一种药学实验动物观察装置

1.本实用新型属于医药学实验设备领域，涉及了一种药学实验动物观察装置。


背景技术：

2.现有的实验动物笼子(如实验鼠笼)，仅能满足限制其活动和挂瓶喂养的基本功能，无法对实验动物的运动状态实时监控和记录；研究人员观察实验动物一般是通过笼子加装摄像头录制视频，而此方法不仅成本高，并且夜间光线不足时，录制视频的效果很差；对视频的分析又需要购买昂贵的视频、图像智能识别截取分析软件，或者花费大量人力通过人工观看提取数据，效率十分低下且误差值高，现有的实验动物笼子不能满足需要大量实验数据的药学药理实验需求。


技术实现要素：

3.实用新型目的：本实用新型的目的是提供了一种药学实验动物观察装置，包括一由四侧侧壁组成的箱体，在箱体的正面下部具有一窗口区，在窗口区设有一抽屉式收集盒，四侧侧壁围成箱体的腔体，在所述箱体的上部开设有开口；所述若干限位块安设于箱体的侧壁内侧面的窗口区上方一段距离；所述层板架设于限位块的上方、且呈水平放置，在所述层板上开设有复数的贯穿孔；所述活动块安设于层板的上表面，其受到大于或等于向下的预设压力值时向下移动一段距离并产生触发信号，当向下压力值小于预设值时，活动块复位并且触发信号停止；还包括记录模块及电源模块，所述记录模块与活动块电连接并预存储每一个活动块的位置信息，记录模块具有计时器，其接收每一个活动块的触发信号并记录其触发开始和/或触发结束的时刻；所述数据接口安设于记录模块上，用于外部设备读取记录模块的记录数据；所述电源模块与记录模块电连接，与每一个活动块直接或间接电连接；整体结构简单、能耗低，研发人员可根据活动块触发记录的数据进行分析，还原实验动物的活动轨迹，获取实验动物的是否活跃、排便和存活等生理信息。
4.技术方案：本实用新型所述的一种药学实验动物观察装置，包括一个由四侧侧壁组成的箱体，在其正面下部安设有一个窗口区，在所述窗口区处设有一个抽屉式收集盒，四侧侧壁围成箱体的腔体，在所述箱体的上部开设有开口；在所述抽屉式收集盒的上侧安设有若干个限位块、层板及复数的活动块，若干所述的限位块安设所述箱体的侧壁内侧面的窗口区上方一段距离；所述的层板架设于限位块的上方、且呈水平放置，在所述层板上开设有复数的贯穿孔；所述活动块安设于层板的上表面，其受到大于或等于向下的预设压力值时向下移动一段距离并产生触发信号，当向下压力值小于预设值时，活动块复位并且触发信号停止；还包括有记录模块及电源模块，所述记录模块与所述活动块电连接并预存储每一个活动块的位置信息，所述记录模块接收每一个活动块的触发信号并记录；所述数据接口安设于记录模块上，其作用是用于外部设备读取记录模块的记录数据；所述电源模块与记录模块电连接，且与每一个活动块直接或间接电连接。
5.进一步的，若干个所述活动块随机或者集中铺设在整个层板的上表面，可以呈矩
阵式分布，也可以不呈矩阵式分布；其特点是：活动块不需要必须铺满整个层板的上表面，也可以解决问题(即，能够检测对象的活动轨迹)；与铺满的区别在于检测对象活动轨迹的精度。
6.进一步的，所述层板由上面板、下面板和合围的侧面板组成，所述上面板具有等间距分布的复数通孔，所述下面板具有与上面板中复数通孔在竖直方向上投影重合的管孔，所述侧面板封闭上面板和下面板侧面之间区域，使层板形成空腔；
7.还包括开关、活动块，所述开关固设于上面板中复数通孔的下表面一侧，所述开关靠近复数通孔的一侧具有一向下延伸并逐渐向复数通孔倾斜的弹片，所述弹片向开关处摆动方向上安设有一个触头，在所述开关的另一侧安设有两个接线端子；
