啮齿类动物空间学习记忆训练系统的制作方法

本发明涉及动物记忆训练设备，具体说是一种啮齿类动物空间学习记忆训练系统。

背景技术：

现有的动物记忆训练装置多为单层结构，不但训练效率较低，而且需要借助较多的人工帮助，导致其无法满足需求。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种啮齿类动物空间学习记忆训练系统，从根本上解决了上述问题，其具有结构简单紧凑、使用方便快捷、利于维护、训练效率高、外形美观等优点。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：该啮齿类动物空间学习记忆训练系统包括由上自下依次设置的顶盖、迷宫单元组件、底座、设置在迷宫单元顶部的数据采集装置、气体循环系统，顶盖上设有排风扇，迷宫单元组件底部设有收集槽，其特征在于：迷宫单元组件由两个以上的迷宫单元组成，迷宫单元包括六个以上的沿周向均布的弧形单元、设置在相邻弧形单元之间的挡板单元；气体循环系统将各迷宫单元与气味系统或换气系统连通；

弧形单元包括框架、设置在框架底部的网板、设置在框架上的同轴设置的外侧壁和内侧壁；

挡板单元包括设有洞口的立板、水平限位在立板一侧的滑道、限位在滑道上的机械臂组件；机械臂组件包括限位在滑道上的驱动支架、限位在驱动支架上的行走电机、设置在行走电机输出端的并与滑道相配合的驱动轮、设置在驱动支架相对侧的位于升降电机输出端的升降齿轮、驱动支架内限位有升降筒组件，驱动支架与滑道之间设有位于驱动支架上的支撑轮；升降筒组件包括竖直筒、设置在竖直筒两侧的与升降齿轮啮合的齿条、设置在竖直筒底部的奖励腔、设置在奖励腔侧部的封闭腔、限位在竖直筒内并与奖励腔相连通的奖励罐。

进一步的，将啮齿类动物空间学习记忆训练系统设置在密封舱内，各迷宫单元可独立的绕中轴旋转，密封舱上设有拉门结构。

进一步的，将立板设置为夹层结构，夹层内的洞口位置上设有叶片组成的由叶片电机调节洞口大小的调整机构。

进一步的，内侧壁上设有进气孔，气体循环系统包括进气管、分别设置在各层的环形管、衔接各环形管的衔接管、设置在环形管上并与各弧形单元相连通的排气管。

进一步的，在底座上设有滑轮。

本发明的有益效果：采用洞口大小可调整的门洞结构，门洞结构内沿门洞周向设置若干顺次叠放的叶片，通过叶片电机的正反转驱动叶片的同时旋转，进而方便地调控洞口大小。驱动框架两侧相对设置在升降电机输出端的升降齿轮，升降筒相对侧设有与升降齿轮啮合的齿条，可通过升降电机驱动升降筒沿y轴方向的运动。升降筒上部限位有盛水罐和盛食罐，升降筒底部设置奖励腔，奖励腔内设有与盛水罐和盛食罐连通的设有电磁阀的胶管。升降筒底部的侧部设有一端封闭的空腔。挡板单元上水平限位齿条结构，行走电机输出端设置与齿条啮合的驱动齿轮，驱动支架通过行走电机驱动，实现机械臂整体沿x轴方向的移动。机械臂结构简单紧凑，有效节省了制造成本；关联部件少，可有效提高运行稳定性。一方面通过关联机构实现机械臂沿x、y轴方向的快速移动；另一方面，整个机械臂采用垂直升降，俯视观察时，对数据采集平面的遮挡面积小，几乎不影响顶部摄像头对实验动物的活动数据采集。各层迷宫单元可独立旋转，各弧形单元可独立取出，一方面便于观察，另一方面，在训练开始或结束时，方便将被训练动物放入特定的弧形单元内或从某个弧形单元中取出。此外，由于采用了完全电控结构，可通过事先编程进行完全自动化训练，从而极大节省人力成本。

综上所述，本发明可实现高效、全自动地训练动物对空间和气味之间的关联性学习。并具有结构简单紧凑、使用方便快捷、利于维护、训练效率高、外形美观等优点。

附图说明

图1为本发明的等轴侧视结构示意图；

图2为图1的爆炸结构示意图；

图3为本发明迷宫单元的爆炸结构示意图；

图4为本发明挡板单元的爆炸结构示意图；

图5为本发明气体循环原理的结构示意图。

附图标记说明：1排风扇、2顶盖、3进气管、4衔接管、5环形管、6排气管、7迷宫单元、8收集槽、9底座、10导槽、11挡板单元、12把手、13外侧壁、14框架、15网板、16进气孔、17内侧壁、18立板、19安装架、20滑道、21洞口、22叶片电机、23竖直筒、24奖励腔、25封闭腔、26齿条、27奖励罐、28升降电机、29支撑轮、30驱动支架、31驱动轮、32凹槽、33升降齿轮。

