专利名称：自动化行为学训练刺激系统的制作方法
技术领域：
本发明属于医疗器械技术领域，特别涉及一种自动化行为学训练刺激系统。
背景技术：
目前，动物行为实验是研究脑高级功能及其他神经科学的不可缺少的重要手段，尤其在神经生理学、神经药理学等行为医学研究方面具有更重要地位。其中迷宫实验是行为实验的经典项目，是研究大鼠(或小鼠)学习记忆功能最常用的实验之一，也是认知药物筛选常用的动物模型。迷宫装置的种类较多，但都包含三个基本组成部分训练区——放置动物；目的区——系安全区或食物放置区；通道——有长有短，有一个以上通道交叉口，供动物选择到达目的区的正确行动方向。现有Y型迷宫，即为三等分辐射式迷宫，由三个支臂和一个连接区组成，三臂相互夹角为120°，每臂底部铺以细铜棒。铜棒可与刺激电源相通。各臂未端装有信号灯，信号灯开启指示该臂为安全区，即该臂底部不通电。安全区的方位可随机变换，当某臂为安全区时，另两臂和连接区均带电，可训练动物学会主动逃避反应，逃向安全区。在实验中，如动物在信号灯亮后或遭受到电击后直接逃避至安全区者为正确反应，反之为错误反应。一般将动物经训练而达到学会的标准定为连续10次测试中有9次正确者。记录每一动物迷路分辨学习达到学会标准所需的训练数，以此作为评价动物学习能力好坏的客观指标。现有水迷宫，则是一个在其通道中注入一定深度水的迷宫。内部通道形状多为T形、F形或n形，其中有一个或多个盲端而出口端只有一个。将动物放在训练区内，训练它学习选择出口、顺利游至目的区的能力。实验过程中逐渐增加盲端个数，观察、记录动物进入盲端次数(即错误次数)及游泳所用的时间，以评价其学习成绩、记忆获得和长时间记忆功能。实际应用表明，目 前的迷宫实验，特别是Y型迷宫受其结构限制无法形成封闭的循环回路，水迷宫只能强迫动物游泳，不能自主运动。因此，训练时无论是过程控制，还是数据采集、处理，都是由实验者手动操作，人工操作比较烦琐，人工记录相应数据主观因素较多，既费人力，同时主观误差也大，影响其准确性。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明提出一种自动化行为学训练刺激系统。该刺激系统基于申请号为2006100458706的专利名称为鼠的路径训练模型及智能化行为检测系统的发明专利。该系统包括直角坐标机器人定位单元、PLC控制单元、老鼠位置检测单元和刺激单元;
直角坐标机器人定位单元采用德国BAHR的快速直线定位机构，分为X\Y\Z三个运动方向，可以实现在空间内任意一点的准确定位；直角坐标机器人定位单元位于鼠的路径训练模型及智能化行为检测系统的发明专利箱体外，快速直线定位机构的中心与鼠的路径训练模型及智能化行为检测系统中心重合；
老鼠位置检测单元包括光电对射传感器，两个光电对射传感器组成光电对射检测模块，在光电对射检测模块中两个光电对射传感器上下排列，以‘或’的形式输出，在鼠的路径训练模型及智能化行为检测系统每个单向门的两侧分别设置光电对射检测模块，这样就能防止白鼠跳过去或者趴着过去而出现漏识别。两个光电对射传感器前后放置，检测白鼠的通过的方向的正反。PLC控制单元包括CPU模块和运动控制模块，其中CPU模块和运动控制模块连接；(PU模块会根据位置检测系统提供的位置信号判断出老鼠的当前位置，并与直角坐标机器人单元的当前位置进行比对，并得到出两者之间的运行路径，由运动控制模块发出运动指令给伺服驱动系统，伺服系统驱动直角坐标机器人的末端刺激机构运行到相应的位置。刺激单元包括水刺激、气体刺激和食物刺激，水刺激、气体刺激和食物刺激分别放置在快速直线定位机构的机械臂上附带的3个管道内，当定位到鼠的位置后，按照PLC控制单元发送的开关信号，打开电磁阀，释放相应水、气体和食物刺激；
本发明的优点通过该系统，能够实现实验者自动操作，记录数据误差小，准确性高。
