小动物厌恶回避式气味探测与辨别装置的制作方法

本发明涉及一种小动物厌恶回避式气味探测与辨别装置。

背景技术：

嗅觉是人和动物一种重要的感觉，并与许多脑疾病如老年痴呆症以及帕金森症等密切相关。在实验室中对动物(如大鼠和小鼠)嗅觉的研究不仅有助于发展新的嗅觉障碍治疗方法，并能筛选可能治疗或改善嗅觉障碍相关脑疾病的药物；然而，目前实验室中仅有少数方法能对动物嗅觉功能进行评估，并且在现有的方法中，要么测试精确度不够且重复性较差，要么需要较长时间的训练后(3-5天)才能进行气味分辨的测试。目前尚没有精准、快速(一天之内学会分辨)且高程度自动化的方法检测动物的气味辨别能力。

技术实现要素：

针对以上所述，本发明的目的在于提供一种小动物厌恶回避式气味探测与辨别装置，以解决上述问题至少一个方面。

为了实现本发明的目的所采用的技术方案是：一种小动物厌恶回避式气味探测与辨别装置，其特征在于，包括饮水检测装置、走廊装置和嵌入式微控电脑；所述的饮水检测装置检测小动物饮水情况，并生成对应的事件信号，并将所述事件信号传送到嵌入式微控电脑，所述的嵌入式微控电脑接收所述事件信号，将所述事件信号进行分析处理后传送到对应的显示器进行显示；所述的走廊装置用于控制小动物的活动空间。

进一步，所述的走廊装置包括活动室、活动走廊、电动门、推板和推杆电机；所述的活动室连接着活动走廊，其活动室与活动走廊连通；所述的活动走廊末端设有通孔。

进一步，所述的电动门位于活动室与活动走廊连接处，其自动门连接着微控电脑。

进一步，所述的推板位于活动走廊远末端，其推板的宽度与活动走廊的宽度相同；所述的推杆电机位于推板后方，其推杆电机的输出端连接着推板，输入端连接着微控电脑。

进一步，所述的饮水检测装置包括镀金垫板和活动水槽；所述的镀金垫板位于活动走廊上，其镀金垫板连接着微控电脑；所述的镀金垫板与金属器皿通过小动物饮水进行信号传递，从而检测小动物喝水动作。

进一步，所述的活动水槽位于活动走廊通孔的下端，其中活动水槽包括活动板、金属器皿、步进电机、齿轮和条形齿轮。

进一步，所述的活动板上设有多个规则排列的半圆形凹槽；所述的金属器皿位于所述活动板的凹槽内；所述的步进电机固定在活动走廊下端表面，其连接着微控电脑；所述的齿轮连接在步进电机的输出端；所述的条形齿轮固定在活动板的侧表面，其条形齿轮与步进电机上的齿轮啮合。

进一步，还包括用于监测小动物位置的红外线对管，其红外线对管连接着微控电脑，红外线对管设有至少二对，其分别位于电动门两侧的活动走廊上和镀金垫板两侧的活动走廊上。

进一步，还包括用于监控和记录小动物活动规律的摄像头，所述的摄像头连接着微控电脑。

进一步，还包括用于监测小动物夜间活动状态的微型红外夜视仪。

本发明的有益效果：

1、整个实验过程为全自动化,实验中只需要开机并放入动物即可，其他全部由动物和该装置自动完成。

2、除准确评判动物的气味辨别正确率外，还能精确记录动物在做决定时的决策时间,因此该装置不仅仅可用于气味辨别实验，也可用于测试动物的决策时间实验。

3、该任务较为简单，动物可在实验当天学会(申请者已通过实验测试),而其他很多学习相关的气味辨别系统需要动物至少3-5天的学习才能学会任务，然后进行气味辨别。

4、采用了红外照明装置，可在黑暗状态下进行实验，以防止光线对动物行为的干扰。

附图说明

图1为本发明平面结构示意图。

图2为活动水槽结构示意图。

图3为活动板剖视图。

图4为金属器皿结构示意图。

图5为本发明模块图。

图中，1-摄像头、2-活动室、3-活动走廊、4-活动水槽、5-通孔、6-推杆电机、7-推板、8-镀金垫板、9-红外线对管、10-电动门、11-红外照明装置、12-步进电机、13-齿轮、14-条形齿轮、15-活动板、16-凹槽、17-金属器皿。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

