一种研究蜜蜂在电刺激下行为特性的实验装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于昆虫研究技术领域，具体涉及一种研究蜜蜂在电刺激下行为特性的实验装置。
【背景技术】
[0002]蜜蜂具有惊人的学习和记忆能力，是研究动物学习与记忆神经基础的模式物种。电刺激作为一种研究手段应用于研究过程中，但多数集中在电极植入式研究，电极植入式研究对蜜蜂伤害较大。2014年美国科学家Arian Avalos博士进行了蜜蜂电刺激的实验，他将蜜蜂放在刺激腔中，蜜蜂放置在封闭的腔体中，腔内底壁布置金属栅格，使用不同强度的电压刺激蜜蜂，发现当电压超过一定阈值时，蜜蜂会伸出螯针，表现出攻击行为。最新研究表明，蜜蜂在受到一定强度电刺激时，会快速逃离，并发出声音。即蜜蜂在电刺激下可能表现一系列行为反应，但目前尚未有相关仪器设备来研究蜜蜂在电刺激下的一系列行为特征。鉴于此，参考Arian Avalos设计的研究蜜蜂受电刺激时攻击行为的实验装置，发明了一种新的研究蜜蜂在电刺激下的逃避行为和发声行为的实验装置。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是为了解决现有技术中缺乏对蜜蜂在电刺激下所表现的行为特征进行研究的装置的缺陷，提供一种研究蜜蜂在电刺激下行为特性的实验装置来解决上述问题。
[0004]本发明是通过以下技术方案来实现上述技术内容的:
[0005]—种研究蜜蜂在电刺激下行为特性的实验装置，所述装置包括刺激腔室;所述刺激腔室内布置有电刺激单元、蜜蜂逃避行为信息采集单元、蜜蜂声音信息采集单元;所述电刺激单元包括第一电刺激区域和第二电刺激区域;所述第一电刺激区域和第二电刺激区域分别与电源连接;所述第一电刺激区域或第二电刺激区域与所述电源之间的通断采用主控制器控制;所述蜜蜂逃避行为信息采集单元与所述主控制器连接;所述蜜蜂逃避行为信息采集单元采集到蜜蜂位置并传输给主控制器;所述主控制器根据所述采集到的蜜蜂位置确定接通第一电刺激区域或第二电刺激区域的电源;所述声音信息采集单元与所述主控制器连接;所述声音信息采集单元采集到蜜蜂的声音信号并传输给所述主控制器。
[0006]优选的，所述刺激腔室具有顶壁和底壁。
[0007]优选的，所述第一电刺激区域分为第一上电刺激区域和第一下电刺激区域;第二电刺激区域分为第二上电刺激区域和第二下电刺激区域;所述第一上电刺激区域与第二上电刺激区域固定在所述刺激腔室的顶壁内侧;所述第一下电刺激区域与第二下电刺激区域固定在所述刺激腔室的底壁内侧。
[0008]优选的，所述第一上电刺激区域与所述第二上电刺激区域面积之和为所述刺激腔室顶壁内侧面积;所述第一下电刺激区域与所述第二下电刺激区域面积之和为所述刺激腔室底壁内侧面积。
[0009]优选的，所述第一上电刺激区域、第一下电刺激区域、第二上电刺激区域、第二下电刺激区域均包括正极、负极;所述正极、负极交错排列形成栅格状;所述第一上电刺激区域的正极与所述第一下电刺激区域的正极电性连接;所述第二上电刺激区域的正极与所述第二下电刺激区域的正极电性连接。
[0010]优选的，所述蜜蜂逃避行为信息采集单元包括多个红外发射管以及与所述多个红外发射管相对应的多个红外接收管;所述多个红外发射管固定在所述第一电刺激区域和第二电刺激区域的同一侧;所述多个红外接收管分别固定在所述第一电刺激区域和第二电刺激区域的另一侧，且所述多个红外发射管与所述多个红外接收管对称设置。
[0011]优选的，所述多个红外发射管以及多个红外接收管的对称点连线贯穿所述第一电刺激区域和第二电刺激区域。
[0012]优选的，所述蜜蜂声音信息采集单元包括话筒以及滤波电路;所述话筒固定在所述刺激腔室内；所述话筒将声音信号转变为电信号并传输给滤波电路;所述滤波电路将滤波后的电信号传递给所述主控制器;所述主控制器将模拟信号转变为数字信号。
[0013]优选的，所述主控制器与电脑连接;所述主控制器将接收到的蜜蜂位置信息和声音信息传输给电脑。
[0014]本发明与现有技术相比，具有以下有益效果:
[0015]本发明所述的实验装置，在实验前不需要对受试蜜蜂进行任何的前处理，大大缩短了实验准备时间，且避免前处理给受试蜜蜂造成伤害。同时自由状态的蜜蜂可以在刺激腔室自由爬行，尽可能保持实验过程中的蜜蜂处于自然状态，避免人为因素的影响，提高实验结果的可靠性。
[0016]本发明所述的实验装置，采用红外对管及驻极体话筒采集蜜蜂的位置和声音信息，可以定量的研究蜜蜂在不同电刺激下的逃避行为和发声行为。