8.所述活动块包括凹帽，在凹帽上表面呈碗形、且其中间位置安设有一个小孔，在所述小孔的下表面边沿向下延伸形成竖管，所述竖管从层板的复数通孔插入并从下面板对应的管孔中穿出，所述竖管管壁外侧面具有一凸块(螺母)；
9.还包括弹簧，所述弹簧的一端抵接于凸块的下表面，其另一端抵接于下面板的上表面，用于将凹帽向上顶升一段距离；当活动块上的凹帽上表面受到大于或等于向下的预设压力值时，所述凹帽通过竖管带动凸块克服弹簧的弹力向下移动一段距离，凸块抵推弹片使弹片向触头摆动并与触头抵接，此时开关上开设的两个接线端子导通产生触发信号；当活动块的凹帽上表面受到小于向下的预设压力值时，弹簧的回复力推动凸块上移，凸块通过竖管带动凹帽复位，弹片受到凸块的抵推力减小，其向远离触头方向摆动复原，断开与触头接触，触发信号停止。
10.进一步的，所述上面板中每一个复数通孔的边沿向上延伸形成凸环，所述凸环高度小于凹帽向下移动至最下端时，所述凹帽下表面至上面板的上表面之间的距离。
11.进一步的，所述的凸块为螺母，在所述竖管的管壁外侧面具有螺纹，所述螺母套设于竖管上且与竖管螺纹连接，弹簧套设于竖管上且抵接于螺母下表面。
12.进一步的，在所述下面板每一个管孔的一侧均布安设有一个调节孔，调节工具可从所述的调节孔伸入拔动螺母旋转，以调节螺母在竖管上位置。
13.进一步的，在所述活动块上安设有限位板，在所述限位板下方安设有2根支脚；所述支脚的直径小于竖管的管径，2根所述支脚之间的距离为2-10个管孔之间的距离。
14.进一步的，在所述层板的前部左侧设有一缺口，在所述缺口处安设有重量检测单元；所述重量检测单元包括相互连接的平台、连杆及重量检测模块，所述平台覆盖缺口且其上表面与活动块的上表面齐平；所述的重量检测模块安设于缺口下方的对应位置；所述的连杆一端螺接于平台的下端，其另一端抵接于所述重量检测模块的检测端上；
15.所述重量检测单元与记录模块电连接，与电源模块直接或间接电连接。
16.进一步的，在所述重量检测单元的平台的上表面粘贴有干草、绵花、海绵、布、泡沫或木屑花等保温材料。
17.进一步的，所述箱体为透明亚克力制成。
18.有益效果：本实用新型的特点是：与现有技术相比，1、通过箱体的层板上设置活动块矩阵，来实时检测实验动物的活动轨迹，进而分析其是否活跃、排便和存活等生理信息，不需要设置摄像头和视频提取分析软件，成本低廉，且可在无光源条件下使用，适用范围更广；纯机械按压触发的活动块结构，其整体结构简单可靠、易于维护；凹帽形的活动块利于
实验动物活动时四肢准确定位按压，防止误触多块活动块影响记录数据的准确性，并且凹帽中间的小孔可引导实验动物排泄液体流至收集盒内，供研究人员分析排泄物使用；排泄尿液亦不会停留在层板上恶化实验动物的生活环境；2、上面板每一个通孔边沿向上延伸一段距离形成凸环，可避免实验动物排泄液体流至层板空腔内污染电气结构造成短路；3、螺母套设于竖管上且与竖管螺纹连接，弹簧套设于竖管上且抵接于螺母下表面，下面板每一个管孔的一侧设有一调节孔，调节工具可从调节孔伸入拔动螺母旋转，以微调螺母在竖管上位置，方便研究人员调整活动块的高度齐平，提升活动块按压数据的准确性；4、限位板可插设于各凹帽上表面的小孔，以规划或限制实验动物的活动范围，方便研究人员进行一些特殊的行为测试实验内容；5、层板的前部左侧设有一缺口；缺口处设置重量检测单元，重量检测单元的平台上表面粘贴干草或木屑花等保温材料，利于引导实验动物到平台休息或睡眠，方便研究人员准确测量体重等生理信息；6、箱体为透明亚克力制成，方便研究人员目检观察。
附图说明
19.图1是本实用新型的总体结构示意图；
