專利名稱：用于動(dòng)物記憶訓(xùn)練系統(tǒng)的自動(dòng)化機(jī)械臂刺激裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種有關(guān)研究動(dòng)物記憶行為訓(xùn)練方法的刺激裝置，特別是一種用于動(dòng)物記憶訓(xùn)練系統(tǒng)的自動(dòng)化機(jī)械臂刺激裝置。可應(yīng)用于神經(jīng)生理學(xué)、神經(jīng)藥理學(xué)和心理學(xué)等領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，動(dòng)物行為實(shí)驗(yàn)是研究腦高級(jí)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(shí)驗(yàn)是行為實(shí)驗(yàn)的經(jīng)典項(xiàng)目，是研究實(shí)驗(yàn)鼠學(xué)習(xí)記憶功能最常用的實(shí)驗(yàn)之一，也是認(rèn)知藥物篩選常用的動(dòng)物模型。迷宮裝置的種類較多，但都包含三個(gè)基本組成部分訓(xùn)練區(qū)——放置動(dòng)物； 目的區(qū)——系安全區(qū)或食物放置區(qū)；通道——有長(zhǎng)有短，有一個(gè)以上通道交叉口，供動(dòng)物選擇到達(dá)目的區(qū)的正確行動(dòng)方向。現(xiàn)有Y型迷宮，即為三等分輻射式迷宮，由三個(gè)支臂和一個(gè)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(hào)燈，信號(hào)燈開(kāi)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(jī)變換，當(dāng)某臂為安全區(qū)時(shí)，另兩臂和連接區(qū)均帶電，可訓(xùn)練動(dòng)物學(xué)會(huì)主動(dòng)逃避反應(yīng)，逃向安全區(qū)。在實(shí)驗(yàn)中，如動(dòng)物在信號(hào)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(cuò)誤反應(yīng)。一般將動(dòng)物經(jīng)訓(xùn)練而達(dá)到學(xué)會(huì)的標(biāo)準(zhǔn)定為連續(xù)10次測(cè)試中有9次正確者。記錄每一動(dòng)物迷路分辨學(xué)習(xí)達(dá)到學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)所需的訓(xùn)練數(shù)，以此作為評(píng)價(jià)動(dòng)物學(xué)習(xí)能力好壞的客觀指標(biāo)?，F(xiàn)有水迷宮，則是一個(gè)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(mén) 形、F形或Π形，其中有一個(gè)或多個(gè)盲端而出口端只有一個(gè)。將動(dòng)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(shí)驗(yàn)過(guò)程中逐漸增加盲端個(gè)數(shù)，觀察、記錄動(dòng)物進(jìn)入盲端次數(shù)(即錯(cuò)誤次數(shù))及游泳所用的時(shí)間，以評(píng)價(jià)其學(xué)習(xí)成績(jī)、記憶獲得和長(zhǎng)時(shí)間記憶功能。實(shí)際應(yīng)用表明，目前的迷宮實(shí)驗(yàn)，特別是Y型迷宮受其結(jié)構(gòu)限制無(wú)法形成封閉的循環(huán)回路，水迷宮只能強(qiáng)迫動(dòng)物游泳，不能自主運(yùn)動(dòng)。