一种实验小鼠饮水监测方法及系统与流程

本发明实施例涉及数据处理技术领域，具体涉及一种实验小鼠饮水监测方法及系统。

背景技术：

小鼠作为实验动物中的最为炙手可热的一员，在人们认识生命现象了解生命机理过程中发挥了无可替代的作用，在基础医学研究领域内更是拥有无与伦比的地位。目前，对于实验用小鼠饮水的饮水监测是至关重要的，想要获得准确的实验结果，必须对小鼠的饮水数据进行准确的采集和处理，从而保证实验结果的准确性和有效性。

现阶段，小鼠水分摄入监控通常采用人工定时进行监测和记录，需要浪费工作人员较多的时间和精力。也有使用光敏开关和/或舔记录系统来定时收集数据的方案。这些系统可按照规定时间间隔报告重量的变化，不能对小鼠的饮水时间和饮水次数进行准确的监测，现有技术只能报告在固定时间点的摄入量，无法把动物摄入活动的行为因素也考虑在内。此外传统的技术方案还存在较多的假数据，监测的准确性低。

技术实现要素：

为此，本发明实施例提供一种实验小鼠饮水监测方法及系统，解决小鼠饮水次数及时长监测数据处理过程受假数据干扰的问题，省去了人工监测所耗费精力，准确高效的完成实验小鼠饮水数据的监测。

为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：一种实验小鼠饮水监测方法，包括以下步骤：

数据采集：获取小鼠饮水的原始数据，对所述原始数据进行存储；

数据过滤：对所述原始数据进行数据过滤，滤除所述原始数据中的抖动假数据，所述抖动假数据包括小鼠身体误碰、试探引起测量信号瞬变、抖动触发的数据；

数据统计：对滤除所述抖动假数据的原始数据进行指标统计分析形成指标数据，对所述指标数据进行存储；

数据呈现：将所述指标数据以实时数据、历史数据和报表数据的形式进行分类展示。

作为实验小鼠饮水监测方法的优选方案，所述数据采集过程中，根据选择的操作对象进行通信参数设置和通信端口识别，接收数据采集指令；根据所述操作对象当前状态、对象间互斥状态判断指令有效性，将有效的指令合成指令数据包进行执行。

作为实验小鼠饮水监测方法的优选方案，所述指令数据包执行过程中反馈状态数据和采样数据，并将所述状态数据和采样数据放到数据缓冲池中，检测所述指令数据包的完整性和正确性，解析出所述指令数据有效数据点以供使用。

作为实验小鼠饮水监测方法的优选方案，所述数据过滤过程中，采用非假判断方式过滤小鼠身体误碰、试探引起测量信号瞬变、抖动触发的数据，采用小鼠真实饮水统计模型进行小鼠真实饮水数据数据匹配。

作为实验小鼠饮水监测方法的优选方案，所述数据呈现过程中，数据展示的方式包括动画、数值、列表、曲线、饼图、图片和文档。

本发明实施例还提供一种实验小鼠饮水监测系统，包括：

数据采集模块，用于获取小鼠饮水的原始数据并对所述原始数据进行存储；

数据过滤模块，用于对所述原始数据进行数据过滤，滤除所述原始数据中的抖动假数据，所述抖动假数据包括小鼠身体误碰、试探引起测量信号瞬变、抖动触发的数据；

数据统计模块，用于对滤除所述抖动假数据的原始数据进行指标统计分析形成指标数据，对所述指标数据进行存储；

数据呈现模块，用于将所述指标数据以实时数据、历史数据和报表数据的形式进行分类展示。

作为实验小鼠饮水监测系统的优选方案，所述数据采集模块设有数据收发单元和有效性判断单元，所述数据收发单元用于根据选择的操作对象进行通信参数设置和通信端口识别，接收数据采集指令；所述有效性判断单元用于根据所述操作对象当前状态、对象间互斥状态判断指令有效性，将有效的指令合成指令数据包进行执行。

作为实验小鼠饮水监测系统的优选方案，所述数据采集模块还设有数据缓冲单元、数据检测单元和数据解析单元，所述数据缓冲单元用于所述指令数据包执行过程中反馈状态数据和采样数据，并将所述状态数据和采样数据放到数据缓冲池中；所述数据检测单元用于检测所述指令数据包的完整性和正确性；所述数据解析单元用于解析出所述指令数据有效数据点以供使用。

作为实验小鼠饮水监测系统的优选方案，所述数据过滤模块包括假数据过滤单元和数据匹配单元，所述假数据过滤单元用于采用非假判断方式过滤小鼠身体误碰、试探引起测量信号瞬变、抖动触发的数据；所述数据匹配单元用于采用小鼠真实饮水统计模型进行小鼠真实饮水数据数据匹配。