[0017]本发明所述的实验装置，使用红外对管采集蜜蜂的位置而不是摄像图像采集，使得装置可以在黑暗环境下工作，并减少后续结果分析的工作量。
[0018]本发明所述的实验装置，在整个实验过程采取自动控制，结构简单，操作方便，避免人为操作误差和人为干扰蜜蜂行为对实验结果的影响。
【附图说明】
[0019]图1为本发明一种研究蜜蜂在电刺激下行为特性的实验装置的立体结构示意图；
[0020]图2为本发明一种研究蜜蜂在电刺激下行为特性的实验装置的立体结构分拆示意图；
[0021]图3为本发明一种研究蜜蜂在电刺激下行为特性的实验装置的铜栅格图；
[0022]图4为本发明一种研究蜜蜂在电刺激下行为特性的实验装置拆除铜栅格和顶壁后装有红外发射管一侧的刺激腔室结构示意图；
[0023]图5为本发明一种研究蜜蜂在电刺激下行为特性的实验装置拆除铜栅格和顶壁后装有红外接收管一侧的刺激腔室结构示意图；
[0024]图6为本发明一种研究蜜蜂在电刺激下行为特性的实验装置的硬件连接结构示意图；
[0025]图7为本发明的下位机软件流程图；
[0026]图8为本发明的上位机软件流程图。
【具体实施方式】
[0027]为使对本发明的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，用以较佳的实施例及附图配合详细的说明，说明如下:
[0028]—种研究蜜蜂在电刺激下行为特性的实验装置，所述装置包括刺激腔室，刺激腔室具有顶壁和底壁。
[0029]如图1、图2所示，在刺激腔室I内布置有电刺激单元、蜜蜂逃避行为信息采集单元、蜜蜂声音信息采集单元。电刺激单元包括第一电刺激区域11和第二电刺激区域12;第一电刺激区域11和第二电刺激区域12分别与电源连接，第一电刺激区域11或第二电刺激区域12与电源之间的通断可以采用主控制器控制。蜜蜂逃避行为信息采集单元以及声音信息采集单元均与主控制器连接。蜜蜂逃避行为信息采集单元采集到蜜蜂C位置并传输给主控制器，主控制器根据采集到的蜜蜂位置确定接通第一电刺激区域11或第二电刺激区域12的电源。声音信息采集单元采集到蜜蜂C的声音信号并传输给主控制器，主控制器对声音信号进行处理。
[0030]为了避免电刺激单元存在盲区，第一电刺激区域11分为第一上电刺激区域111和第一下电刺激区域112;第二电刺激区域12分为第二上电刺激区域121和第二下电刺激区域122;第一上电刺激区域111与第二上电刺激区域121固定在刺激腔室I的顶壁内侧;第一下电刺激区域112与第二下电刺激区域122固定在刺激腔室I的底壁内侧。
[0031]本发明提供的第一上电刺激区域111与第二上电刺激区域121面积之和为刺激腔室I顶壁内侧面积;第一下电刺激区域112与第二下电刺激区域122面积之和为刺激腔室I底壁内侧面积。如此设计，无论蜜蜂C在刺激腔室内的哪个位置，不管蜜蜂是在顶壁内侧爬行还是底壁内侧爬行，只要通电，即可对蜜蜂C进行电刺激实验，不会出现盲区。
[0032]如图3所示，第一上电刺激区域111、第一下电刺激区域112、第二上电刺激区域121、第二下电刺激区域122均包括正极a、负极b，正极a、负极b交错排列形成栅格状。第一上电刺激区域111的正极a与第一下电刺激区域112的正极a电性连接;第二上电刺激区域121的正极a与第二下电刺激区域122的正极a电性连接。
[0033]如图4、图5所示，蜜蜂逃避行为信息采集单元包括多个红外发射管21以及与多个红外发射管21相对应的多个红外接收管22，多个红外发射管21固定在第一电刺激区域11和第二电刺激区域12的同一侧。多个红外接收管22分别固定在第一电刺激区域11和第二电刺激区域12的另一侧，且多个红外发射管21与多个红外接收管22对称设置。多个红外发射管21以及多个红外接收管22的对称点连线贯穿第一电刺激区域11和第二电刺激区域12。
[0034]蜜蜂声音信息采集单元包括话筒31以及滤波电路;话筒31固定在刺激腔室I内，话筒31将声音信号转变为电信号并传输给滤波电路，滤波电路将过滤后的电信号传递给主控制器，主控制器将模拟信号转变为数字信号。
[0035]如图6所示，主控制器与电脑B连接;主控制器将接收到的蜜蜂位置信息和声音信息传输给电脑B并保存，以便显示各种信息，以及后续数据分析。
[0036]刺激腔室的大小以及形状可以根据实验要求不同而不同，本实施例以尺寸为152mm \ 29mm \ 6mm(腔内尺寸)的刺激腔室为例进行详细介绍。
[0037]如图1所示，刺激腔室I由透明有机玻璃制成，在腔室上面有一直径为1mm的蜜蜂入口 41，蜜蜂入口 41用于放入或是拿出受试蜜