因此，訓(xùn)練時(shí)無(wú)論是過(guò)程控制，還是數(shù)據(jù)采集、處理，都是由實(shí)驗(yàn)者手動(dòng)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(fèi)人力，同時(shí)主觀誤差也大，影響其準(zhǔn)確性。依據(jù)建立動(dòng)物學(xué)習(xí)和記憶行為訓(xùn)練方法的模型的實(shí)際需要，現(xiàn)有的模型存在明顯的局限性即人為因素較多，技術(shù)操作煩瑣，刺激不及時(shí)、不準(zhǔn)確；由此可見(jiàn)，進(jìn)一步發(fā)展與鼠的生活習(xí)性貼近，建立較復(fù)雜的動(dòng)物學(xué)習(xí)和記憶行為訓(xùn)練方法的模型、但易于對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)的系統(tǒng)，仍是當(dāng)務(wù)之急。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是為了提供一種快速、準(zhǔn)確的用于動(dòng)物記憶訓(xùn)練系統(tǒng)的自動(dòng)化機(jī)械臂刺激裝置，從根本上解決現(xiàn)有迷宮裝置中刺激系統(tǒng)人為因素涉入過(guò)多、刺激不及時(shí)、不準(zhǔn)確的問(wèn)題。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是該用于動(dòng)物記憶訓(xùn)練系統(tǒng)的自動(dòng)化機(jī)械臂刺激裝置， 其技術(shù)要點(diǎn)是包括直角坐標(biāo)機(jī)器人定位系統(tǒng)、PLC控制系統(tǒng)、實(shí)驗(yàn)鼠位置檢測(cè)系統(tǒng)、刺激系統(tǒng)四個(gè)部分；所述直角坐標(biāo)機(jī)器人定位系統(tǒng)采用快速直線定位機(jī)構(gòu)搭建，分為X、Y、Z三個(gè)運(yùn)動(dòng)方向，且X、Y、Z方向均采用由同步齒形帶驅(qū)動(dòng)的直線定位單元構(gòu)成，其驅(qū)動(dòng)動(dòng)力由伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)提供，可實(shí)現(xiàn)在空間內(nèi)任意一點(diǎn)的準(zhǔn)確定位；所述實(shí)驗(yàn)鼠位置檢測(cè)系統(tǒng)由分別放置在所述動(dòng)物記憶訓(xùn)練系統(tǒng)的門(mén)洞的四個(gè)光電對(duì)射傳感器構(gòu)成，每?jī)蓚€(gè)所述光電對(duì)射傳感器作為一個(gè)單元在所述門(mén)洞上、下排列，兩個(gè)傳感器單元在所述門(mén)洞前、后放置形成兩個(gè)檢測(cè)點(diǎn)； 所述PLC控制系統(tǒng)包括CPU模塊、運(yùn)動(dòng)控制模塊，所述CPU模塊和運(yùn)動(dòng)控制模塊通過(guò)主基板進(jìn)行通訊，所述CPU模塊根據(jù)所述實(shí)驗(yàn)鼠位置檢測(cè)系統(tǒng)提供的位置信號(hào)判斷出實(shí)驗(yàn)鼠的當(dāng)前位置，并與所述直角坐標(biāo)機(jī)器人定位系統(tǒng)的當(dāng)前位置進(jìn)行比對(duì)，并計(jì)算出兩者之間的運(yùn)行路徑，由所述運(yùn)動(dòng)控制模塊發(fā)出運(yùn)動(dòng)指令給所述伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，所述伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)所述直角坐標(biāo)機(jī)器人定位系統(tǒng)的末端刺激機(jī)構(gòu)運(yùn)行到相應(yīng)的位置；所述刺激系統(tǒng)包括三種末端刺激機(jī)構(gòu)，所述末端刺激機(jī)構(gòu)為附帶三種管道的機(jī)械臂，三種所述管道分別對(duì)應(yīng)水、氣體、食物刺激，并通過(guò)所述PLC控制系統(tǒng)分別實(shí)現(xiàn)控制水、 氣體、食物的供給，當(dāng)定位到實(shí)驗(yàn)鼠的位置后，所述機(jī)械臂上設(shè)置的電磁閥自動(dòng)開(kāi)啟，釋放相應(yīng)的刺激。