图1、图2、图3、图4、图5示意性的显示了本发明一种实施方式的小动物厌恶回避式气味探测与辨别装置的结构。

如图1、图2、图3、图4、图5所示，小动物厌恶回避式气味探测与辨别装置，其特征在于，包括饮水检测装置、走廊装置和嵌入式微控电脑；所述的饮水检测装置检测小动物饮水情况，并生成对应的事件信号，并将所述事件信号传送到嵌入式微控电脑，所述的嵌入式微控电脑接收所述事件信号，将所述事件信号进行分析处理后传送到对应的显示器进行显示，所述的走廊装置用于控制小动物的活动空间。

如图1所示，所述的活动室连接着活动走廊，其活动室与活动走廊连通；所述的活动走廊末端表面设有通孔。

如图1所示，所述的活动室用于小动物活动的地方，其将需要进行试验的小动物放置在活动室，进而让小动物适应环境，小动物在进行实验前断水48小时，使其具有较强的找水动机。

如图1所示，所述的活动走廊连接着活动室，当活动室与活动走廊之间的电动门打开时，小动物可从活动室移动到活动走廊。

如图1、图5所示，电动门是通过电机驱动的门，其电动门连接着微控电脑，从而通过微控电脑控制电动门的打开与关闭。

如图1所示，所述的推板位于活动走廊的末端，其推板的宽度与活动走廊的宽度相同；所述的推杆电机位于推板后方，其推杆电机的输出端连接着推板，输入端连接着微控电脑。

如图1、图5所示，当小动物在饮水后，微控电脑发出控制指令到推杆电机，从而带动推杆电机的旋转，通过推杆电机带推板的移动，从而将小动物推入到活动室，避免小动物长时间的饮水而影响实验的进行。

如图1、图2、图3、图4所示，所述的饮水检测装置包括镀金垫板和活动水槽；所述的镀金垫板位于活动走廊上，其镀金垫板连接着微控电脑；所述的镀金垫板与金属器皿通过小白鼠饮水进行信号传递，从而检测小动物喝水动作。

如图1、图2、图3、图4所示，金属器皿连接着安全电压，在镀金垫板下端连接着微控电脑，从而小动物在饮水过程中，金属器皿上的电压通过水、小动物身体和镀金垫板形成舔水电路，使得信号传递，从而达到检测小动物饮水动作。

如图1、图2、图3、图4所示,连接金属器皿电路中的电压为5V，电阻较大(5M)，因而电流值极小,使得小动物无法感触到电压,从而避免电压值过大而对实验造成影响。

如图1、图2、图3、图4所示，所述的活动水槽位于活动走廊通孔的下端，其活动水槽包括活动板、金属器皿、步进电机、齿轮和条形齿轮。

如图1、图2、图3、图4所示，所述的活动板上设有多个规则排列的半圆形凹槽；所述的金属器皿位于所述活动板的凹槽内；所述的步进电机固定在活动走廊下端表面，其连接着微控电脑；所述的齿轮连接在步进电机的输出端；所述的条形齿轮固定在活动板的底面，其条形齿轮与步进电机上的齿轮啮合。

如图1、图2、图3、图4所示，所述的金属器皿直接小于活动板上凹槽的直径，从而便于金属器皿放入到活动板上的凹槽内。

如图1、图2、图3、图4所示，所述的金属器皿内放有水源，其水源可根据不同需求而进行调节。

如图1、图2、图3、图4所示，步进电机连接着微控电脑，从而微控电脑发出活动板移动指令，使得步进电机旋转，步进电机的旋转带动齿轮的旋转，齿轮与条形齿轮啮合，从而齿轮的旋转带动条形齿轮的移动，通过条形齿轮的移动带动活动板的移动，使得活动板上其中一个金属器皿的位置位于活动走廊的通孔内，从而便于小动物饮水。

如图1、图2、图3、图4所示，活动板每次移动的距离为活动板上相邻两个金属器皿之间的距离。

如图1、图2、图3、图4所示，还包括用于监控和记录小动物活动规律的摄像头，所述的摄像头连接着微控电脑。

如图1、图2、图3、图4所示，摄像头与微控电脑连接之间还设有电子开关，其电子开关的输入端连接着微控电脑，输出端连接着摄像头；在试验过程中，微控电脑发出控制指令到电子开关，从而控制电子开关的打开，使得摄像头开始摄像，将监控小动物的信息传送到微控电脑并通过微控电脑将该信息传送到相对应的电脑，从而可通过电脑查看小动物在实验过程中的运动状态。

