自動化行為學訓練刺激系統的製作方法
2023-04-30 22:59:31 3
專利名稱：自動化行為學訓練刺激系統的製作方法
技術領域：
本發明屬於醫療器械技術領域，特別涉及一種自動化行為學訓練刺激系統。
背景技術：
目前，動物行為實驗是研究腦高級功能及其他神經科學的不可缺少的重要手段，尤其在神經生理學、神經藥理學等行為醫學研究方面具有更重要地位。其中迷宮實驗是行為實驗的經典項目，是研究大鼠(或小鼠)學習記憶功能最常用的實驗之一，也是認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練區——放置動物；目的區——系安全區或食物放置區；通道——有長有短，有一個以上通道交叉口，供動物選擇到達目的區的正確行動方向。現有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組成，三臂相互夾角為120°，每臂底部鋪以細銅棒。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，即該臂底部不通電。安全區的方位可隨機變換，當某臂為安全區時，另兩臂和連接區均帶電，可訓練動物學會主動逃避反應，逃向安全區。在實驗中，如動物在信號燈亮後或遭受到電擊後直接逃避至安全區者為正確反應，反之為錯誤反應。一般將動物經訓練而達到學會的標準定為連續10次測試中有9次正確者。記錄每一動物迷路分辨學習達到學會標準所需的訓練數，以此作為評價動物學習能力好壞的客觀指標。現有水迷宮，則是一個在其通道中注入一定深度水的迷宮。內部通道形狀多為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。將動物放在訓練區內，訓練它學習選擇出口、順利遊至目的區的能力。實驗過程中逐漸增加盲端個數，觀察、記錄動物進入盲端次數(即錯誤次數)及遊泳所用的時間，以評價其學習成績、記憶獲得和長時間記憶功能。實際應用表明，目 前的迷宮實驗，特別是Y型迷宮受其結構限制無法形成封閉的循環迴路，水迷宮只能強迫動物遊泳，不能自主運動。因此，訓練時無論是過程控制，還是數據採集、處理，都是由實驗者手動操作，人工操作比較煩瑣，人工記錄相應數據主觀因素較多，既費人力，同時主觀誤差也大，影響其準確性。
發明內容
針對現有技術存在的不足，本發明提出一種自動化行為學訓練刺激系統。該刺激系統基於申請號為2006100458706的專利名稱為鼠的路徑訓練模型及智能化行為檢測系統的發明專利。該系統包括直角坐標機器人定位單元、PLC控制單元、老鼠位置檢測單元和刺激單元;
直角坐標機器人定位單元採用德國BAHR的快速直線定位機構，分為X\Y\Z三個運動方向，可以實現在空間內任意一點的準確定位；直角坐標機器人定位單元位於鼠的路徑訓練模型及智能化行為檢測系統的發明專利箱體外，快速直線定位機構的中心與鼠的路徑訓練模型及智能化行為檢測系統中心重合；
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，在鼠的路徑訓練模型及智能化行為檢測系統每個單向門的兩側分別設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漏識別。兩個光電對射傳感器前後放置，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模塊會根據位置檢測系統提供的位置信號判斷出老鼠的當前位置，並與直角坐標機器人單元的當前位置進行比對，並得到出兩者之間的運行路徑，由運動控制模塊發出運動指令給伺服驅動系統，伺服系統驅動直角坐標機器人的末端刺激機構運行到相應的位置。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的機械臂上附帶的3個管道內，當定位到鼠的位置後，按照PLC控制單元發送的開關信號，打開電磁閥，釋放相應水、氣體和食物刺激；
本發明的優點通過該系統，能夠實現實驗者自動操作，記錄數據誤差小，準確性高。
圖1本發明直角坐標機器人定位單元結構示意 圖2本發明老鼠位置檢測單元結構示意 圖3本發明刺激單元結構示意 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明結合實施例和附圖加以說明。該系統包括直角坐標機器人定位單元、PLC控制單元、老鼠位置檢測單元和刺激單元;
直角坐標機器人定位單元如圖1所示，採用德國BAHR的快速直線定位機構搭建，分為X\Y\Z三個運動方向，可以實現在空間內任意一點的準確定位。BAHR公司做為德國乃至全世界最專業的直角坐標機器人製造商之一，幾十年來一直專注於直線定位單元及產品的研究和開發，在業內取得了良好聲譽，其產品也被廣泛的應用於諸如汽車、電子、電器、檢測、醫療、航天、食品等各個領域的生產線上！
直角坐標機器人的X方向(水平I)、Y方向(水平2)、Z方向(垂直方向)均採用由德國BAHR公司生產同步齒形帶驅動的直線定位單元構成，按方向的最大運動速度可以達到2. 0米/秒。系統的驅動動力由三臺日本松下公司生產的伺服電機提供，伺服電機的最大運行速度可以達到3000轉/分，而伺服電機的運行指令來之控制系統的PLC運動控制模塊。這個系統可以在0. 01秒內對上位機的指令作出運動反應。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漏識別。兩個傳感器單元前後放置，檢測白鼠的通過的方向的正反。一旦老鼠通過門洞，相應的光電開關會在幾微秒內將老鼠的信息反饋給上位PLC.，而上位PLC會根據位置信號迅速計算出老鼠的當前位置。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單元會根據位置檢測系統提供的位置信號判斷出老鼠的當前位置，並與直角坐標機器人單元的當前位置進行比對，並計算出兩者之間的運行路徑，由運動控制模塊發出運動指令給伺服驅動系統，伺服系統驅動直角坐標機器人的末端刺激機構運行到相應的位置。需要說明的是任何一個門都有前後兩個檢測點，當老鼠從第一個檢測點進入時，控制系統會直接命令機器人系統運行到相應的門的對面，當老鼠通過該門的第二個檢測點時，根據實驗的需要作出相應的處理指令。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，分別對應水、氣體、食物 刺激，當定位到鼠的位置後，按照pc發送的開關信號，打開電磁閥，釋放相應的刺激，如圖3、4和5所示。
權利要求
1.一種自動化行為學訓練刺激系統，其特徵在於該系統包括直角坐標機器人定位單元、PLC控制單元、老鼠位置檢測單元和刺激單元。
2.根據權利要求1所述的自動化行為學訓練刺激系統，其特徵在於所述的直角坐標機器人定位單元採用德國BAHR的快速直線定位機構。
3.根據權利要求1所述的自動化行為學訓練刺激系統，其特徵在於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.根據權利要求1所述的自動化行為學訓練刺激系統，其特徵在於所述的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.根據權利要求1所述的自動化行為學訓練刺激系統，其特徵在於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的機械臂上附帶的3個管道內。
全文摘要
一種自動化行為學訓練刺激系統，屬於醫療器械技術領域。該系統包括直角坐標機器人定位單元、PLC控制單元、老鼠位置檢測單元和刺激單元；本發明的優點通過該系統，能夠實現實驗者自動操作，記錄數據誤差小，準確性高。
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 優先權日2012年10月18日
發明者李翠, 欒清揚 申請人:瀋陽創達技術交易市場有限公司