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)及積極的技術(shù)效果是由于采用的直角坐標(biāo)機(jī)器人定位系統(tǒng)、 PLC控制系統(tǒng)、實(shí)驗(yàn)鼠位置檢測(cè)系統(tǒng)、刺激系統(tǒng)，即本實(shí)用新型的數(shù)據(jù)采集、處理、控制等完全由計(jì)算機(jī)智能控制，無(wú)人為操作因素，運(yùn)行速度快，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)跟蹤，準(zhǔn)確定位，并可根據(jù)實(shí)驗(yàn)鼠的運(yùn)行軌跡，準(zhǔn)確判斷，及時(shí)給予水、氣和食物的不同刺激。本實(shí)用新型配合采用閉合旋轉(zhuǎn)式迷宮形成的動(dòng)物記憶訓(xùn)練系統(tǒng)對(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的刺激更為及時(shí)，更為準(zhǔn)確，保證了動(dòng)物記憶訓(xùn)練系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)效果。

結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明圖1是本實(shí)用新型直角坐標(biāo)機(jī)器人定位系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖；圖2是本實(shí)用新型實(shí)驗(yàn)鼠位置檢測(cè)系統(tǒng)的單個(gè)檢測(cè)單元控制電路原理圖；圖3是本實(shí)用新型PLC控制系統(tǒng)的控制框圖；圖4是本實(shí)用新型刺激裝置(機(jī)械臂)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖；圖5是圖4的仰視圖；圖6是迷宮裝置的具體結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是圖6的俯視圖；圖中序號(hào)說(shuō)明1水通道、2氣通道、3食物通道、4電磁閥、5移動(dòng)液晶屏、6箱體、7 隔板、8液晶屏、9電機(jī)、10篩狀支撐網(wǎng)、11轉(zhuǎn)盤(pán)、12水管、13水槽、14水刷、15支架滑輪、16 支架、17滑輪、18門(mén)洞、19食物槽、20Z軸、21Y軸、22X軸、23底座、M迷宮。
具體實(shí)施方式
該自動(dòng)化機(jī)械臂刺激裝置適用于動(dòng)物記憶訓(xùn)練系統(tǒng)，所述的動(dòng)物記憶訓(xùn)練系統(tǒng)對(duì)于神經(jīng)生理學(xué)、神經(jīng)藥理學(xué)等行為醫(yī)學(xué)研究意義十分重大。本申請(qǐng)中的動(dòng)物記憶訓(xùn)練系統(tǒng)采用圓形暗箱式迷宮作為行為數(shù)據(jù)采集裝置，讓實(shí)驗(yàn)鼠通過(guò)洞形通道形成的閉合回路，依次完成循環(huán)訓(xùn)練，利用鼠的自主運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)刺激的被動(dòng)運(yùn)動(dòng)記錄鼠的行動(dòng)軌跡，通過(guò)數(shù)據(jù)采集裝置來(lái)采集該軌跡信息。然后通過(guò)數(shù)據(jù)總線傳輸?shù)轿C(jī)控制系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)庫(kù)，隨時(shí)控制和監(jiān)測(cè)鼠的活動(dòng)行為。