如图1、图2、图3、图4所示，在夜间需要进行试验时，可将红外照明灯打开，从而为试验提供光源。

如图1、图2、图3、图4所示，还包括用于控制红外照明灯的控制开关，其控制开关位于活动室外表面，其连接着红外照明灯。

如图1、图2、图3、图4所示，红外线对管用于检测小动物从活动室移动到电动门时的时间(t2)及小动物从自动门移动到镀金垫板时的时间(t3)，并将该时间信息发送到微控电脑进行记录储存。

如图1、图2、图3、图4、图5所示，实验开始前，将渴水动物(48小时内无进水)放入动物活动室内，使其适应环境，5分钟后开始实验。此时电动门处于关闭状态，活动水槽通过预先设定的方式(系统随机产生)将盛有水源(可饮用或不可饮用)的金属器皿置于活动走廊末端。

如图1、图2、图3、图4、图5所示，实验开始若干时间(t1，参考时间：15s，可调)后，电动门自动打开，由于动物需要寻找水源，会通过电动门进入活动走廊；动物在进入电动门时会被安装在活动走廊上的红外线对管检测到，并记录此时时间(t2)。动物会沿着活动走廊一直寻找到末端，当动物进入镀金垫板时，同样会被此处的红外线对管检测到，并记录下此时时间(t3)；动物到垫板上后可探测位于其前方金属器皿中所盛有的液体，并做决定是否舔水；a、若动物舔水，该信号可通过舔水电路监测到，并记录下第一次舔水的时间(t4)为控制动物每次喝水量，在第一次舔水2s(该时间为可调)之后，推板会自动将动物向后推过活动走廊并使之进入活动室内，同时关闭电动门，本次测试结束；b、若动物不舔水，则在动物进入镀金垫板上(t3，20s，可调)后，推板自动将动物向后推过活动走廊并使之进入活动室内，同时关闭电动门，本次测试结束；一般每只动物一天可完成30-50次测试。

如图1、图2、图3、图4、图5所示，每次实验金属器皿中所盛的水源为可饮用或不可饮用，并匹配不同的气味；例如可饮用水源为A：纯净水+浓度为10^-6的乙酸异戊酯(无色，很淡的香蕉味)；不可饮用水源为B：纯净水+浓度为10^-6的乙酸异戊酯(无色，很淡的香蕉味)+浓度为10％的喹啉(无色，无气味)；经过若干次测试(一般10次左右)，动物会将不同的气味与水源是否可饮用联合起来；最终动物在闻到可饮用水源相关的气味(如本例中较淡的香蕉味)时会自动舔水；而闻到与不可饮用水源相关的气味(如本例中较浓的香蕉味)时则不舔水，以此证明该动物具有辨别这两种气味的能力。

如图1、图2、图3、图4、图5所示，在动物完成指定测试次数之后(一般30-50次)，对最后20次实验结果进行统计，准确率在75％以上，证明该动物能准确分辨所测试的两种气味；否则证明该动物无法区分这两种气味。

如图1、图2、图3、图4、图5所示，在对动物进行试验过程中，只需要将动物放置到活动室，从而通过舔水电路、推板和电动门对动物进行反复试验，使得动物在试验当天就具有辨别气味的能力,从而缩短试验所需的时间。

如图1、图2、图3、图4、图5所示，动物进入金属垫板到第一次舔水的时间(t4～t3)为动物通过闻气味作出判断的时间，该时间能反映动物的气味辨别时间，是嗅觉分辨能力的一个重要方面。

如图1、图2、图3、图4、图5所示，动物进入自动门到动物到达金属垫板的时间(t3～t2)为动物通过活动走廊的时间，该时间能反应动物的运动状态(如运动速度等)，是反应动物运动状态是否正常的一个重要参数。

如图1、图2、图3、图4、图5所示，所述的微控电脑采用可分析、控制、计时和储存的芯片(如：L293D、EP1K100QC208-3或A4950芯片)。

以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出至少一个变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。