圖2為本發明的實施例中用于測試動物在強迫游泳狀態下活動的裝置的方框圖；圖3為本發明的實施例中強迫游泳攀爬測量電路圖的示意圖；圖4為本發明的實施例中強迫游泳單通道攀爬時間的示意圖；圖5為本發明的實施例中第一次雙通道攀爬時間驗證的示意圖；圖6為本發明的實施例中第二次雙通道攀爬時間驗證的示意圖。
具體實施例方式為了使本發明的目的、技術方案和優點更加清晰明白，下面結合實施例和附圖，對本發明實施例做進一步的詳細說明。在此，本發明的示意性實施例及說明用于解釋本發明，但并不作為本發明的限定。

如圖f 2所示，為本發明的實施例中用于測試動物在強迫游泳狀態下活動的裝置100的結構示意圖。該裝置100包括至少一個用于動物強迫游泳的實驗桶17 ；用于測試動物攀爬行為的力傳感器31，該力傳感器31設置在實驗桶17上；用于記錄動物的游泳行為，以獲取實驗桶17內動物強迫游泳時的圖像數據的攝像頭15，設置在實驗桶17的上方；以及用于接收和處理動物的攀爬數據和實驗桶17內的圖像數據的計算機2，計算機2與力傳感器31和攝像頭15連接。在本發明的一個實施例中，該裝置100還包括用于承載實驗桶17的底座11。可選地，該底座11的形狀為方形，當然可以理解的是，在本發明的實施例中并不限定底座11的具體形狀。在本發明的一個實施例中，底座11的四周設有白光燈陣列16，以提供視頻采集的
背景光。在本發明的一個實施例中，該至少一個實驗桶17的數量為四個，四個實驗桶17按照兩兩排列，設置于底座11之上。例如可將實驗桶17的截面設置為圓形。當然可以理解的是，在本發明的實施例中并不限定實驗桶17形狀。在本發明的一個實施例中，該裝置100還包括橫梁14，橫梁14通過固定在底座上的立桿12安裝在實驗桶17上方，攝像頭15固定于橫梁14上，與四個實驗桶17相對應。
在本發明的一個實施例中，該裝置100還包括攝像頭調節塊13，通過調節攝像頭調節塊13可對攝像頭15進行上下移動。繼續參見圖2，攝像頭15與計算機2上的視頻卡21相連。實驗桶17側壁上的力傳感器31、信號調理電路32及采集與傳輸電路33依次相連。采集與傳輸電路通過接口模塊22與計算機2相連，該接口模塊22可以為USB接口。計算機2還包括主控計算機、強迫游泳實驗軟件和打印機。實驗軟件將動物在實驗桶內的游泳、攀爬及不動狀態進行實時評價，記錄、顯示、統計并保存實驗數據，直接驅動打印機打印實驗報告。在本發明的實施例中，本裝置100采用視頻加力傳感器的原理提取行為學指標。視頻技術，用于檢測動物的游泳時間和不動時間。采用白色背光技術，對不同毛色的動物都可以取得良好的圖像數據。本裝置100采用力傳感器用于實時檢測動物的攀爬行為，實現攀爬時間的實時準確測量。攀爬時間的測量1、如圖3所示，為強迫游泳攀爬測量電路圖的示意圖，電路分為一級固定增益放大、二級可調增益放大、電位變換與限幅四級。放大器選用四運放TL064，限幅用NPN三極管9013，經過電位變換和限幅后，保證了輸入到MCU的AD端的信號范圍在O 3V。2、采集傳輸選用C8051F340MCU，帶有10位AD轉換和USB控制器，采集的4只桶的傳感器信號完成AD轉換后，由PC機通過USB 口讀取。每路AD用IOOHz采樣，采樣間隔10ms。確保了攀爬數據采集的準確性。3.單通道攀爬時間的驗證3.1實驗材料與方法3.1.1實驗動物雄性ICR小鼠41只，體重19-20g動物許可證號SCXK (京)2004-0001。動物購進后飼養于SPF動物房，適應實驗環境一周，實驗室溫度22-25°C，明暗周期12h/12h。3.1. 2實驗方法打開計算機，點擊強迫游泳程序進入主界面，此時應確保計算機與實驗裝置連接正常，將小鼠放入實驗裝置中適應I分鐘，水深12cm水溫23 25°C。.同時進行參數設置，在實驗方案中填寫實驗名稱，動物品系等基本參數。在實驗參數樣本設置中設置實驗時間，動物編號。在幾何、照度標定中，在(Γ200范圍內調整視頻界面的亮度，為實驗提供一個良好的背景光，點擊照度標定，小鼠進行標定，在(Γ255范圍內調整水面的照度讓小鼠與周圍背景辨別出來，同時保證標定范圍內的噪聲影響到最小。在數據采集界面設置好攀爬幅度O. 5V，間隔時間200ms，持續時間200ms。開始實驗并同時錄像記錄動物的攀爬行為與計算機統計的攀爬時間比較分析。3.1. 3統計方法采用SPSS17. O中correl函數計算出兩組數值的相關系數。3. 2 結果通過計算，單通道人機相關性達到O. 9287，如圖4，系列I為人工記錄的不動時間，系列2為軟件記錄的小鼠不動時間。4.雙通道攀爬時間驗證
