用于主动蹬轮气味辨识训练箱的制作方法

本发明涉及一种动物训练装置，具体说是一种用于主动蹬轮气味辨识训练箱。

背景技术：

当下国内外利用动物嗅觉研究行为训练的专利不多，其中一些训练系统针对于昆虫、犬类，而对实验鼠等啮齿类动物的训练装置少之又少。昆虫和犬的嗅觉虽然灵敏，但在实际应用中有很多局限性。针对毒品、炸药等违禁品的搜查工作，昆虫的简单行为反应难以准确判断。针对大型集装箱、窄小缝隙的环境，犬的体形受到限制，也无法完成搜查工作，且对犬的训练存在成本大、周期长等因素。而实验鼠等啮齿类动物的嗅觉发达，灵敏程度高于犬，且行为反应多样，易于对其观察判断。实验鼠体形小，能够穿梭到犬等大型动物不能到达的窄小环境，完成搜查任务。实验鼠繁殖能力强、周期短，训练成本远低于犬，因此训练实验鼠并将其应用到缉毒防暴等安全搜查工作中有重大意义。

目前实验鼠的嗅觉训练方式多数为被动，通过电击等负性刺激迫使动物接受训练。这种方式在一定程度上违背动物的习性，影响实验数据的真实有效性。部分系统中，配件不够科学，对动物容易造成干扰。如《动物嗅觉刺激训练系统及方法》发明，该系统包括：控制器、第一气泵、电磁单向阀等电器配件。其中气泵、电磁阀在运行过程中会带来较大噪音，声音的刺激可能成为训练过程中的一项干扰，容易混淆条件反射的条件因素。本发明创新方法，从电器配件的选择上严格控制，避免噪音影响，明确了条件发射中的条件因素为单纯的气味刺激，而非伴随其它因素影响。从而训练实验鼠由气味因素产生特异性反应，以在后期的实战应用中提高对毒品、爆炸物等危险品的搜查成功率。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种主动学习辨识不同气味物质的训练系统，从根本上解决了现有训练装置无法有效避免外界干扰、训练周期长、训练效果差等问题，其具有制造与维护成本较低、性能稳定，训练方法简单、快速、便于操作，社会效益及经济效益可观，应用前景广阔等优点。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：该用于主动蹬轮气味辨识训练箱包括带有换气系统的箱体以及设置在箱体内的训练组件，换气系统与气味系统相连，其技术要点是：所述训练组件包括设置在箱体内的正性和/或负性刺激组件和限位在箱体内一个锁定的翻板和一个以上的可自由旋转的翻板，气味系统与正性刺激组件或负性刺激组件相配合。

为防止实验动物误碰锥齿轮机构，所述训练组件还包括限位在给食辊上的锥形罩。

为使正性刺激组件配合气味系统的运行，所述正性刺激组件为给食装置，其包括设置在箱体内的驱动电机、由驱动电机驱动的给食辊、略高于金属网的食盒。

为使驱动电机能够带动给食辊的运行，所述驱动电机输出轴上设有主动轮，与主动轮相啮合设有被动轮，给食辊与被动轮同轴设置，给食辊另一端可旋转地限位在箱体内。

为使负性刺激组件配合气味系统的运行，所述负性刺激组件包括设置在箱体底部的可产生电刺激的金属网。

本发明的有益效果：通过本训练装置中的正性食物引诱或负性电刺激，训练实验鼠在特定气味和跳上特定的翻板采食之间建立条件反射，提高实验鼠对特定气味的敏感性。将实验鼠嗅到特定气味出现的采食行为作为识别特定物质的特异性标志，以此判定环境中特定物质的存在，如毒品、炸药等，从而将实验鼠用于缉毒、反恐等领域。箱体由透明材质制成，如有机玻璃，以便于观察箱体内实验鼠的活动。整个箱体密闭，并设置若干换气扇，以防止箱体外界环境的气味对箱内产生干扰。此外，还可根据实验鼠的主动行为，改进训练时间、训练方法，从而避免电器元件在运行过程中的声音干扰。通常情况下，经过10~14天即可建立相应的条件反射。

