專利名稱：動物行為監(jiān)測分析系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及實(shí)驗室科研測試、分析設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種專用于檢 測動物在接受不同藥物處理后所發(fā)生的行為改變情況及程度的動物行為監(jiān) 測分析系統(tǒng)。
技術(shù)背景在藥理學(xué)、神經(jīng)生物學(xué)及臨床前藥物研究的科研領(lǐng)域，須首先進(jìn)行動物 試驗，對接受試驗的實(shí)驗動物，如大鼠/小鼠等的運(yùn)動行為進(jìn)行跟蹤和分析， 在分析定量指標(biāo)的基礎(chǔ)上產(chǎn)生相對比較客觀的統(tǒng)計結(jié)果。觀察實(shí)驗動物在接 受不同處理方法(如手術(shù)、使用不同的藥物或者使用不同劑量的特殊藥物)之后動物行為的改變程度。可供分析的動物行為通常包括行為特征、位置 座標(biāo)、行動軌跡、運(yùn)動時間、運(yùn)動速度、運(yùn)動距離、運(yùn)動量及運(yùn)動的起始、 中斷情況和停止時間等，從而根據(jù)這些行為特征了解受試驗動物的正常學(xué)習(xí) 能力、記憶功能和心理活動情況，以及在使用被測試藥物樣品后在被試驗動 物身上所引起的諸行為特征的變化情況，據(jù)此，對被測試藥物樣品作出科學(xué) 評價。目前可用的動物測試模型主要有具有測試動物學(xué)習(xí)、記憶和認(rèn)知能 力的Morris水迷宮、穿梭箱等，用于測試疲勞和興奮程度的自發(fā)活動、滾 輪等，用于測試藥物成癮性的條件性位置偏愛，用于測試抗焦慮、抑郁程度 的高架十字迷宮、強(qiáng)迫游泳、懸尾實(shí)驗等。目前在動物行為監(jiān)測手段方面， 通常釆用紅外線、光電管、視頻錄像及視頻圖像分析技術(shù)，便于科研人員仔 細(xì)、反復(fù)地現(xiàn)場觀察和之后的研究，以得到相對科學(xué)合理的分析意見。但由于目前尚無數(shù)據(jù)處理、信息貯存和備查功能的精密科學(xué)分析儀器或系統(tǒng)，基 本上在沿用傳統(tǒng)的憑經(jīng)驗分析和直觀比較的方法，除存在分析誤差較大，分 析意見的隨意性較強(qiáng)、 一致性較差外，還存在對所產(chǎn)生的結(jié)論性意見無法重 復(fù)查證和驗證的弊端；此外，目前通常將嚙齒類動物置于光線比較明亮的環(huán) 境進(jìn)行監(jiān)測，以利于得到比較清晰的錄像圖片，有時甚至還需要配以燈光， 而這類動物的生活習(xí)性是習(xí)慣于在黑暗環(huán)境中活動，而把它們置放于明亮環(huán) 境中進(jìn)行監(jiān)測，事實(shí)上是一種生活方式的改變，因而處在這種環(huán)境中的動物 本身勢必會產(chǎn)生焦慮不安、精力分散、想逃離和擺脫這種環(huán)境的行為趨勢， 所以會導(dǎo)致降低某些測試項目的可靠性。總之，現(xiàn)有技術(shù)中對動物的處置方 法、測試手段和測試儀器均顯得不太理想和科學(xué)，很有必要加以改進(jìn)。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是要克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)合釆用遠(yuǎn)紅外跟蹤技術(shù)、基于計算機(jī)數(shù)據(jù)處理技術(shù)和RS-232/435及TCP/IP通訊技術(shù)于一體、 便于實(shí)現(xiàn)對實(shí)驗觀察裝置的遠(yuǎn)程監(jiān)控和數(shù)據(jù)通訊的動物行為監(jiān)測分析系統(tǒng)。 