20.图2是本实用新型实施例中层板、活动块及平台的俯视图；
21.图3是本实用新型中各设备的剖视图；
22.图4是本实用新型实施例中层板、活动块的剖视图一；
23.图5是本实用新型实施例中层板的剖视图二；
24.图6是本实用新型总体结构的剖视图；
25.图7是本实用新型实施例中活动块的剖视图；
26.图8是本实用新型实施例二的状态图一；
27.图9是本实用新型实施例二的状态图二；
28.图10是本实用新型实施例轨迹示意图一；
29.图11是本实用新型实施例轨迹示意图二；
30.图12是本实用新型实施例轨迹示意图三；
31.图13是本实用新型实施例轨迹示意图四；
32.图14是本实用新型实施例轨迹示意图五；
33.图15是本实用新型实施例轨迹示意图六；
34.图16是本实用新型实施例轨迹示意图七；
35.图中1是箱体，11是限位块，12是挡板，13是连杆，14是重量检测模块，
36.2是抽屉式收集盒，3是侧壁，4是腔体，5是层板，51是活动块，511是凹帽，512是竖管，513是螺母，514是弹簧，52是平台，53是上面板，531是凸环，54是下面板，541是管孔，542是调节孔，55是侧面板，56是开关，561是接线端子，562是弹片，563是触头，6是限位板，61是支脚。
具体实施方式
37.下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步的说明。
38.实施例一：
39.如图1-5所示，一种药学实验动物观察装置，包括一个由四侧侧壁3组成的箱体1，在其正面下部具有一窗口区，在窗口区处安设有一个抽屉式收集盒2，四侧侧壁3围成了箱体1的腔体4，在箱体1上开设有开口，其作用是方便供实验动物放入腔体4，在所述抽屉式收集盒2的上端安设有四个限位块11，其分设于箱体1四个侧壁3内侧面的窗口区上方一段距离(一般为1至5cm)；在所述限位块11的上端安设有层板5，所述层板5架设于至少四个限位块11的上方、且呈水平放置，在所述层板5的上方安设有活动块51，所述的活动块51布设于层板5的上表面，其受到大于或等于向下的预设压力值时向下移动一段距离并产生触发信号，当向下压力值小于预设值时，活动块51复位并且触发信号停止；还包括记录模块及电源模块(图中未示出)，所述记录模块与活动块51电连接并存储每一个活动块51位置信息(位置编码id)，所述记录模块具有计时器，其接收每一个活动块51的触发信号并记录其触发开始和/或触发结束的时刻；所述数据接口(图中未示出)安设于记录模块上，用于外部设备读取记录模块的记录数据(每一项记录数据包含：被触发活动块51的触发信号类型、触发时刻的计时器时间戳和对应活动块51的位置编码id)；所述的电源模块(图中未示出)可以是由电池组件构成或由市电加ac/dc转换器构成，其与记录模块电连接；所述活动块51可选地由块帽和压力传感器组成，这种结构由电源模块与活动块51的压力传感器直接电连接供电，并向记录模块输入压力传感器的触发信号；或者，活动块51可选地由机械开关结构组成；
40.具体的，所述层板5由上面板53、下面板54和合围的侧面板55组成，所述上面板53具有等间距分布的复数通孔，所述下面板54具有与上面板53的复数通孔在竖直方向上投影重合的管孔541，所述侧面板55通过胶粘或卡槽卡接封闭上面板53和下面板54侧面之间区域，使层板5形成空腔；
41.在所述上面板53下安设有开关56，所述开关56固设于上面板53的复数通孔的下表面一侧，所述开关56靠近复数通孔一侧具有一向下延伸并逐渐向复数通孔倾斜的弹片562，所述弹片562向开关56本体摆动方向上具有一个触头563，在所述开关56的另一侧具有两个接线端子561；