一、根據(jù)圖1-5對(duì)本實(shí)用新型作詳細(xì)描述該自動(dòng)化機(jī)械臂刺激裝置主要由直角坐標(biāo)機(jī)器人定位系統(tǒng)、PLC控制系統(tǒng)、實(shí)驗(yàn)鼠位置檢測(cè)系統(tǒng)、刺激系統(tǒng)4個(gè)部分構(gòu)成。其中，(一)、直角坐標(biāo)機(jī)器人定位系統(tǒng)采用德國(guó)BAHR公司制造的快速直線定位機(jī)構(gòu)搭建，分為Χ\γ\ζ三個(gè)運(yùn)動(dòng)方向，可以實(shí)現(xiàn)在空間內(nèi)任意一點(diǎn)的準(zhǔn)確定位。如圖1所示， 直角坐標(biāo)機(jī)器人定位系統(tǒng)橫架于動(dòng)物記憶訓(xùn)練系統(tǒng)的迷宮M裝置之上，下部利用底座23 支撐。其X軸22方向(水平1)、Υ軸21方向(水平2)、Ζ軸20方向(垂直方向)均采用由德國(guó)BAHR公司生產(chǎn)的同步齒形帶驅(qū)動(dòng)的直線定位單元構(gòu)成，按方向的最大運(yùn)動(dòng)速度可以達(dá)到2. 0米/秒。系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)動(dòng)力由三臺(tái)日本松下公司生產(chǎn)的伺服電機(jī)提供，伺服電機(jī)的最大運(yùn)行速度可以達(dá)到3000轉(zhuǎn)/分，而伺服電機(jī)的運(yùn)行指令來(lái)自控制系統(tǒng)的PLC運(yùn)動(dòng)控制模塊。這個(gè)系統(tǒng)可以在0. 01秒內(nèi)對(duì)上位機(jī)的指令作出運(yùn)動(dòng)反應(yīng)。BAHR公司做為德國(guó)乃至全世界最專業(yè)的直角坐標(biāo)機(jī)器人制造商之一，幾十年來(lái)一直專注于直線定位系統(tǒng)及產(chǎn)品的研究和開(kāi)發(fā)，在業(yè)內(nèi)取得了良好聲譽(yù)，其產(chǎn)品也被廣泛的應(yīng)用于諸如汽車、電子、電器、檢測(cè)、醫(yī)療、航天、食品等各個(gè)領(lǐng)域的生產(chǎn)線上。(二)、實(shí)驗(yàn)鼠位置檢測(cè)系統(tǒng)由分別放置在動(dòng)物記憶訓(xùn)練系統(tǒng)的門(mén)洞的四個(gè)光電對(duì)射傳感器構(gòu)成。每?jī)蓚€(gè)光電對(duì)射傳感器作為一個(gè)單元在門(mén)洞上、下排列，以‘或’的形式輸出。這樣就能防止實(shí)驗(yàn)鼠跳過(guò)去或者趴著過(guò)去而出現(xiàn)漏識(shí)別。兩個(gè)傳感器單元在所述門(mén)洞前、后放置形成兩個(gè)檢測(cè)點(diǎn)，可檢測(cè)實(shí)驗(yàn)鼠通過(guò)的方向的正反。單個(gè)檢測(cè)單元控制電路原理圖如圖2所示。刺激電路當(dāng)紅外發(fā)射一接收傳感器工作，在沒(méi)有實(shí)驗(yàn)鼠通過(guò)時(shí)，放大器同向輸入端輸入低電平，輸出端把低電平輸入單片機(jī)IO 口，不發(fā)生刺激；當(dāng)有實(shí)驗(yàn)鼠通過(guò)非綠色門(mén)時(shí)，放大器同向輸入端輸入高電平，輸出端把高電平輸入單片機(jī)IO 口后發(fā)生相應(yīng)刺激。一旦實(shí)驗(yàn)鼠通過(guò)門(mén)洞，相應(yīng)的光電開(kāi)關(guān)會(huì)在幾微秒內(nèi)將實(shí)驗(yàn)鼠的信息反饋給上位 PLC,而上位PLC會(huì)根據(jù)位置信號(hào)迅速計(jì)算出實(shí)驗(yàn)鼠的當(dāng)前位置。