本發(fā)明的動物行為監(jiān)測分析系統(tǒng)主體由實(shí)驗裝置和電腦分析軟件系統(tǒng) 二大部分組成，實(shí)驗裝置主要負(fù)責(zé)控制電擊、噪聲、食物剝奪和特殊用藥等 刺激的發(fā)生和中止，以及釆集動物的行為信號，本發(fā)明中結(jié)合釆用基于紅外 線、光機(jī)電一體化技術(shù)、LED陣列分析技術(shù)和數(shù)碼攝像技術(shù)的視頻信號釆集 裝置；電腦分析軟件系統(tǒng)具有對釆集的動物行為信號進(jìn)行實(shí)時/離線分析的 功能，除能提供數(shù)據(jù)庫、多種數(shù)據(jù)接口、對輸入的實(shí)時監(jiān)測信號進(jìn)行跟蹤記 錄外，還具有針對每個測試項目的一系列測試數(shù)據(jù)處理的功能，從中提取出 動物的行為軌跡和特征，并據(jù)此計算出多個行為學(xué)參數(shù)；實(shí)驗裝置中還釆用了能使嚙齒類動物處于正常生活習(xí)性的黑暗環(huán)境中，在沒有可見光刺激的情 況下進(jìn)行實(shí)驗，有利于提高動物的興奮度、記憶及智力程度測試數(shù)據(jù)可靠性 的暗箱實(shí)驗技術(shù)；在疲勞度或體力恢復(fù)實(shí)驗中，設(shè)置由電腦進(jìn)行實(shí)時控制和 跟蹤記錄的滾輪系統(tǒng)，滾輪系統(tǒng)中包含設(shè)置有一組多個同時受一臺電腦控 制、既可以各自獨(dú)立地按設(shè)定程序非同步工作、又可以同步啟動和停止工作 的滾輪裝置，每個滾輪裝置中包含有控制機(jī)構(gòu)、動力驅(qū)動機(jī)構(gòu)、運(yùn)動裝置和 數(shù)據(jù)釆集裝置，運(yùn)動裝置上包含設(shè)置有帶踏桿的滾輪和設(shè)置在滾輪上的磁電 感應(yīng)式旋轉(zhuǎn)感應(yīng)器，所述的滾輪由電腦系統(tǒng)控制工作，既可以設(shè)置成由動物 踩動驅(qū)使轉(zhuǎn)動的主動式，也可以通過設(shè)置驅(qū)動電機(jī)、使動物被迫行走的被動 式，并釆用上位機(jī)(或者上位機(jī)+工控機(jī))聯(lián)接各子級控制單元并進(jìn)行數(shù)據(jù) 通訊，各控制單元執(zhí)行相關(guān)命令或動作，控制單元可控制電機(jī)速度(被動滾 輪中)、電刺激、檢測二氧化碳、檢測旋轉(zhuǎn)情況、關(guān)閉閘門、信號燈控制等 功能，滾輪系統(tǒng)中，所有的控制單元在滾輪上均設(shè)有相應(yīng)的磁電式旋轉(zhuǎn)感應(yīng)器。滾輪系統(tǒng)軟件可在Windows2000/XP/2003/Vista下運(yùn)行,記錄滾輪的轉(zhuǎn) 數(shù)、存儲和分析測量的數(shù)據(jù)，可以分別開始和停止所有滾輪而不互相影響。 基于上述構(gòu)思的本發(fā)明的動物行為監(jiān)測分析系統(tǒng)，由于結(jié)合了基于紅外 線、光機(jī)電一體化技術(shù)、LED陣列分析技術(shù)和數(shù)碼攝像技術(shù)的視頻信號釆集 裝置，電腦分析軟件具有對釆集的動物行為信號進(jìn)行實(shí)時/離線分析的功能， 除能提供數(shù)據(jù)庫、多種數(shù)據(jù)接口、對輸入的實(shí)時監(jiān)測信號進(jìn)行跟蹤記錄外， 便于監(jiān)測數(shù)據(jù)的記錄、儲存和之后的數(shù)據(jù)分析，使測試數(shù)據(jù)重復(fù)性強(qiáng)、可信 度高，因而具有很強(qiáng)的可操作性和實(shí)用性。


附圖是本發(fā)明實(shí)施例的工作流程框圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和典型實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn) 一 步說明。在附圖中，本發(fā)明的動物行為監(jiān)測分析系統(tǒng)主體由實(shí)驗裝置和電腦分析軟件系統(tǒng)二大部分組成，特征在于在實(shí)驗裝置中結(jié)合采用了基于紅外線、 光機(jī)電一體化技術(shù)、LED陣列分析技術(shù)和數(shù)碼攝像技術(shù)的視頻信號釆集裝置;釆用了具有對釆集的動物行為信號進(jìn)行實(shí)時/離線分析的功能的電腦分析軟 件系統(tǒng)，除能提供數(shù)據(jù)庫、多種數(shù)據(jù)接口、對輸入的實(shí)時監(jiān)測信號進(jìn)行跟蹤 記錄外，還具有針對每個測試項目的一系列測試數(shù)據(jù)處理的功能，從中提取 出動物的行為軌跡和特征，并據(jù)此計算出多個行為學(xué)參數(shù)。