42.所述活动块51包括凹帽511，所述凹帽511上表面呈碗形且中间具有一个小孔，所述小孔下表面边沿向下延伸形成竖管512，所述竖管512从层板5的上面板53的复数通孔插入并从下面板54对应的管孔541中穿出，在所述竖管512的管壁外侧面具有一凸块；所述弹簧514的一端抵接于凸块的下表面，其另一端抵接于下面板54的上表面，用于将凹帽511向上顶升一段距离；
43.当活动块51的凹帽511上表面受到大于或等于向下的预设压力值时，凹帽511通过竖管512带动凸块克服弹簧514的弹力向下移动一段距离，凸块抵推弹片562使弹片562向触头563摆动并与触头563抵接，此时所述开关56的两个接线端子561导通产生触发信号；当活动块51的凹帽511上表面受到小于向下的预设压力值时，弹簧514的回复力推动凸块上移，凸块通过竖管512带动凹帽511复位，弹片562受到凸块的抵推力减小，其向远离触头563方向摆动复原，断开与触头563接触，触发信号停止；这种机械开关结构可由记录模块与活动块51直接电连接，记录模块定时检测各活动块51的回路是否导通，若导通则形成触发信号并记录，若不导通则触发信号消失并记录(记录数据内容与上述相同)；
44.进一步的，所述上面板53每一个复数通孔边沿向上延伸一段距离形成凸环531，所述凸环531高度小于凹帽511向下移动至最下端时，所述凹帽511下表面至上面板53的上表
面之间的距离，可避免实验动物排泄液体流至层板5空腔内污染电气结构造成短路；所述的凸块为螺母513，在所述竖管512的管壁外侧面具有螺纹，所述螺母513套设于竖管512上且与竖管512螺纹连接，所述弹簧514套设于竖管512上且抵接于螺母513下表面；在所述下面板54每一个管孔541的一侧均安设有一个调节孔542，调节工具可从调节孔542伸入拔动螺母513旋转，以调节螺母513在竖管512上位置；方便研究人员微调活动块51的高度齐平，提升活动块51按压数据的准确性；
45.进一步的，在所述层板5的前部左侧设有一个缺口；在所述缺口处安设有重量检测单元，所述重量检测单元包括平台52、连杆13及重量检测模块14；所述平台52覆盖在缺口处、且其上表面与活动块51上表面齐平；所述重量检测模块14安设于缺口下方对应位置；所述的连杆13的一端螺接于平台52，其另一端抵接于重量检测模块14的检测端上，可以通过旋转连杆13，以微调平台52的高度使其与活动块51上表面齐平；所述重量检测单元与记录模块电连接，与电源模块直接或间接电连接，在所述重量检测单元中的平台52上表面粘贴干草或木屑花等保温材料，这样的设置有利于引导实验动物到平台52休息或睡眠，此时实验对象是相对静止的，方便研究人员准确测量体重、脉搏等生理信息；所述的箱体1为透明亚克力制成，方便研究人员目检观察；
46.进一步的，在所述箱体1正面下部左边设置显示屏和操作开关(图中未标示出)；所述显示屏和操作开关电连接记录模块，显示屏可实时显示异常信息，操作开关可以进行一些如归零、复位、加权和设置按压频率等级等基础操作；还包括挡板12，所述挡板12安设于重量检测单元的后方，其介于层板5下方与收集盒2上方之间，其一端固设于箱体1左侧的侧壁3上，另一端向收集合倾斜并延伸至收集合上方空间一段距离，所述挡板12的深度方向延伸至与后侧侧壁3连接，所述挡板12用于承接其上方竖管512流下液体并引流至抽屉式收集盒2中。