作为实验小鼠饮水监测系统的优选方案，所述数据呈现模块中数据展示的方式包括动画、数值、列表、曲线、饼图、图片和文档。

本发明实施例具有如下优点：获取小鼠饮水的原始数据，对原始数据进行存储；对原始数据进行数据过滤，滤除原始数据中的抖动假数据，抖动假数据包括小鼠身体误碰、试探引起测量信号瞬变、抖动触发的数据；对滤除抖动假数据的原始数据进行指标统计分析形成指标数据，对指标数据进行存储；将指标数据以实时数据、历史数据和报表数据的形式进行分类展示。本发明利用数据过滤和匹配的串行过滤机制，减少了无效触发数据量，且没有数据处理累积性能损耗，对实验批量数据具有高效、准确、真实的处理能力，能为实验人员提供可信、客观的统计指标，同时可以检测多只实验鼠，大大提高实验效率和实验结果的准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

图1为本发明实施例中提供的一种实验小鼠饮水监测方法示意图；

图2为本发明实施例中提供的一种实验小鼠饮水监测方法数据采集示意图；

图3为本发明实施例中提供的一种实验小鼠饮水监测方法数据过滤示意图；

图4为本发明实施例中提供的一种实验小鼠饮水监测系统示意图；

图5为基于本发明技术方案开发的实验小鼠饮水监测软件界面图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1，提供一种实验小鼠饮水监测方法，包括以下步骤：

S1：数据采集：获取小鼠饮水的原始数据，对所述原始数据进行存储；

S2：数据过滤：对所述原始数据进行数据过滤，滤除所述原始数据中的抖动假数据，所述抖动假数据包括小鼠身体误碰、试探引起测量信号瞬变、抖动触发的数据；

S3：数据统计：对滤除所述抖动假数据的原始数据进行指标统计分析形成指标数据，对所述指标数据进行存储；

S4：数据呈现：将所述指标数据以实时数据、历史数据和报表数据的形式进行分类展示。

具体的，将采集到的原始数据首先保存，作为回溯基础依据；原始数据需要经过数据过滤处理，滤除抖动假数据，为上层提供真实的喝水动作数据；根据实验需求进行指标分析、统计，将计算出的指标数据保存入库；最后为实验人员程序实验结果，以图中所示的多种形式表示，方便实验人员使用。

参见图2，实验小鼠饮水监测方法的一个实施例中，所述数据采集过程中，根据选择的操作对象进行通信参数设置和通信端口识别，接收数据采集指令；根据所述操作对象当前状态、对象间互斥状态判断指令有效性，将有效的指令合成指令数据包进行执行。所述指令数据包执行过程中反馈状态数据和采样数据，并将所述状态数据和采样数据放到数据缓冲池中，检测所述指令数据包的完整性和正确性，解析出所述指令数据有效数据点以供使用。

具体的，实验人员选择操作对象，控制其启动、暂停、停止，数据采集过程中接收数据采集根据操作对象当前状态、对象间互斥状态判断指令有效性，将有效的指令合成指令数据包发送给设备来执行。反馈状态数据和采样数据丢放到数据缓冲池中，通过数据包探测技术检测出完整、正确的数据包，进而解析计算出有效数据点，提供给上层使用。

实验小鼠饮水监测方法的一个实施例中，所述数据过滤过程中，采用非假判断方式过滤小鼠身体误碰、试探引起测量信号瞬变、抖动触发的数据，采用小鼠真实饮水统计模型进行小鼠真实饮水数据数据匹配。所述数据呈现过程中，数据展示的方式包括动画、数值、列表、曲线、饼图、图片和文档。

具体的，通过过滤非假和匹配真实的串行机制确保获取到真实的喝水数据。实践中，受装置空间、探头对射线、小鼠身体柔性、活动姿态动作等影响，可能会出现扫尾、身体误触发、试探等引起测量信号瞬变触发、抖动触发的现象，通过过滤去除假信号，但过滤后的信号尚不能确保为真，再通过真实饮水统计模型来匹配，以最大程度获取真正有效的数据。

参见图3，具体的，小鼠实验过程中，一般观测时间长，小鼠数量多，数据量大，需要完全依靠装置自动获取有效数据、统计喝水指标，要确保每一个喝水动作触发不遗漏、不滞后、不误报。本技术方案采用过滤非假和匹配真实的串行机制确保获取到真实的喝水数据，能够较好的满足实况需求。非假判断处理是一种排除方法，能够滤除浅层的不真实数据，但不能保证通过的数据是真实的，匹配处理是一种筛选方法，能够筛选出预期内的真实数据，但不能保证非预期数据不通过。本技术方案将非假处理和匹配处理串行结合，双重机制可以最大程度的获取的真实有效数据。