工作時，在準(zhǔn)備階段，首先設(shè)計實(shí)驗，包括選擇實(shí)驗項目類別、篩選 實(shí)驗動物、確定動物總數(shù)和分組數(shù)、明確實(shí)驗次數(shù)和實(shí)驗的操作人員，如篩 選合格則進(jìn)入下一步建立實(shí)驗基本信息，包括在軟件系統(tǒng)中輸入、設(shè)置之 前確定的設(shè)計內(nèi)容如實(shí)驗類型、分組數(shù)、實(shí)驗天數(shù)、動物數(shù)以及實(shí)驗次數(shù)， 至此準(zhǔn)備工作就緒，進(jìn)入實(shí)驗具體實(shí)施階段。在實(shí)施階段，首先對實(shí)驗動物進(jìn)行訓(xùn)練，并根據(jù)不同類型的實(shí)驗進(jìn)行不 同實(shí)驗訓(xùn)練(如1~30天、 一天2次，每次5分鐘等)，以使實(shí)驗動物掌握 必要的訓(xùn)練內(nèi)容，目的是使實(shí)驗動物按實(shí)驗要求完成預(yù)定任務(wù)，并對該過程 全程進(jìn)行錄像、數(shù)據(jù)釆集，記錄并保存其活動情況。以便于即時或之后用軟 件通過錄像跟蹤分析動物的活動軌跡，得到所需的實(shí)驗數(shù)據(jù)。訓(xùn)練階段結(jié)束 后進(jìn)入實(shí)驗階段，通過訓(xùn)練，對訓(xùn)練后的動物進(jìn)行測試，看是否達(dá)到預(yù)期的 結(jié)果，同樣對實(shí)驗過程進(jìn)行錄像、數(shù)據(jù)釆集，并跟蹤分析動物的活動軌跡得到實(shí)驗數(shù)據(jù)。至此實(shí)施階段結(jié)東。對于訓(xùn)練和實(shí)驗階段所得到的實(shí)驗數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)果分析與處理，最后輸出，結(jié)果的輸出形式有EXCEL、錄像、軌跡圖等，通過實(shí)驗結(jié)果反饋對比 實(shí)驗設(shè)計是否有效，各分組動物在用藥或處理后是否具有統(tǒng)計學(xué)的差異性 (如上臺時間快或慢、活動度高或低等)，至此實(shí)驗結(jié)束，處理實(shí)驗動物。
權(quán)利要求
1.一種動物行為監(jiān)測分析系統(tǒng)，由實(shí)驗裝置和電腦分析軟件系統(tǒng)二大部分組成，其特征在于a.實(shí)驗裝置主要負(fù)責(zé)控制電擊、噪聲、食物剝奪和特殊用藥等刺激的發(fā)生和中止，以及采集動物的行為信號，其中結(jié)合采用了基于紅外線、光機(jī)電一體化技術(shù)、LED陣列分析技術(shù)和數(shù)碼攝像技術(shù)的視頻信號采集裝置；b.電腦分析軟件系統(tǒng)具有對采集的動物行為信號進(jìn)行實(shí)時/離線分析的功能，除能提供數(shù)據(jù)庫、多種數(shù)據(jù)接口、對輸入的實(shí)時監(jiān)測信號進(jìn)行跟蹤記錄外，還具有針對每個測試項目的一系列測試數(shù)據(jù)處理的功能，從中提取出動物的行為軌跡和特征，并據(jù)此計算出多個行為學(xué)參數(shù)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的動物行為監(jiān)測分析系統(tǒng)，其特征在于所述的實(shí) 驗裝置中還釆用了能使嚙齒類動物處于正常生活習(xí)性的黑暗環(huán)境中， 在沒有可見光刺激的情況下進(jìn)行實(shí)驗，有利于提高動物的興奮度、記 憶及智力程度測試數(shù)據(jù)可靠性的暗箱實(shí)驗技術(shù)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的動物行為監(jiān)測分析系統(tǒng)，其特征在于所述的實(shí) 驗裝置還設(shè)置有適于實(shí)施疲勞度或體力恢復(fù)試驗、由電腦進(jìn)行實(shí)時控 制和跟蹤記錄的滾輪系統(tǒng)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的動物行為監(jiān)測分析系統(tǒng)，其特征在于所述的滾 輪系統(tǒng)中包含設(shè)置有一組多個同時受一臺電腦控制、既可以各自獨(dú)立 地按設(shè)定程序非同步地工作、又可以同步啟動和停止工作的滾輪裝 置。