4.1實驗材料和方法4.1.1實驗動物雄性ICR小鼠52只，體重19_21g，動物購進后飼養于SPF級動物房，適應環境一周。實驗室溫度22-25°C，明暗周期12h/12h。其它操作同單通道驗證。4.1. 2實驗分組動物分成兩組，第一組36只第二組26只，自由飲食給水。4.1. 3實驗方法實驗方法除同時放入兩只小鼠外其余操作同上面單通道攀爬時間驗證。4.1. 4統計方法采用SPSS17. O中correl函數計算出兩組數值的相關系數。4. 2 結果 通過計算，第一次雙通道人機相關性達到O. 9764，第二次雙通道人機相關性達到O. 9397。如圖5、6。系列I為人工記錄的不動時間，系列2為軟件記錄的小鼠不動時間。本發明的實施例具有以下有益效果首先采用力傳感器技術檢測動物攀爬時間，實現了攀爬時間的準確測量。其次采用白色背光技術，對不同毛色的動物都可以取得良好的圖像數據，可實時準確捕捉動物的游泳時間、不動時間和攀爬時間，確保實驗的穩定性和可靠性。以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以作出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。
權利要求
1.一種用于測試動物在強迫游泳狀態下活動的裝置，其特征在于，包括 至少一個用于動物強迫游泳的實驗桶； 用于測試動物攀爬行為的力傳感器，所述力傳感器設置在所述實驗桶上； 用于記錄動物的游泳行為，以獲取所述實驗桶內動物強迫游泳時的圖像數據的攝像頭，設置在所述實驗桶的上方；以及 用于接收和處理動物的攀爬數據和所述實驗桶內的圖像數據的計算機，所述計算機與所述力傳感器和所述攝像頭連接。
2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括用于承載所述實驗桶的底座。
3.根據權利要求2所述的裝置，其特征在于，所述底座的形狀為方形。
4.根據權利要求2所述的裝置，其特征在于，所述底座的四周設有白光燈陣列。
5.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述實驗桶的數量為四個，四個所述實驗桶按照兩兩排列，設置于所述底座之上。
6.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括橫梁，所述橫梁通過固定在所述底座上的立桿安裝在所述實驗桶上方，所述攝像頭固定于所述橫梁上。
7.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括攝像頭調節塊，通過所述調節攝像頭調節塊可對所述攝像頭進行上下移動。
8.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括信號調理電路、采集與傳輸電路，所述實驗桶側壁上的力傳感器、信號調理電路及采集與傳輸電路依次相連，所述采集與傳輸電路通過接口模塊與所述計算機相連。
全文摘要
本發明提供一種用于測試動物在強迫游泳狀態下活動的裝置，屬于動物實驗設備。該裝置包括至少一個用于動物強迫游泳的實驗桶；用于測試動物攀爬行為的力傳感器，所述力傳感器設置在所述實驗桶上；用于記錄動物的游泳行為，以獲取所述實驗桶內動物強迫游泳時的圖像數據的攝像頭，設置在所述實驗桶的上方；以及用于接收和處理動物的攀爬數據和所述實驗桶內的圖像數據的計算機，所述計算機與所述力傳感器和所述攝像頭連接。本發明可實時準確捕捉動物的游泳時間、不動時間和攀爬時間，確保實驗的穩定性和可靠性。
文檔編號A61B5/16GK103027694SQ201210506700
公開日2013年4月10日 申請日期2012年11月30日 優先權日2012年11月30日
發明者陳善廣, 劉新民, 孫秀萍, 李海清, 李大琛, 李瑩輝, 曲麗娜, 肖毅, 王春慧, 劉進修, 張恒, 徐淑萍, 李騰飛 申請人:中國航天員科研訓練中心, 中國醫學科學院藥用植物研究所, 北京鑫海華儀科技有限公司