(三)、PLC控制系統(tǒng)包括CPU模塊(三菱Q00)、運(yùn)動(dòng)控制模塊(三菱QD75-D4)等， CPU模塊和運(yùn)動(dòng)控制模塊通過(guò)主基板進(jìn)行通訊(三菱Q3!3B)，CPU模塊根據(jù)實(shí)驗(yàn)鼠位置檢測(cè)系統(tǒng)提供的位置信號(hào)判斷出實(shí)驗(yàn)鼠的當(dāng)前位置，并與直角坐標(biāo)機(jī)器人定位系統(tǒng)的當(dāng)前位置進(jìn)行比對(duì)，并計(jì)算出兩者之間的運(yùn)行路徑，由運(yùn)動(dòng)控制模塊發(fā)出運(yùn)動(dòng)指令給所述伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)直角坐標(biāo)機(jī)器人定位系統(tǒng)的末端刺激機(jī)構(gòu)運(yùn)行到相應(yīng)的位置。需要說(shuō)明的是任何一個(gè)門(mén)洞都有前后兩個(gè)檢測(cè)點(diǎn)，當(dāng)實(shí)驗(yàn)鼠從第一個(gè)檢測(cè)點(diǎn)進(jìn)入時(shí)，控制系統(tǒng)會(huì)直接命令直線機(jī)器人定位系統(tǒng)運(yùn)行到相應(yīng)的門(mén)洞的對(duì)面，當(dāng)實(shí)驗(yàn)鼠通過(guò)該門(mén)洞的第二個(gè)檢測(cè)點(diǎn)時(shí)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)的需要作出相應(yīng)的處理指令，即刺激種類。如圖3所示，PLC的CPU模塊可儲(chǔ)存創(chuàng)建的程序。在儲(chǔ)存創(chuàng)建的程序之后可對(duì)運(yùn)
5動(dòng)控制模塊(QD75定位模塊)輸出定位起動(dòng)信號(hào)和軸停止信號(hào)，也可檢測(cè)到QD75定位模塊的出錯(cuò)運(yùn)行等。CPU模塊的PC可檢測(cè)過(guò)門(mén)信號(hào)等控制信息。而QD75定位模塊通過(guò)機(jī)械系統(tǒng)的輸入開(kāi)關(guān)可把機(jī)械臂的信號(hào)和速度、位置切換信息輸入進(jìn)來(lái)，并按照來(lái)自CPU的指令輸出到驅(qū)動(dòng)裝置。驅(qū)動(dòng)裝置接收指令后，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)工作，電動(dòng)機(jī)則帶動(dòng)機(jī)械臂執(zhí)行刺激任務(wù)。(四)、刺激系統(tǒng)包括三種末端刺激機(jī)構(gòu)，末端刺激機(jī)構(gòu)為附帶三種管道的機(jī)械臂， 三種管道分別對(duì)應(yīng)水、氣體、食物刺激，如圖4、5所示，機(jī)械臂上分別設(shè)置水管道1、氣通道 2、食物通道3，機(jī)械臂末端還設(shè)有移動(dòng)液晶屏5。刺激系統(tǒng)通過(guò)PLC控制系統(tǒng)分別實(shí)現(xiàn)控制水、氣體、食物的供給，當(dāng)定位到實(shí)驗(yàn)鼠的位置后，機(jī)械臂末端設(shè)置的電磁閥4按照PC發(fā)送的過(guò)門(mén)信號(hào)自動(dòng)開(kāi)啟，釋放相應(yīng)的刺激。二、對(duì)應(yīng)用本實(shí)用新型所述刺激裝置的迷宮裝置的描述。該迷宮裝置包括圓形箱體6和電路控制系統(tǒng)，圓形箱體6內(nèi)壁與中心柱體之間設(shè)有若干隔板7，從而將箱體分隔成若干數(shù)據(jù)采集區(qū)、目的區(qū)，每個(gè)隔板底部均布外觀相同的門(mén)洞18。迷宮裝置的改進(jìn)要點(diǎn)在于如圖6所示，箱體底部設(shè)有轉(zhuǎn)盤(pán)11，中心柱體設(shè)有電機(jī) 9，電機(jī)9輸出軸沿中心柱體軸向與轉(zhuǎn)盤(pán)11中心緊固連接，則轉(zhuǎn)盤(pán)11在電機(jī)帶動(dòng)下可繞中心柱體轉(zhuǎn)動(dòng)。