本发明装置采用了创新思路，突破了被动训练的局限性，由正性刺激的方式，引导动物主动行为，启动一系列训练系统。主动行为学习训练的实验数据更加贴近自然，真实有效。并且主动训练方式贴近实验鼠的习性和意愿，提高学习效率，缩短实验鼠的训练周期。

附图说明

图1为本发明其中一种实施例的结构示意图；

图2为本发明另一种实施例的结构示意图；

图3为本发明另外两种实施例的支撑座的结构示意图。

附图标记说明：

图1中：A上部箱体、B下部箱体、1驱动电机、2中轴、3金属网、4食盒、5气味进口、6进气口、7给食装置、8翻板、9支撑座、10排气口、11箱盖、12主动齿轮、13支架、14通孔、15给食辊、16被动齿轮；

图2中：A上部箱体、B下部箱体、2中轴、3金属网、4食盒、5气味进口、6进气口、8翻板、9支撑座、10排气口、11箱盖、17锥形罩。

具体实施方式

以下结合图1~3，通过具体实施例详细说明本发明的内容。

实施例1

本实施例作为正性刺激训练，正性刺激为给食刺激，该用于主动蹬轮气味辨识训练箱包括带有换气系统的箱体、设置在箱体内的训练组件以及视频跟踪记录分析系统，换气系统与气味系统相连。为便于安装与清理，箱体可采用由方形的下部箱体B与圆柱形上部箱体A构成的组合结构，上部箱体与下部箱体之间通过金属网3隔开。上部箱体顶部铰接有可开启的锥形的箱盖11，方便将实验鼠和其它物品（如饲料、饮水）放入或取出。箱盖上设有三通结构，通过三通结构的进气口6使箱体与外界环境相连通，通过气味进口5使箱体与气味系统（图中未示出）相连通，下部的方形箱体侧部设有与外界环境相连通的排气口10，气味进口5在系统运行时向箱内输送气味，非运行时向外排气，进、排气口上均设有换气扇（图中未示出）。下部箱体为粪尿收集区，上部箱体作为实验鼠的活动训练区。下部箱体可制成抽屉式，方便定期将其抽出清理。本领域技术人员所知的，为便于观察且使训练环境符合自然昼夜节律，上部箱体通常由透明光滑的有机玻璃制成。其中，训练组件主要包括翻板组件、设置在箱体内的给食装置7（正性刺激组件）。翻板组件包括竖直设置在箱体内的中空的中轴2（驱动电机输出轴位于中轴内）、固定在中轴上的正方形的支撑座9（不随驱动电机旋转，且支撑座位于金属网底部）、支撑座各边上竖直设有穿过金属网的T形支架，T形支架上分别设有一个翻板8，其中一个为锁定的翻板（如采用贯穿翻板的螺栓、胶水、凸起限位等，只要能防止翻板翻转的结构皆可），并在该翻板上设置传感器（如红外传感器（图中未示出）），其他翻板通过扭簧（图中未示出）限位在T形支架上，当实验鼠爬到锁定的翻板上时，实验鼠位于两个二极管中间，传感器即输出信号）。给食装置包括设置在下部箱体内的驱动电机1、由驱动电机驱动的给食辊15（如采用设置在驱动电机输出轴上的主动轮12（伞齿轮I）、与主动轮相啮合的被动轮16（伞齿轮II），给食辊与被动轮同轴设置，给食辊另一端通过支架13可旋转地限位在支撑座上）、略高于金属网的食盒4，给食辊上设有通孔14，通孔位置与食盒相对应，给食辊由相互啮合的伞齿轮驱动，给食辊上设有与食盒相对应的通孔，在给食辊旋转时一定量食物颗粒可通过通孔落入食盒内。为此在通孔处安装用于控制给食量的混动叶轮，以保证精准限量出食。给食装置仅在气味系统通入特定的气味且实验鼠到达锁定的翻板上才会启动，防止实验鼠在非主动触发系统时采食，对实验产生干扰。优选的，给食辊优选采用透明材料制成，食物的气味通过通孔散发到箱体内，实验鼠也可直接观察到透明给食辊中的食物，从而通过食物产生正向引诱。视频跟踪记录分析系统可采用NOLDUS视频跟踪记录分析系统对实验鼠的整个训练过程进行数据采集。由可移动的摄像头采集实验鼠的行为数据，实时记录动物的活动情况，并对实验鼠的条件反射能力进行分析整理，得到科学有效的实验数据。