图1本发明直角坐标机器人定位单元结构示意 图2本发明老鼠位置检测单元结构示意 图3本发明刺激单元结构示意 图4是图3右视 图5是图3的俯视 图中1.水通道2.气通道3.食物通道4.电磁阀 5.移动液晶屏。
具体实施例方式本发明结合实施例和附图加以说明。该系统包括直角坐标机器人定位单元、PLC控制单元、老鼠位置检测单元和刺激单元;
直角坐标机器人定位单元如图1所示，采用德国BAHR的快速直线定位机构搭建，分为X\Y\Z三个运动方向，可以实现在空间内任意一点的准确定位。BAHR公司做为德国乃至全世界最专业的直角坐标机器人制造商之一，几十年来一直专注于直线定位单元及产品的研究和开发，在业内取得了良好声誉，其产品也被广泛的应用于诸如汽车、电子、电器、检测、医疗、航天、食品等各个领域的生产线上！
直角坐标机器人的X方向(水平I)、Y方向(水平2)、Z方向(垂直方向)均采用由德国BAHR公司生产同步齿形带驱动的直线定位单元构成，按方向的最大运动速度可以达到2. 0米/秒。系统的驱动动力由三台日本松下公司生产的伺服电机提供，伺服电机的最大运行速度可以达到3000转/分，而伺服电机的运行指令来之控制系统的PLC运动控制模块。这个系统可以在0. 01秒内对上位机的指令作出运动反应。老鼠位置检测单元如图2所示，由分别放置每个门的四个光电对射传感器构成，每两个作为一个单元上下排列。以‘或’的形式输出。这样就能防止白鼠跳过去或者趴着过去而出现漏识别。两个传感器单元前后放置，检测白鼠的通过的方向的正反。一旦老鼠通过门洞，相应的光电开关会在几微秒内将老鼠的信息反馈给上位PLC.，而上位PLC会根据位置信号迅速计算出老鼠的当前位置。PLC核心控制单元，包括CPU模块(三菱Q00)、运动控制模块(三菱QD75-D4)。CPU单元会根据位置检测系统提供的位置信号判断出老鼠的当前位置，并与直角坐标机器人单元的当前位置进行比对，并计算出两者之间的运行路径，由运动控制模块发出运动指令给伺服驱动系统，伺服系统驱动直角坐标机器人的末端刺激机构运行到相应的位置。需要说明的是任何一个门都有前后两个检测点，当老鼠从第一个检测点进入时，控制系统会直接命令机器人系统运行到相应的门的对面，当老鼠通过该门的第二个检测点时，根据实验的需要作出相应的处理指令。刺激单元由PLC控制(控制水、气体、食物的供给)。机械臂上附带有3个管道，分别对应水、气体、食物 刺激，当定位到鼠的位置后，按照pc发送的开关信号，打开电磁阀，释放相应的刺激，如图3、4和5所示。
权利要求
1.一种自动化行为学训练刺激系统，其特征在于该系统包括直角坐标机器人定位单元、PLC控制单元、老鼠位置检测单元和刺激单元。
2.根据权利要求1所述的自动化行为学训练刺激系统，其特征在于所述的直角坐标机器人定位单元采用德国BAHR的快速直线定位机构。
3.根据权利要求1所述的自动化行为学训练刺激系统，其特征在于所述的老鼠位置检测单兀包括光电对射传感器，两个光电对射传感器组成光电对射检测模块，在光电对射检测模块中两个光电对射传感器上下排列，以‘或’的形式输出。
4.根据权利要求1所述的自动化行为学训练刺激系统，其特征在于所述的PLC控制单元包括CPU模块和运动控制模块，其中CPU模块和运动控制模块连接。
5.根据权利要求1所述的自动化行为学训练刺激系统，其特征在于所述的刺激单元包括水刺激、气体刺激和食物刺激，水刺激、气体刺激和食物刺激分别放置在快速直线定位机构的机械臂上附带的3个管道内。
全文摘要
一种自动化行为学训练刺激系统，属于医疗器械技术领域。该系统包括直角坐标机器人定位单元、PLC控制单元、老鼠位置检测单元和刺激单元；本发明的优点通过该系统，能够实现实验者自动操作，记录数据误差小，准确性高。
文档编号A01K15/02GK103053433SQ201210395998
公开日2013年4月24日 申请日期2012年10月18日 优先权日2012年10月18日
发明者李翠, 栾清扬 申请人:沈阳创达技术交易市场有限公司