箱體邊框下部周邊設(shè)有若干轉(zhuǎn)盤(pán)的滑輪17，在支撐轉(zhuǎn)盤(pán)的同時(shí)，又不影響其轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)盤(pán)11上方設(shè)有篩狀支撐網(wǎng)10，該支撐網(wǎng)10可為金屬網(wǎng)或塑料等其他材料制成。轉(zhuǎn)盤(pán)11下方設(shè)有水槽13形成糞便收集處理裝置，水槽13上沿周邊布置有水管12，水管12上均勻開(kāi)設(shè)噴淋口，水槽13底部設(shè)有支撐架和下水口，水槽內(nèi)13還設(shè)有水刷14。電路控制系統(tǒng)包括電源、單片機(jī)、視嗅覺(jué)控制器、自動(dòng)沖洗排水系統(tǒng)控制器等。單片機(jī)發(fā)送信號(hào)給控制轉(zhuǎn)盤(pán)的電機(jī)9，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)盤(pán)11的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。本申請(qǐng)電機(jī)控制采用固態(tài)繼電器控制，驅(qū)動(dòng)電機(jī)的功率<100w。本文中固態(tài)繼電器采用IOOOw的。單片機(jī)通過(guò)MOS管間接控制繼電器。單片機(jī)控制電機(jī)的指令來(lái)自于上位機(jī)通過(guò)CAN總線發(fā)送下來(lái)的指令。CAN 與RS232轉(zhuǎn)換接口電路實(shí)現(xiàn)CAN總線協(xié)議與RS232協(xié)議之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。上位機(jī)指令通過(guò)該系統(tǒng)發(fā)送到各個(gè)子節(jié)點(diǎn)。自動(dòng)沖洗排水系統(tǒng)(糞便收集系統(tǒng))控制器接收到AT89S51 單片機(jī)P3. 6(1/0)發(fā)出控制信號(hào)，控制其BFC-2型電動(dòng)閥門(mén)控制器工作，進(jìn)而控制安裝在糞便收集處理裝置上的電動(dòng)閥開(kāi)通/關(guān)閉，使糞便收集處理裝置的水槽上沿布置的水管與水源連通或阻隔，自來(lái)水水源通過(guò)電動(dòng)閥對(duì)下水裝置，即水槽定時(shí)沖洗，污水從所述下水口流出。水槽13內(nèi)設(shè)置的水刷14上部固定在轉(zhuǎn)盤(pán)11底部，其下部刷體與水槽側(cè)壁和槽底部接觸，當(dāng)單片機(jī)控制轉(zhuǎn)盤(pán)11轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)，水刷14隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，則下部刷體可對(duì)水槽進(jìn)行刷洗， 清除掉實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的排泄物等，進(jìn)而消除氣味帶給實(shí)驗(yàn)效果的影響。氣味釋放裝置單片機(jī)通過(guò)視嗅覺(jué)控制器同時(shí)控制液晶屏LCD和氣味控制器，單片機(jī)在檢測(cè)到嗅覺(jué)信號(hào)后，通過(guò)空氣壓縮機(jī)、控制閥、氣味發(fā)生器、減壓閥將新鮮空氣傳送至訓(xùn)練系統(tǒng)設(shè)置的機(jī)械臂，再由機(jī)械臂輸送至迷宮位置內(nèi)設(shè)置的氣味罐。本實(shí)用新型迷宮裝置的一般結(jié)構(gòu)即經(jīng)典型可設(shè)隔板數(shù)目為6，并將圓形箱體等角度分隔成A、B、C、D、E、F六個(gè)區(qū)間，如圖7所示，其中數(shù)據(jù)采集區(qū)5個(gè)、目的區(qū)1個(gè)，每個(gè)隔板下方分別等間距分布4個(gè)門(mén)洞，各區(qū)間的隔板上設(shè)有液晶屏，目的區(qū)設(shè)有食物槽。