47.其中，关于层板5的装配：1、将活动块51的凹帽511的竖管512下端从上面板53的上表面插入；2、将螺母513从竖管512下端套入并旋拧至与弹片562抵接预设位置(旋拧至弹片562下端时先将弹片562向左按压给螺母513让位穿过)；3、将弹簧514从竖管512下端套入；4、将所有与开关56的接线端子561连接的导线集束并从下面板54过线孔(常规结构，图中未示出)穿过；5、将下面板54的管孔541与竖管512下端一一对准后套入；6、用侧面板55固定上面板53和下面板54(固定方式可以是胶粘；也可以是侧面板55开设两条平行的凹槽511，所述上面板53和下面板54分别对位插入定位，在此不做限定)；7、检查：将装配好的层板5翻转数次，检查每个活动块51是否可以正常上下移动(因螺母513的限位，将层板5倒置时，活动块51不会掉出)，然后将层板5的活动块51面朝上水平放置，使用调节工具(如拔杆)从下面板54的调节孔542插入，前后拔动螺母513旋转，以微调活动块51的初始高度至全部齐平。
48.进一步的，布设于层板5上表面的活动块51数量和密度，取决于实验所需要检测分析的目的和精度。可以某个特殊区域(如进食区)布设，以检测其进食的频率和时间；也可以是随机分散布设，以检测其活动范围和活动频繁度；较佳地，在整体层板5上表面布设，对实验动物的每一个动作进行精确记录，以准确分析其运动轨迹；活动块51的大小，则取决于实验对象的肢体特征，一般设置为适配于其四肢移动时的印记大小，尽可能满足于其每次移动仅按压触发一个和/或两个活动块。
49.实施例二：
50.如图6-9所示，与实施例一相同部分不再复述，区别在于：增加限位板6，在所述限位板6的下方安设有2根支脚61；所述支脚61的直径略小于竖管512的管孔541直径，2根所述支脚61之间的距离为2-10个管孔541之间的距离。
51.所述限位板6插设于活动块51的凹帽511上表面中间小孔，对箱体1内腔体4进行规划或限制实验动物的活动范围，方便研究人员进行一些特殊的行为测试实验内容；如图8，可通过插设多个限位板6，设计出迷宫式路径，在左上方放置食物，测试实验动物到达食物所经过的时间，以评估其智商水平；又如图9，可通过逐渐缩小活动范围的方式，将实验动物框定在一个特定区域，方便研究人员对实验动物注射药物或者灌胃；可选地，限位板6还可对较大的空间进行分区，同时放置多个实验对象；限位板6具有多种实施场景和功能使用的可能；相比于加装单一视角的摄像头捕捉动物的活动轨迹，实验动物的活动内容不会被身躯遮挡而导致动物行为学采集与分析存在偏差，并且，适用于如夜间等光线不足环境；本装置通过布设机械式按压的活动块将实验对象的动作轨迹信号数字化，更加精确地还原动物的运动特征，可以改善并解决现有设备存在的技术问题，从而满足各种疾病基础研究和创新药物研发的药理药效学实验需求，尤其适用于精神类药物的研究。
52.实施例一的数据记录及分析过程：
53.如图10所示，接通电源，放置压板按压所有的活动块51，开启记录模块，记录模块的计时器开始工作，记录模块进行自检程序，检测所连接的每个活动块51是否异常连接，若有异常连接则输出第一报警信号；若无异常则显示自检程序结束(可以是声/光提示)，取走压板，所有活动块51复位，放入实验动物；记录模块进行记录程序，每间隔5至15毫秒检测每一个活动块51是否导通；记录模块检测到某一个和/或复数个活动块51导通则生成第一触发信号，在时间轴记录对应活动块51的位置id、触发时间戳和触发信号类型；记录模块检测到某一个和/或复数个活动块51断开导通生成第二触发信号，在时间轴记录对应活动块51的位置id、触发时间戳和触发信号类型；之后继续每间隔5至15毫秒检测每一个活动块51是否导通；直至记录模块的记录程序关闭。