参见图4，本发明实施例还提供一种实验小鼠饮水监测系统，包括：

数据采集模块1，用于获取小鼠饮水的原始数据并对所述原始数据进行存储；

数据过滤模块2，用于对所述原始数据进行数据过滤，滤除所述原始数据中的抖动假数据，所述抖动假数据包括小鼠身体误碰、试探引起测量信号瞬变、抖动触发的数据；

数据统计模块3，用于对滤除所述抖动假数据的原始数据进行指标统计分析形成指标数据，对所述指标数据进行存储；

数据呈现模块4，用于将所述指标数据以实时数据、历史数据和报表数据的形式进行分类展示。

实验小鼠饮水监测系统的一个实施例中，所述数据采集模块1设有数据收发单元5和有效性判断单元6，所述数据收发单元5用于根据选择的操作对象进行通信参数设置和通信端口识别，接收数据采集指令；所述有效性判断单元6用于根据所述操作对象当前状态、对象间互斥状态判断指令有效性，将有效的指令合成指令数据包进行执行。

实验小鼠饮水监测系统的一个实施例中，所述数据采集模块1还设有数据缓冲单元7、数据检测单元8和数据解析单元9，所述数据缓冲单元7用于所述指令数据包执行过程中反馈状态数据和采样数据，并将所述状态数据和采样数据放到数据缓冲池中；所述数据检测单元8用于检测所述指令数据包的完整性和正确性；所述数据解析单元9用于解析出所述指令数据有效数据点以供使用。

实验小鼠饮水监测系统的一个实施例中，所述数据过滤模块2包括假数据过滤单元10和数据匹配单元11，所述假数据过滤单元10用于采用非假判断方式过滤小鼠身体误碰、试探引起测量信号瞬变、抖动触发的数据；所述数据匹配单元11用于采用小鼠真实饮水统计模型进行小鼠真实饮水数据数据匹配。所述数据呈现模块中数据展示的方式包括动画、数值、列表、曲线、饼图、图片和文档。

具体的，基于本发明的方法和系统技术方案设计了一套装置并开发了一套软件，用于检测小鼠的饮水情况。装置的箱体由至少一个插板分隔成至少5个腔室，可以同时对至少5只小鼠进行测试。在水瓶的液面处设置了感应器用于监测小鼠的饮水行为。感应器设置于腔室内、靠近饲喂瓶的水嘴处，用于感应水嘴处液面的波动。准确记录小鼠的饮用水时间和次数，准确的得知小鼠的行为。当小鼠饮水时，需爬上台阶，避免小鼠的随意活动导致的饮水至少四个感应器，每个饲喂瓶设有一个感应器，感应器设置于腔室内、靠近饲喂瓶的水嘴处，用于感应所述水嘴处液面的波动，记录水面波动的次数及持续时间。为了针对该装置技术无法解决小鼠饮水次数及时长统计的问题。参见图5，基于本发明的实验小鼠饮水监测技术方案，省去了人工监测所耗费精力，利用计算机软件轻松完成实验鼠饮水次数和每次饮水时长。

具体的，实践中，感应器采用E3S-GS30E4，电源电压：DC12～24V；消耗电流≤40mA；响应时间≤2ms；输出接口：电压输出NPN、PNP；输出电流≤100mA。灵敏度控制：调节灵敏度电位器，可以改变检测物体的分辨率。

基于一次性需要检测多只小鼠同时喝水的比对试验，采用系统组网模式，多个检测单元组合为一个检测系统，需要对组网单元进行序号排列，于此采用拨码开关进行选择。拨码开关用来操作控制的地址开关，采用的是0/1的二进制编码原理。每一个键对应的背面上下各有两个引脚，拨至ON一侧，这下面两个引脚接通；反之则断开。由于本实验采取组网模式采样多只小鼠喝水情况，则采取485总线模式与数据整理板通讯。鉴于多只小鼠喝水同时喝水的实时数据量大，且繁杂，所以将感应器采集的数据通过工业串口发送给上位机整理进行可视化显示，使实验数据和结果一目了然。

本发明实施例获取小鼠饮水的原始数据，对原始数据进行存储；对原始数据进行数据过滤，滤除原始数据中的抖动假数据，抖动假数据包括小鼠身体误碰、试探引起测量信号瞬变、抖动触发的数据；对滤除抖动假数据的原始数据进行指标统计分析形成指标数据，对指标数据进行存储；将指标数据以实时数据、历史数据和报表数据的形式进行分类展示。本发明利用数据过滤和匹配的串行过滤机制，减少了无效触发数据量，且没有数据处理累积性能损耗，对实验批量数据具有高效、准确、真实的处理能力，能为实验人员提供可信、客观的统计指标，同时可以检测多只实验鼠，大大提高实验效率和实验结果的准确性。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。