隔板下方設(shè)置的每個(gè)門(mén)洞處設(shè)置兩個(gè)光電對(duì)射傳感器單元，門(mén)前門(mén)后分別放置，以’或’的形式輸出，從而就可檢測(cè)出鼠過(guò)門(mén)的方向，以便檢測(cè)鼠的行走軌跡。對(duì)實(shí)驗(yàn)鼠的聲光刺激通過(guò)單片機(jī)IO 口，控制MOS管的柵極，實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)光源(液晶屏)以及發(fā)聲源的控制，可以控制發(fā)聲的頻率以及發(fā)光的強(qiáng)度。其中，單片機(jī)作為子接收單元接主控制單元傳送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)信息，從數(shù)據(jù)信息中提取命令信息，進(jìn)而發(fā)出聲刺激、光刺激。可從數(shù)據(jù)信息中提取出刺激的控制數(shù)據(jù)有發(fā)光強(qiáng)度，發(fā)聲頻率等。對(duì)實(shí)驗(yàn)鼠的視覺(jué)刺激單元采用ViSaGe視覺(jué)刺激發(fā)生器，屬現(xiàn)有技術(shù)。ViSaGe采用HbitDCAs圖像輸出技術(shù)，從而確保ViSaGe控制輸出的視覺(jué)刺激圖像顏色、亮度準(zhǔn)確以及精確的顯示時(shí)間，即使是在圖像快速切換時(shí)也不會(huì)發(fā)生丟幀現(xiàn)象。CRS MATLAB工具包使得采用MATLAB語(yǔ)言編程輸出視覺(jué)刺激圖像變得更加方便快捷。同時(shí)，多種接口確保ViSaGe能與其他設(shè)備同步化使用，如ResonseBox、EyeTracker 、 EEG、Optotrak和fMRI等。食物槽為側(cè)面帶有網(wǎng)格的圓桶型，其一底面可貼附于光滑的隔板面上。與之相對(duì)的另一底面上，有食物槽的開(kāi)口，利用可折疊的半圓形的上半面，即可將食物放入食物槽內(nèi)。食物槽的圓形側(cè)面外圍設(shè)有環(huán)形外套，外套一分為二，下方可分開(kāi)露出網(wǎng)格，由電路控制系統(tǒng)控制，當(dāng)外套開(kāi)啟時(shí)，動(dòng)物即可從食物槽的網(wǎng)格下方吃到食物作為完成訓(xùn)練任務(wù)的獎(jiǎng)賞，當(dāng)經(jīng)過(guò)一定時(shí)間(IOs)后，電源斷開(kāi)，則外套關(guān)閉，封住網(wǎng)格，動(dòng)物即無(wú)法吃到食物。 本實(shí)用新型配置上述迷宮裝置形成的動(dòng)物記憶訓(xùn)練系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)效果更加理想，對(duì)神經(jīng)生理學(xué)、神經(jīng)藥理學(xué)和心理學(xué)等領(lǐng)域的研究具有非常的意義。
權(quán)利要求1.一種用于動(dòng)物記憶訓(xùn)練系統(tǒng)的自動(dòng)化機(jī)械臂刺激裝置，其特征在于包括直角坐標(biāo)機(jī)器人定位系統(tǒng)、PLC控制系統(tǒng)、實(shí)驗(yàn)鼠位置檢測(cè)系統(tǒng)、刺激系統(tǒng)四個(gè)部分；所述直角坐標(biāo)機(jī)器人定位系統(tǒng)采用快速直線定位機(jī)構(gòu)搭建，分為X、Y、Z三個(gè)運(yùn)動(dòng)方向，且X、Y、Z方向均采用由同步齒形帶驅(qū)動(dòng)的直線定位單元構(gòu)成，并設(shè)置可實(shí)現(xiàn)在空間內(nèi)任意一點(diǎn)的準(zhǔn)確定位的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)作為驅(qū)動(dòng)動(dòng)力；所述實(shí)驗(yàn)鼠位置檢測(cè)系統(tǒng)由分別放置在所述動(dòng)物記憶訓(xùn)練系統(tǒng)的門(mén)洞的四個(gè)光電對(duì)射傳感器構(gòu)成