54.如图11所示，研究人员读取记录模块的数据，提取时间轴上触发信号持续1至3秒的活动块51按压分布，显示为图中灰色块；提取时间轴上触发信号持续5至10秒的活动块51按压分布，显示为图中黑色块；通过附图可以分析出，实验动物从重量检测单元的平台52(即休息区)离开向上行动了一小段距离后静止不动。
55.如图12所示，研究人员读取记录模块的数据，提取时间轴上触发信号持续1至3秒的活动块51按压分布，显示为图中灰色块；提取时间轴上最后30秒内触发信号持续5至10秒的活动块51按压分布，显示为图中黑色块；通过附图可以分析出，实验动物从图11位置又向右移动一小段距离后静止不动。
56.如图13所示，研究人员读取记录模块的数据，提取时间轴上触发信号持续1至3秒的活动块51按压分布，显示为图中灰色块；提取时间轴上最后30秒内触发信号持续5至10秒的活动块51按压分布，显示为图中黑色块；通过附图可以分析出，实验动物从图12位置又向下移动一小段距离后静止不动；此时，实验动物的活动轨迹右上角有一个单独的黑色块(其面积远小于实验动物趴伏时按压的活动块51面积)，可以分析出，实验动物进行了排便(事实观察亦是如此)，粪便压在附图所示的单独黑色块；因此，基于这个特征，记录模块可以进行高阶设定：当检测到单独活动块51触发信号持续超过第一预设值(一般设定为30秒)，则
记录一次排便行为。
57.如图14所示，研究人员需要检测实验动物的活跃度，可截取记录模块一段时间(如15分钟)的数据,提取时间轴上触发信号产生20次及以上的活动块51按压分布，显示为图中灰色块；灰色块越多，其活动越频繁，灰色块分布范围越大，其活动范围越大；研究人员可以整体观察灰色块的数量和分布范围来判断其活跃度等级。因此，基于这个特征，记录模块可以进行更高阶设定：将单位时间内的活动块51产生次数进行分级显示，如5至10次显示淡黄色、11至15次显示黄色、16至20次显示深黄色、21次及以上显示红色，以形成实验动物活动热力图。
58.如图15所示，研究人员读取记录模块的数据，提取时间轴上触发信号持续超过第一预设值(一般设定为60秒)的活动块51按压分布，显示为图中黑色块散点状分布，可以分析出实验动物进行了3次排便；因此，基于这个特征，记录模块可以进行更高阶设定：当检测到排便次数大于或等于第二预设值(一般设定为3至5次)时，则输出第二报警信号，通知研究人员及时清理，保持装置内环境清洁。
59.如图16所示，研究人员读取记录模块的数据，提取时间轴上触发信号持续超过第三预设值(一般设定为20分钟)的活动块51按压分布，显示为图中黑色块集中状(一般为实验动物趴伏时的形体轮廓)分布，可以分析出实验动物死亡；因此，基于这个特征，记录模块可以进行更高阶设定：当检测到黑色块集中状分布超过第三预设值时，则输出第三报警信号，通知研究人员及时记录死亡信息和处理尸体；或者，全部活动块51持续超过第三预设值(一般设定为20分钟)均未检测到导通，也输出第三报警信号，通知研究人员及时记录死亡信息和处理尸体。
60.根据药学研究、药理研究、疾病研究、康复研究或其它医学研究的实验需求，可将本实施例提供的一种药学实验动物观察装置用于包括但不限于：白鼠、裸鼠、黑鼠、兔子、猫、狗等中小型陆生实验动物；研究人员亦可根据实验设计需求，适当增加或减少活动块的数量和针对性布设、调整活动块的大小，在此不做限定。
61.以上仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，应视为本实用新型的保护范围。