实施例2

本实施例旨在防止实验动物触碰锥齿轮造成损伤，在给食辊上限位设置有透明的锥形罩17，而透明的锥形罩不会影响食物对实验动物的正性刺激。

实施例3

本实施例主要用于替换锁定翻板上的二极管传感器，如替换为压力传感器，当气味系统将特定气味通入箱体时，若压力传感器有信号传入（实验鼠位于锁定的翻板上），则驱动电机带动给食辊旋转；非特定气味通入箱体时，即使压力传感器上有信号传入，驱动电机也不会启动。

实施例4

如图2所示，本实施例作为支撑座的另外两种可替代结构，翻板数量不局限于实施例1的四个，而是可根据具体情况自行选择，如三角形、四边形、五边形等结构。但仍就采用其中一个翻板为带有传感器的锁定固定方式。

实施例5

本实施例作为负性刺激训练，负性刺激主要为电流刺激。将实施例1的正性刺激组件替换为负性刺激组件，负性刺激组件包括设置在箱体底部的可产生电刺激的金属网，如采用多缝隙金属圆盘电极网。在气味系统向箱体内通入特定气味时，通过金属网给予一定的电流刺激，迫使实验鼠产生逃避反应，当实验鼠爬上某一特定的翻板时，即引起电刺激停止。而通入其他气味时，金属网无电流刺激，以此建立特定气味与跳上某一特定翻板之间的条件反射。本实施例并未单独给出附图，但是本领域普通技术人员根据实施例1的结构可轻易联想到仅采用电流刺激的结构。

实施例6

本实施例作为正性与负性刺激的联合训练，以提高或巩固训练结果。当训练箱内有多只实验鼠同时进行训练时，为促进实验鼠通过学习主动采食，装置设置为一旦有实验鼠主动触发系统运行，电极网即通电形成电流。此时电极网上的实验鼠为躲避电刺激，会积极向上躲避。金属网通电时间与顶部的采食系统关联统一。当实验鼠触碰滚轮落下食料时，电极网断电，停止电流通过，防止实验鼠到下方采食受到电击的负性影响。

将不同大小种类的啮齿类动物一只或几只放入实验鼠箱体内。让其先熟悉环境后，可定时或不定时，通过气味进口短时间内向箱体内分别送入不同气味，并使实验鼠处在下风处，以便及时嗅到。其中，特定气味的送入，可由实验鼠爬上某一特定翻板后引起。当特定气味进入箱体后1~10s内，即伴有电网电击进行负性刺激，电击的持续时间、强度可调。实验鼠受多次电刺激后，即可产生逃避反应，爬上或跳上箱体内的翻板。其中，只有一片翻板锁死不动，其他翻板会使实验鼠重新落在下方的电网上。通过多次训练，即可实现实验鼠在在送味信号发出后，找到锁定的翻板。通过食物正性引诱，实验鼠通过锁定的翻板爬触碰滚轮落食。而用其它气味刺激后，即使实验鼠爬或跳到锁定的翻板时，给食辊也不会启动。

视实验鼠训练情况，选择合适正性或负性刺激或正性和负性刺激联用。如果实验鼠在嗅到某一与电刺激或食料落下绑定的气味后的 10s内，立即产生躲避或趋利反应，登上锁定的翻板，即表示学习记忆达到预期效果。间隔1~2周后，再进行巩固性训练，这样反复数次，使实验鼠具备辨识某一物质气味、产生特异性观察指标行为反应的恒久稳定能力。