，每?jī)蓚€(gè)所述光電對(duì)射傳感器作為一個(gè)單元在所述門(mén)洞上、下排列，兩個(gè)傳感器單元在所述門(mén)洞前、后放置形成兩個(gè)檢測(cè)點(diǎn)；所述PLC控制系統(tǒng)包括CPU模塊、運(yùn)動(dòng)控制模塊，所述CPU模塊和運(yùn)動(dòng)控制模塊通過(guò)主基板進(jìn)行通訊，所述CPU模塊根據(jù)所述實(shí)驗(yàn)鼠位置檢測(cè)系統(tǒng)提供的位置信號(hào)判斷出實(shí)驗(yàn)鼠的當(dāng)前位置，并與所述直角坐標(biāo)機(jī)器人定位系統(tǒng)的當(dāng)前位置進(jìn)行比對(duì)，并計(jì)算出兩者之間的運(yùn)行路徑，由所述運(yùn)動(dòng)控制模塊發(fā)出運(yùn)動(dòng)指令給所述伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，所述伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)所述直角坐標(biāo)機(jī)器人定位系統(tǒng)的末端刺激機(jī)構(gòu)運(yùn)行到相應(yīng)的位置；所述刺激系統(tǒng)包括三種末端刺激機(jī)構(gòu)，所述末端刺激機(jī)構(gòu)為附帶三種管道的機(jī)械臂， 三種所述管道分別對(duì)應(yīng)水、氣體、食物刺激，并通過(guò)所述PLC控制系統(tǒng)分別實(shí)現(xiàn)控制水、氣體、食物的供給，所述機(jī)械臂三管道端分別設(shè)置電磁閥，所述電磁閥自動(dòng)開(kāi)啟后，釋放相應(yīng)的刺激。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于動(dòng)物記憶訓(xùn)練系統(tǒng)的自動(dòng)化機(jī)械臂刺激裝置，其特征在于所述機(jī)械臂末端還設(shè)有移動(dòng)液晶屏。
專利摘要一種用于動(dòng)物記憶訓(xùn)練系統(tǒng)的自動(dòng)化機(jī)械臂刺激裝置，從根本上解決現(xiàn)有迷宮裝置中刺激系統(tǒng)人為因素涉入過(guò)多、刺激不及時(shí)、不準(zhǔn)確的問(wèn)題。其技術(shù)要點(diǎn)是包括直角坐標(biāo)機(jī)器人定位系統(tǒng)、PLC控制系統(tǒng)、實(shí)驗(yàn)鼠位置檢測(cè)系統(tǒng)、刺激系統(tǒng)四個(gè)部分，直角坐標(biāo)機(jī)器人定位系統(tǒng)采用快速直線定位機(jī)構(gòu)搭建，實(shí)驗(yàn)鼠位置檢測(cè)系統(tǒng)由分別放置在動(dòng)物記憶訓(xùn)練系統(tǒng)的門(mén)洞的四個(gè)光電對(duì)射傳感器構(gòu)成，刺激系統(tǒng)包括附帶三種管道的機(jī)械臂，三種管道分別對(duì)應(yīng)水、氣體、食物刺激，并通過(guò)PLC控制系統(tǒng)分別實(shí)現(xiàn)控制水、氣體、食物的供給。本實(shí)用新型配合采用閉合旋轉(zhuǎn)式迷宮形成的動(dòng)物記憶訓(xùn)練系統(tǒng)對(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的刺激更為及時(shí)，更為準(zhǔn)確，保證了動(dòng)物記憶訓(xùn)練系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)效果。
文檔編號(hào)A01K15/02GK202035374SQ20112005595
公開(kāi)日2011年11月16日 申請(qǐng)日期2011年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月7日
發(fā)明者商麗宏, 曹偉平, 朱啟文, 王克威 申請(qǐng)人:沈陽(yáng)醫(yī)學(xué)院