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的動物行為監(jiān)測分析系統(tǒng)，其特征在于所述的滾 輪裝置中均包含有控制機(jī)構(gòu)、動力驅(qū)動機(jī)構(gòu)、運(yùn)動裝置和數(shù)據(jù)釆集裝 置。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的動物行為監(jiān)測分析系統(tǒng)，其特征在于所述的運(yùn) 動裝置上包含設(shè)置帶有踏桿的滾輪和設(shè)置在滾輪上的磁電感應(yīng)式旋 轉(zhuǎn)感應(yīng)器。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的動物行為監(jiān)測分析系統(tǒng)，其特征在于所述的滾 輪由電腦系統(tǒng)控制工作，既可以設(shè)置成由動物踩動驅(qū)使轉(zhuǎn)動的主動 式，也可以通過設(shè)置驅(qū)動電機(jī)、使動物被迫行走的被動式。
8. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的動物行為監(jiān)測分析系統(tǒng)，其特征在于所述的滾輪系統(tǒng)通過上位機(jī)(或者上位機(jī)+工控機(jī))聯(lián)接各子級控制單元并進(jìn) 行數(shù)據(jù)通訊，各控制單元執(zhí)行相關(guān)命令或動作，控制單元可控制電機(jī) 速度(被動滾輪中)、電刺激、檢測二氧化碳、檢測旋轉(zhuǎn)情況、關(guān)閉 閘門、信號燈控制等功能。
9. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的動物行為監(jiān)測分析系統(tǒng)，其特征在于所述的滾輪系統(tǒng)中所有的控制單元在滾輪上均設(shè)有相應(yīng)的磁電式旋轉(zhuǎn)感應(yīng)器。
10. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的動物行為監(jiān)測分析系統(tǒng)，其特征在于所述的 滾輪系統(tǒng)軟件可在Windows2000/XP/2003/Vista下運(yùn)行，i己錄滾輪的 轉(zhuǎn)數(shù)、存儲和分析測量的數(shù)據(jù)，可以分別開始和停止所有滾輪而不互 相影響。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種動物行為監(jiān)測分析系統(tǒng)，由實(shí)驗裝置和電腦分析軟件系統(tǒng)組成，實(shí)驗裝置中結(jié)合采用基于紅外線、光機(jī)電一體化技術(shù)、LED陣列分析技術(shù)和數(shù)碼攝像技術(shù)的視頻信號采集裝置，電腦分析軟件系統(tǒng)具有對采集的動物行為信號進(jìn)行實(shí)時/離線分析的功能，除能提供數(shù)據(jù)庫、多種數(shù)據(jù)接口、對輸入的實(shí)時監(jiān)測信號進(jìn)行跟蹤記錄外，還具有針對每個測試項目的一系列測試數(shù)據(jù)處理的功能，從中提取出動物的行為軌跡和特征，并據(jù)此計算出多個行為學(xué)參數(shù)，方便于監(jiān)測數(shù)據(jù)的記錄、儲存和之后的數(shù)據(jù)分析，使測試數(shù)據(jù)重復(fù)性強(qiáng)、可信度高，因而具有很強(qiáng)的可操作性和實(shí)用性。
文檔編號A61B19/00GK101214168SQ20071017351
公開日2008年7月9日 申請日期2007年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月28日
發(fā)明者鋒 鄭 申請人:上海移數(shù)信息科技有限公司