具体实施方式

以下结合图1~5，通过具体实施例详细说明本发明的内容。该啮齿类动物空间学习记忆训练系统包括由上自下依次设置的顶盖2、迷宫单元组件、底座9（为方便系统整体的移动，还可在底座上设置滑轮；为方便将收集的粪便导出，还可在底座内设置与收集槽相连通的导槽10，或设置抽屉式结构）、设置在迷宫单元顶部的数据采集装置（图中未示出）、气体循环系统，顶盖上设有排风扇1，迷宫单元组件底部设有用于收集被训练动物粪便的收集槽8。为进一步提高整个训练装置的密封性，将整个训练系统设置在筒状的密封舱（图中未示出）内，并且各迷宫单元由电机（图中未示出）驱动，可独立的绕中轴（人为设定，由于各层迷宫单元均为圆盘形结构，其中轴很容易确定，故以中轴为参照以限定设置方式）旋转，密封舱上设有拉门结构。

其中，迷宫单元组件由四个迷宫单元7组成，迷宫单元包括六个以上的沿周向均布的弧形单元（图中未标记）、设置在相邻弧形单元之间的挡板单元11。气体循环系统将各迷宫单元与气味系统或换气系统连通。气体循环系统包括进气管3、分别设置在各层的环形管5、衔接各环形管的衔接管4、设置在环形管上并通过内侧壁上的进气孔16与各弧形单元相连通的排气管6。

弧形单元包括框架14、设置在框架底部的网板15、设置在框架上的同轴设置的外侧壁13和内侧壁17，各弧形单元的内侧壁顺次连接，可组成筒状的空腔结构，便于气体循环系统的布置。为方便将弧形单元抽屉式的拉出，在外侧壁13外部设置把手12，并在框架14上设置滑道结构（图中未示出）

挡板单元包括设有洞口21的具有夹层结构（夹层结构方便将立板限位在框架上，同时便于设置调整机构）的立板18、通过安装架19水平固定在立板18一侧的滑道20、限位在滑道上的机械臂组件，夹层内的洞口位置上设有叶片组成的由叶片电机22调节洞口大小的调整机构（调节机构可采用镜头光圈大小的调节机构，此处不再详细阐述其结构）。

机械臂组件包括限位在滑道上的驱动支架30、限位在驱动支架上的行走电机（图中未标记）、设置在行走电机输出端的并与滑道相配合的驱动轮31、设置在驱动支架相对侧的位于升降电机28输出端的升降齿轮33、驱动支架内限位有升降筒组件，驱动支架与滑道之间设有位于驱动支架上的支撑轮29。升降筒组件包括竖直筒、设置在竖直筒23两侧的与升降齿轮啮合的齿条26、设置在竖直筒底部的奖励腔24、设置在奖励腔侧部的封闭腔25、限位在竖直筒内并与奖励腔相连通的奖励罐27，为方便齿条与驱动支架之间的配合，在驱动支架上还设有凹槽32。

使用时，将被训练动物分别放置在各层迷宫单元内，通过总控室远程控制各挡板单元上机械臂的位置、调节洞口的大小，当设定完毕后，通过气体循环装置通入标的气味，被训练动物则沿随机路线行进。当其到达奖励腔后，奖励罐通过导管将食物或水导入奖励腔内，被动物直接获取。当进入错误的洞口时，无奖励物刺激或通过封闭腔等方法给予喷气“惩罚”，由此，即可使动物逐步建立对路径的记忆。当然也可进行拓展训练以提高训练效果，具体而言，可设置多个滑道以配合多个机械臂，各机械臂底部设置不同的奖励或惩罚方式，以巩固记忆。

本发明的气味管路为方便展示其结构，图中已作放大处理，实际应用中为提高气味的散发速度，通常采用较细的管路。而本发明的实施例及附图仅给出了较为优化的管路结构，并省略了阀门结构。本领域技术人员应当能够理解的，气味右上自下的发送过程中，各层阀门由上自下逐个开启，在由上自下逐个关闭，方能保证气味的流速以及均匀性。此外，本领域技术人员还可根据本发明的构思，对气味管路结构进行其他形式的修改，只要能达到气味均匀分散的目的均可。

为方便描述本发明的主要改进之处，数据采集装置、传感器单元及分析装置并未在图中体现，其中数据采集装置主要通过摄像头实时记录被训练动物的行走路线，采集一定量数据后分析，该部分采用现有技术即可，不再详细说明。传感器单元主要包括设置在竖直筒底部的位置检测传感器（如红外传感器等），用于检测实验动物是否进入奖励腔，然后通过奖励罐及时给予食物或水奖励巩固训练效果。

各迷宫单元内的路线优选为不可逆路径，例如在被训练动物通过某一洞口后，则洞口直径减小，以限制其反向通行。采用该方式，可将记忆路线唯一，避免干扰记忆的现，导致延缓训练进程。